《電子技術(shù)應(yīng)用》
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分布式電壓接線異常在線檢測(cè)方法在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用
摘要: 本文提出了一種全新的電壓接線異常在線監(jiān)測(cè)方法,,該方法利用負(fù)序?yàn)V過(guò)器原理,對(duì)電力系統(tǒng)0.4KV供電環(huán)網(wǎng)和PT二次計(jì)量回路中各種電壓接線異常情況,,做了分析和探討,,并提出了相應(yīng)的在線監(jiān)測(cè)方法,。
Abstract:
Key words :

  引言

  智能電網(wǎng)(smart power grids),就是電網(wǎng)的智能化,,它是建立在集成的,、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,通過(guò)先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù),、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù),、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全,、經(jīng)濟(jì),、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo),。

  我國(guó)的智能電網(wǎng)的基本特征就是在技術(shù)上要實(shí)現(xiàn)信息化,、自動(dòng)化、互動(dòng)化,。其最基礎(chǔ)的工作就是電力系統(tǒng)運(yùn)行中各種參數(shù)的收集體系的建立,,如負(fù)荷電能在線監(jiān)測(cè)、變壓器運(yùn)行在線監(jiān)測(cè),、GIS室SF6氣體在線監(jiān)測(cè)等,。然而,目前在線監(jiān)測(cè)工作才剛起步,,很多工作都亟待開(kāi)展,。

  0.4KV環(huán)網(wǎng)供電,是電力系統(tǒng)一個(gè)最基礎(chǔ),、最廣泛的供電網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),,其重要性不言而喻。0.4KV環(huán)網(wǎng)供電品質(zhì)的好壞,,直接影響到供電行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量,。但是,應(yīng)該看到,,由于使用廣泛,,該基礎(chǔ)系統(tǒng)由于各種原因,在運(yùn)行過(guò)程中常常會(huì)發(fā)生相序接反,、相位接錯(cuò),、接線不緊或漏電燒保險(xiǎn)絲造成的缺相等異常現(xiàn)象,,對(duì)于此類缺陷,,頻繁發(fā)生,但往往由于環(huán)境的分散,、用戶不夠?qū)I(yè)等各種情況,,耽誤了發(fā)現(xiàn)的時(shí)間,影響了供電質(zhì)量,、延誤了正常用電,。對(duì)電力系統(tǒng)和用戶來(lái)說(shuō)都產(chǎn)生了負(fù)面的影響。

  PT二次計(jì)量電壓回路,,牽涉到電度表的計(jì)費(fèi)問(wèn)題,,因使用直徑過(guò)細(xì)的電纜,,導(dǎo)致計(jì)量電壓下降,直接影響到計(jì)費(fèi),。更何況,,計(jì)量回路相序接反、缺相等異常情況,,更會(huì)導(dǎo)致電度表轉(zhuǎn)速減慢甚至不轉(zhuǎn),,導(dǎo)致供電公司的營(yíng)收大量減少。

  在電力系統(tǒng)和一些用電大戶,,對(duì)于以上兩種情況,,目前并沒(méi)有比較好的自動(dòng)檢測(cè)手段,主要是派專人進(jìn)行巡檢,,效率低,成本高,。當(dāng)然,,對(duì)于涉及收電費(fèi)的計(jì)量系統(tǒng),針對(duì)某些重要用戶,,系統(tǒng)中加裝了負(fù)荷電能監(jiān)測(cè)儀,,進(jìn)行監(jiān)測(cè)。但是由于成本昂貴,,不能大范圍推廣,。

  針對(duì)上述情況,在目前電力系統(tǒng)以及未來(lái)的智能電網(wǎng)中都希望一種能對(duì)0.4KV環(huán)網(wǎng)供電及計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行電壓相序分布式在線監(jiān)測(cè)手段,,成本不高,,無(wú)監(jiān)測(cè)盲區(qū),當(dāng)系統(tǒng)中電壓回路接線異??蓪?shí)時(shí)發(fā)現(xiàn),,其異常信號(hào)可瞬時(shí)發(fā)送到相關(guān)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng),監(jiān)控系統(tǒng)快速進(jìn)行判斷并給出處理指令,,將處理任務(wù)和異常發(fā)生點(diǎn)通知相關(guān)班組和人員進(jìn)行處理,。此類異常的快速處理,對(duì)提高電力系統(tǒng)的供電品質(zhì)和服務(wù)質(zhì)量,,有著重要的現(xiàn)實(shí)意義,。

  1.分布式電壓接線異常在線監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理和特點(diǎn)

  分布式電壓接線異常在線監(jiān)測(cè)技術(shù),不僅僅是一項(xiàng)技術(shù)手段,,也是一種管理手段,,通過(guò)建立分布式在促使電壓接線異常這個(gè)長(zhǎng)期困擾電力系統(tǒng)管理部門的頑癥得到有效解決。

  當(dāng)然對(duì)于0.4KV環(huán)網(wǎng)供電回路和PT二次計(jì)量回路,,建立分布式在線監(jiān)測(cè),,難度是不小的,因?yàn)闋可娴脑O(shè)備眾多,只要有接線連接的地方就有可能發(fā)生相序異?;蛉毕嗟那闆r,,如果采用過(guò)多的在線相序在線監(jiān)測(cè)元件,其成本是不小的負(fù)擔(dān),。即使針對(duì)一個(gè)35KV變電站系統(tǒng),,應(yīng)用在線相序異常檢測(cè)元件,估計(jì)也要幾十甚至上百個(gè),。也就是說(shuō),,如果要有實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)的效果,必須采用大量的在線相序監(jiān)測(cè)元件,。那么,,相序監(jiān)測(cè)元件的開(kāi)發(fā)成本,是一個(gè)非常重要的指標(biāo),。經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析,,不難發(fā)現(xiàn),要想讓在線相序監(jiān)測(cè)技術(shù)廣泛使用,,所研制的監(jiān)測(cè)元件一定要符合以下標(biāo)準(zhǔn):1,、成本低廉、2,、安裝簡(jiǎn)便(不停電即可安裝),、3、免維護(hù),、4,、不影響所監(jiān)測(cè)回路、5,、報(bào)警信號(hào)可收集,、可遠(yuǎn)傳等。

  監(jiān)測(cè)電壓回路接線異常,,有現(xiàn)成的成熟技術(shù),,應(yīng)用負(fù)序過(guò)濾器原理,即可達(dá)到相應(yīng)目的,。原理實(shí)現(xiàn)上也很簡(jiǎn)單,。為了讓所開(kāi)發(fā)的元件既適用于400V環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)的要求,又能夠正確反映PT二次計(jì)量回路的電壓接線異常情況,,)所以在負(fù)序過(guò)濾器電路中除了選用各合適的參數(shù),,還增加了自適應(yīng)電路。并且,,由于400V環(huán)網(wǎng)供電中,,由于負(fù)載的不對(duì)稱,,常常使得電源不平衡造成負(fù)序過(guò)濾器的誤動(dòng),造成誤報(bào)警,。為了躲避此現(xiàn)象,,應(yīng)增設(shè)浮動(dòng)門檻,以躲過(guò)三相不平衡電壓造成的影響,。在原理實(shí)現(xiàn)上,,我們可用向量圖進(jìn)行詳細(xì)分析。


                                                        
      圖1 三相 負(fù)序電壓濾過(guò)器

  根據(jù)上述向量圖,,分析發(fā)生各類電壓接線異常情況時(shí)的mn間的電壓幅值,,可得出以下結(jié)論:

  

  所開(kāi)發(fā)的在線相序監(jiān)測(cè)元件,為能夠既可對(duì)380V環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)電壓回路異常進(jìn)行檢測(cè),,又能同時(shí)適用于PT二次計(jì)量電壓回路(相間電壓為100V)的在線檢測(cè)工作,,有必要對(duì)這兩種情況進(jìn)行進(jìn)一步分析。

  按負(fù)序過(guò)濾器的工作原理,,從上述公式中,,可得出,在標(biāo)準(zhǔn)電壓輸入下,,可以計(jì)算出相關(guān)輸出電壓Umn值,見(jiàn)表1

  從表中可發(fā)現(xiàn),,380V電壓回路發(fā)生反相序接線時(shí),,Umn輸出電壓量最大;PT二次計(jì)量電壓回路發(fā)生B相缺相時(shí),,Umn輸出電壓最小,。

  所開(kāi)發(fā)的在線相序監(jiān)測(cè)元件必須能夠?qū)ι鲜?種情況均能做出報(bào)警,而且最大能穩(wěn)定承受700V以下的高壓,。這主要是考慮當(dāng)發(fā)生雷電瞬時(shí)過(guò)電壓和操作過(guò)電壓等系統(tǒng)異常情況,,該相序監(jiān)測(cè)元件,不應(yīng)損壞,。待系統(tǒng)正常后,,該相序監(jiān)測(cè)元件可回復(fù)正常工作。

  在線相序監(jiān)測(cè)元件的設(shè)計(jì),,應(yīng)能夠躲過(guò)三相電壓不平衡造成的Umn輸出,,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值,400V環(huán)網(wǎng)系統(tǒng),,其不平衡電壓輸出估計(jì)在15~20V左右,。再考慮裕量,乘上可靠系數(shù)K,,一般取1.5倍,,也就是說(shuō),,在線相序監(jiān)測(cè)元件在工作時(shí)應(yīng)能躲過(guò)30V以下的不平衡輸出電壓??紤]因負(fù)載嚴(yán)重不對(duì)稱引起的三相不平衡,,,在線相序監(jiān)測(cè)元件需采用浮動(dòng)門檻保證不誤發(fā)信,。

  考慮到環(huán)網(wǎng)供電回路及計(jì)量回路的重要性,,在線相序監(jiān)測(cè)元件,如本身元件發(fā)生異常,,不應(yīng)影響到主回路,,必須有相關(guān)保護(hù)措施。影響主回路有兩種情況:1,、由于在線相序監(jiān)測(cè)元件出現(xiàn)故障,,引起主回路短路接地;2,、由于在線相序監(jiān)測(cè)元件,,內(nèi)部芯片選擇上,選用了較大功率的芯片,,結(jié)果影響到計(jì)量電壓的幅值,,造成少計(jì)量,電能計(jì)費(fèi)上有所損失,。

  所以,,在線相序監(jiān)測(cè)元件必須杜絕上述兩種情況的出現(xiàn)。

  2.分布式在線相序監(jiān)測(cè)元件電路構(gòu)成和實(shí)際應(yīng)用

圖2   在線相序監(jiān)測(cè)元件功能框圖

  在線相序監(jiān)測(cè)元件電路組成中,,最關(guān)鍵的是電源輸入(采樣)回路和報(bào)警輸出回路,。由于當(dāng)?shù)貓?bào)警,并不能滿足自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)集中收集,、分類處理,,及時(shí)傳送和處理的要求,所以同樣提供了干接點(diǎn)輸出,,以滿足各類自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需要,。

  在線相序監(jiān)測(cè)元件的安裝技術(shù),也是需要重點(diǎn)考慮的,,一般的繼電器安裝,,要么需要螺絲固定、要么需要專門的槽鋼固定,,很不方便,。如果在線相序監(jiān)測(cè)元件,也采用上述安裝結(jié)構(gòu),,在對(duì)安全要求極高的電氣柜屏內(nèi)安裝,,沒(méi)有可行性,。,,有必要采用一種新型結(jié)構(gòu)和安裝工藝,,來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。由于在線相序監(jiān)測(cè)元件,,電子電路簡(jiǎn)單,,利用芯片貼片技術(shù),,可以做得很小很輕,所以完全可以利用一種粘結(jié)技術(shù),,將在線相序監(jiān)測(cè)元件粘結(jié)在需監(jiān)測(cè)點(diǎn)旁鐵板上、繼電器外殼上或電度表的表殼上,,安裝非常方便,,而且不用維護(hù),,如果不用直接扯下來(lái),無(wú)任何安全問(wèn)題,。這也保證了在線相序監(jiān)測(cè)元件可以很大膽放心地使用。

  在線相序監(jiān)測(cè)元件可廣泛應(yīng)用在0.4KV各個(gè)電源支路和PT二次計(jì)量支路上,,使得電壓接線異常缺陷能得到有效監(jiān)測(cè),,其現(xiàn)實(shí)意義遠(yuǎn)比變電站直流監(jiān)測(cè)更為重大。畢竟0.4KV交流電路更為廣泛可見(jiàn),,該項(xiàng)技術(shù)也為我們的用戶在自己管轄區(qū)域處理相關(guān)電壓接線異常提供了更為有效和便捷的手段。

  同樣,,對(duì)于系統(tǒng)變電站或者某些大用戶(具備比較復(fù)雜的0.4KV環(huán)網(wǎng)接線),如果能將相序貼監(jiān)測(cè)到的相位異常信號(hào),,通過(guò)電纜或通訊方式進(jìn)入后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)直接管理,那么對(duì)于處理所發(fā)生電壓異常的響應(yīng)時(shí)間會(huì)大大加快,,處理缺陷人員的效率也會(huì)明顯提高,,將有效縮短因電壓異常引起的各類停電時(shí)間。

  3.總結(jié)

  分布式電壓異常在線檢測(cè)技術(shù)不僅是一項(xiàng)技術(shù)上的革新,,而且是一種管理理念的創(chuàng)新,它使得我們對(duì)0.4KV環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)和PT二次計(jì)量回路的電壓接線異常缺陷,,有了可靠有效的手段及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理,,對(duì)優(yōu)化電網(wǎng)管理工作,,提高服務(wù)質(zhì)量,,有著不可忽視的作用。

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