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,，通過先進的傳感和測量技術(shù),、先進的設(shè)備技術(shù)、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用,，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠,、安全、經(jīng)濟,、高效,、環(huán)境友好和使用安全的目標。
我國的智能電網(wǎng)的基本特征就是在技術(shù)上要實現(xiàn)信息化,、自動化,、互動化。其最基礎(chǔ)的工作就是電力系統(tǒng)運行中各種參數(shù)的收集體系的建立,，如負荷電能在線監(jiān)測,、變壓器運行在線監(jiān)測、GIS室SF6氣體在線監(jiān)測等,。然而,，目前在線監(jiān)測工作才剛起步，很多工作都亟待開展,。
0.4KV環(huán)網(wǎng)供電,，是電力系統(tǒng)一個最基礎(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,，在運行過程中常常會發(fā)生相序接反、相位接錯,、接線不緊或漏電燒保險絲造成的缺相等異?，F(xiàn)象，對于此類缺陷,，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)的時間,，影響了供電質(zhì)量、延誤了正常用電,。對電力系統(tǒng)和用戶來說都產(chǎn)生了負面的影響,。
PT二次計量電壓回路，牽涉到電度表的計費問題,，因使用直徑過細的電纜,，導致計量電壓下降，直接影響到計費,。更何況,，計量回路相序接反、缺相等異常情況,，更會導致電度表轉(zhuǎn)速減慢甚至不轉(zhuǎn),，導致供電公司的營收大量減少。
在電力系統(tǒng)和一些用電大戶,，對于以上兩種情況,，目前并沒有比較好的自動檢測手段，主要是派專人進行巡檢,，效率低,，成本高。當然,，對于涉及收電費的計量系統(tǒng),，針對某些重要用戶,，系統(tǒng)中加裝了負荷電能監(jiān)測儀，進行監(jiān)測,。但是由于成本昂貴,，不能大范圍推廣。
針對上述情況,，在目前電力系統(tǒng)以及未來的智能電網(wǎng)中都希望一種能對0.4KV環(huán)網(wǎng)供電及計量系統(tǒng)進行電壓相序分布式在線監(jiān)測手段,，成本不高，無監(jiān)測盲區(qū),，當系統(tǒng)中電壓回路接線異?？蓪崟r發(fā)現(xiàn)，其異常信號可瞬時發(fā)送到相關(guān)自動化監(jiān)控系統(tǒng),，監(jiān)控系統(tǒng)快速進行判斷并給出處理指令,，將處理任務(wù)和異常發(fā)生點通知相關(guān)班組和人員進行處理。此類異常的快速處理,，對提高電力系統(tǒng)的供電品質(zhì)和服務(wù)質(zhì)量,，有著重要的現(xiàn)實意義。
1．分布式電壓接線異常在線監(jiān)測技術(shù)實現(xiàn)原理和特點
分布式電壓接線異常在線監(jiān)測技術(shù),，不僅僅是一項技術(shù)手段,，也是一種管理手段，通過建立分布式在促使電壓接線異常這個長期困擾電力系統(tǒng)管理部門的頑癥得到有效解決,。
當然對于0.4KV環(huán)網(wǎng)供電回路和PT二次計量回路,，建立分布式在線監(jiān)測，難度是不小的,，因為牽涉的設(shè)備眾多,，只要有接線連接的地方就有可能發(fā)生相序異常或缺相的情況,，如果采用過多的在線相序在線監(jiān)測元件,，其成本是不小的負擔。即使針對一個35KV變電站系統(tǒng),，應(yīng)用在線相序異常檢測元件,，估計也要幾十甚至上百個。也就是說,，如果要有實時地監(jiān)測的效果,，必須采用大量的在線相序監(jiān)測元件。那么,，相序監(jiān)測元件的開發(fā)成本,，是一個非常重要的指標。經(jīng)過認真分析,，不難發(fā)現(xiàn),，要想讓在線相序監(jiān)測技術(shù)廣泛使用,，所研制的監(jiān)測元件一定要符合以下標準：1、成本低廉,、2,、安裝簡便（不停電即可安裝）、3,、免維護,、4、不影響所監(jiān)測回路,、5,、報警信號可收集、可遠傳等,。
監(jiān)測電壓回路接線異常,，有現(xiàn)成的成熟技術(shù)，應(yīng)用負序過濾器原理,，即可達到相應(yīng)目的。原理實現(xiàn)上也很簡單,。為了讓所開發(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二次計量回路的電壓接線異常情況，）所以在負序過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,，由于負載的不對稱,，常常使得電源不平衡造成負序過濾器的誤動，造成誤報警,。為了躲避此現(xiàn)象,，應(yīng)增設(shè)浮動門檻，以躲過三相不平衡電壓造成的影響,。在原理實現(xiàn)上,，我們可用向量圖進行詳細分析。
圖1 三相 負序電壓濾過器
根據(jù)上述向量圖,，分析發(fā)生各類電壓接線異常情況時的mn間的電壓幅值,，可得出以下結(jié)論：
所開發(fā)的在線相序監(jiān)測元件，為能夠既可對380V環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)電壓回路異常進行檢測,，又能同時適用于PT二次計量電壓回路（相間電壓為100V）的在線檢測工作,，有必要對這兩種情況進行進一步分析。
按負序過濾器的工作原理,，從上述公式中,，可得出,，在標準電壓輸入下，可以計算出相關(guān)輸出電壓Umn值,，見表1
從表中可發(fā)現(xiàn),，380V電壓回路發(fā)生反相序接線時，Umn輸出電壓量最大,；PT二次計量電壓回路發(fā)生B相缺相時,，Umn輸出電壓最小。
所開發(fā)的在線相序監(jiān)測元件必須能夠?qū)ι鲜?種情況均能做出報警,，而且最大能穩(wěn)定承受700V以下的高壓,。這主要是考慮當發(fā)生雷電瞬時過電壓和操作過電壓等系統(tǒng)異常情況，該相序監(jiān)測元件,，不應(yīng)損壞,。待系統(tǒng)正常后，該相序監(jiān)測元件可回復正常工作,。
在線相序監(jiān)測元件的設(shè)計,，應(yīng)能夠躲過三相電壓不平衡造成的Umn輸出，根據(jù)經(jīng)驗值,，400V環(huán)網(wǎng)系統(tǒng),，其不平衡電壓輸出估計在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,，在線相序監(jiān)測元件在工作時應(yīng)能躲過30V以下的不平衡輸出電壓,。考慮因負載嚴重不對稱引起的三相不平衡,，,，在線相序監(jiān)測元件需采用浮動門檻保證不誤發(fā)信。
考慮到環(huán)網(wǎng)供電回路及計量回路的重要性,，在線相序監(jiān)測元件,，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)保護措施,。影響主回路有兩種情況：1、由于在線相序監(jiān)測元件出現(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)果影響到計量電壓的幅值，造成少計量,，電能計費上有所損失,。
所以，在線相序監(jiān)測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)測元件電路構(gòu)成和實際應(yīng)用
圖2 在線相序監(jiān)測元件功能框圖
在線相序監(jiān)測元件電路組成中,，最關(guān)鍵的是電源輸入（采樣）回路和報警輸出回路。由于當?shù)貓缶?，并不能滿足自動化監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)集中收集,、分類處理，及時傳送和處理的要求,，所以同樣提供了干接點輸出,，以滿足各類自動化監(jiān)測系統(tǒng)的需要。
在線相序監(jiān)測元件的安裝技術(shù),，也是需要重點考慮的,，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)測元件,，也采用上述安裝結(jié)構(gòu),，在對安全要求極高的電氣柜屏內(nèi)安裝,，沒有可行性,。，有必要采用一種新型結(jié)構(gòu)和安裝工藝,，來解決這個問題,。由于在線相序監(jiān)測元件，電子電路簡單,，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)測元件粘結(jié)在需監(jiān)測點旁鐵板上,、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,，如果不用直接扯下來，無任何安全問題。這也保證了在線相序監(jiān)測元件可以很大膽放心地使用,。
在線相序監(jiān)測元件可廣泛應(yīng)用在0.4KV各個電源支路和PT二次計量支路上,，使得電壓接線異常缺陷能得到有效監(jiān)測，其現(xiàn)實意義遠比變電站直流監(jiān)測更為重大,。畢竟0.4KV交流電路更為廣泛可見,，該項技術(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,，對于系統(tǒng)變電站或者某些大用戶（具備比較復雜的0.4KV環(huán)網(wǎng)接線）,，如果能將相序貼監(jiān)測到的相位異常信號，通過電纜或通訊方式進入后臺監(jiān)控系統(tǒng)直接管理,，那么對于處理所發(fā)生電壓異常的響應(yīng)時間會大大加快,，處理缺陷人員的效率也會明顯提高，將有效縮短因電壓異常引起的各類停電時間,。
3．總結(jié)
分布式電壓異常在線檢測技術(shù)不僅是一項技術(shù)上的革新,，而且是一種管理理念的創(chuàng)新，它使得我們對0.4KV環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)和PT二次計量回路的電壓接線異常缺陷,，有了可靠有效的手段及時發(fā)現(xiàn),、及時處理，對優(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。