CN102778605A - 在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法及装置 - Google Patents

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CN102778605A CN2012102888831A CN201210288883A CN102778605A CN 102778605 A CN102778605 A CN 102778605A CN 2012102888831 A CN2012102888831 A CN 2012102888831A CN 201210288883 A CN201210288883 A CN 201210288883A CN 102778605 A CN102778605 A CN 102778605A
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Abstract

一种在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法及装置,包括步骤:获取失流前各相的电流;检测是否失流,若是,根据失流前各相的电流确定失流前各相的电流平均值,根据所述电流平均值确定失流前未失流相的负序电流不平衡度平均值和零序电流不平衡度平均值;判断所述负序电流不平衡度平均值是否大于第一预设阈值,或所述零序电流不平衡度平均值是否大于第二预设阈值,若是,获取失流时未失流相的电流及相位差,确定未失流相的正序电流和未失流相的正序电流与电压之间的相位差,根据所述正序电流和正序电流与电压之间的相位差确定失流退补电量。本发明根据不平衡度大小,采用不同的方法得到正确功率,从而提高了失流退补电量准确率。

Description

在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统电能计量领域,特别是涉及在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法及装置。
背景技术
当接入电能表的电流互感器二次回路开路或短路时,会造成电能表失流。电能表失流导致所计电量和实际电量不相符,造成电量的计量不准确、收费不合理等,需要确定退补电量,为合理收费提供依据。目前,有智能型三相失流记录仪,设置有两路电流检测电路。能够在线检测三相电路在运行中的电流参数变化情况,显示失流状态,记录失流时间并予以显示。工作人员根据故障功率确定更正系数及失流时间,确定用户实际需要退补的电量,从而得到正确的电量。然而,实际运行中,三相电流不平衡度有大有小,工作人员在确定更正系数时直接假设所有三相负荷电流平衡,确定退补电量误差较大。目前,也有工作人员根据故障功率确定更正系数时假设功率因数不变,用平均功率因数确定,而用电负荷功率因数是在不断变化的,从而确定退补电量误差大。
发明内容
基于此,有必要针对现有技术在三相四线电流不平衡度大小不同和功率因数变化时确定失流退补电量不准确的问题,从而导致用户实际需要退补的电量不准确的问题,提供一种在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法及装置。
一种在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法,包括步骤:
获取失流前各相的电流;
检测是否失流,若是,根据失流前各相的电流确定失流前各相的电流平均值,根据所述失流前各相的电流平均值确定失流前未失流相的负序电流不平衡度平均值和零序电流不平衡度平均值;
判断所述负序电流不平衡度平均值是否大于第一预设阈值,或所述零序电流不平衡度平均值是否大于第二预设阈值,若是,获取失流时未失流相的电流及相位差,根据所述失流前各相的电流平均值、所述失流时未失流相的电流及相位差确定未失流相的正序电流和未失流相的正序电流与电压之间的相位差,根据所述未失流相的正序电流和未失流相的正序电流与电压之间的相位差确定失流退补电量。
上述在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法,通过分别比较负序电流不平衡度平均值和零序电流不平衡度平均值与预设阈值大小,将不平衡度较大的情况,运用正序电流确定正序有功功率,得到正确功率,从而提高了失流退补电量的准确率,明确用户实际需要退补的电量,同时也提高了确定用户使用电量的准确度,明确用户实际用电量。
一种在线确定三相四线一相失流时退补电量装置,包括:
测量模块,用于获取失流前各相的电流;
检测模块,用于检测是否失流,若是,根据失流前各相的电流确定失流前各相的电流平均值,根据所述失流前各相的电流平均值确定失流前未失流相的负序电流不平衡度平均值和零序电流不平衡度平均值;
计量模块,用于当所述负序电流不平衡度平均值是否大于第一预设阈值,或所述零序电流不平衡度平均值是否大于第二预设阈值,若是,获取失流时未失流相的电流及相位差,根据所述失流前各相的电流平均值、所述失流时未失流相的电流及相位差确定未失流相的正序电流和未失流相的正序电流与电压之间的相位差,根据所述未失流相的正序电流和未失流相的正序电流与电压之间的相位差确定失流退补电量。
上述在线确定三相四线一相失流时退补电量装置,通过计量模块分别比较负序电流不平衡度平均值和零序电流不平衡度平均值与预设阈值大小,将不平衡度较大的情况,运用正序电流确定正序有功功率,得到正确功率,从而提高了失流退补电量的准确率,明确用户实际需要退补的电量,同时也提高了确定用户使用电量的准确率,明确用户实际用电量。
附图说明
图1为本发明在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法实施例一的流程示意图;
图2为本发明在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法当A相失流时的原理示意图;
图3为本发明在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法实施例二的流程示意图;
图4为本发明在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法当A相失流前的原理示意图;
图5为本发明在线确定三相四线一相失流时退补电量装置实施例一的结构示意图;
图6为本发明在线确定三相四线一相失流时退补电量装置实施例二的结构示意图。
具体实施方式
本发明方案是要能够在三相四线电能表失流的情况下,提高退补电量的准确度,为此,本发明通过对负序电流不平衡度平均值和零序电流不平衡度平均值进行判断,只要其中一个不平衡度大于预设阈值时,运用正序电流确定正序有功功率,得到正确功率,提高了失流退补电量的准确度,从而明确用户实际需要退补的电量。以下结合各实施例进行详细说明。
首先针对在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法各实施例进行描述。
实施例一
参见图1所示,是本发明在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法实施例一的流程示意图,包括步骤:
步骤S101:获取失流前各相的电流;
步骤S102:检测是否失流,若是,进入步骤S103;
步骤S103:根据失流前各相的电流确定失流前各相的电流平均值,根据所述失流前各相的电流平均值确定失流前未失流相的负序电流不平衡度平均值和零序电流不平衡度平均值;
步骤S104:判断所述负序电流不平衡度平均值是否小于等于第一预设阈值,且零序电流不平衡度平均值是否小于等于第二预设阈值,若否,进入步骤S 105;
步骤S105:获取失流时未失流相的电流及相位差,根据所述失流前各相的电流平均值、所述失流时未失流相的电流及相位差确定未失流相的正序电流和未失流相的正序电流与电压之间的相位差,根据所述未失流相的正序电流和未失流相的正序电流与电压之间的相位差确定失流退补电量。
参见图2,为本发明在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法当A相失流时的原理示意图,以下以A相失流为例进行具体介绍:
A相失流前,每隔一定时间(如15分钟)获取一次A相电流、B相电流和C相电流,保留失流前一段时间的数据,比如可以设置为保留失流前一周A相电流、B相电流和C相电流数据。检测是否发生失流,若是,则确定失流前负序电流不平衡度平均值和零序电流不平衡度平均值。为了避免电流太小会出现异常,可去掉最大相电流小于5%Ib的三相电流。确定不平衡度平均值具体步骤如下:
确定失流前一周内A、B、C相电流平均值
Figure BDA00002003326600041
Figure BDA00002003326600042
Figure BDA00002003326600043
由公式
Figure BDA00002003326600044
Figure BDA00002003326600045
Figure BDA00002003326600046
可得
Figure BDA00002003326600048
Figure BDA00002003326600049
式中
Figure BDA000020033266000410
表示失流前零序电流平均值,
Figure BDA000020033266000411
表示失流前C相正序电流平均值,
Figure BDA000020033266000412
表示失流前C相负序电流平均值,a为算子,a=∠120°,表示该相量逆时针旋转120°,a2=∠240°,表示该相量逆时针旋转240°。
Figure BDA000020033266000413
Figure BDA000020033266000415
可得失流前,三相电流负序电流不平衡度平均值
Figure BDA000020033266000416
零序电流不平衡度平均值
当三相电流负序电流不平衡度平均值大于第一预设阈值,或零序电流不平衡度平均值大于第二预设阈值时,以A相失流为例进行介绍。其中,第一预设阈值和第二预设阈值可以根据需要设定,比如设为2%。
A相失流时,获取A相电压UA0,A相电流IA′,A相电压与电流的相位差φA;B相电压UB0,B相电流IB,B相电压与电流的相位差φB;C相电压UC0,C相电流IC,C相电压与电流的相位差φC
因为失流前三相电流不平衡度平均值大于预设阈值,失流后不会影响电力系统实际运行中三相电流的不平衡性,即失流后三相电流不平衡度依然会较大,直接用IC确定正确功率误差较大。
三相有功功率由正序有功功率和负序有功功率组成,由于电力系统实际的负序有功功率相对正序有功功率较小,计算时可忽略,故可以用正序有功功率代替正确有功功率。用C相正序电流
Figure BDA00002003326600052
和C相正序电流与电压的相位差φC1确定正确正序有功功率:
P1=3×UC0×IC1×COS(φC1)
P≈P1
其中:P1为用
Figure BDA00002003326600053
确定的正确正序有功功率,P为正确功率,
Figure BDA00002003326600054
是A相失流时
Figure BDA00002003326600055
的正序分量,φC1是A相失流时C相线电压与C相电流的相位差。
其中,确定C相正序电流和C相正序电流与电压的相位差φC1的具体步骤如下:
A相电流失流前,由C相电流平均值
Figure BDA00002003326600057
C相电流正序电流平均值
Figure BDA00002003326600058
C相电流负序电流平均值
Figure BDA00002003326600059
C相电流零序电流平均值
Figure BDA000020033266000510
可得四个电流组成的两个三角形的六个内角。在平衡度一定时,由
Figure BDA000020033266000511
Figure BDA000020033266000512
Figure BDA000020033266000514
组成的两个三角形的六个内角不变。则可用失流前C相电流的正序电流平均值、负序电流平均值、零序电流平均值、电流平均值计算出这四个电流组成的六个内角(即相位差)代替失流后由
Figure BDA000020033266000516
Figure BDA000020033266000517
Figure BDA000020033266000518
组成的六个内角。
A相失流前,由
Figure BDA00002003326600061
Figure BDA00002003326600062
(前)可得:
Figure BDA00002003326600065
Figure BDA00002003326600066
式中,δ表示
Figure BDA00002003326600067
的相位差,δ0表示
Figure BDA00002003326600069
Figure BDA000020033266000610
的相位差,δ1表示
Figure BDA000020033266000611
Figure BDA000020033266000612
的相位差,δ2表示
Figure BDA000020033266000613
Figure BDA000020033266000614
的相位差,δ3表示
Figure BDA000020033266000615
Figure BDA000020033266000616
的相位差,δ4表示
Figure BDA000020033266000617
Figure BDA000020033266000618
的相位差。
根据失流前
Figure BDA000020033266000619
Figure BDA000020033266000620
Figure BDA000020033266000622
组成的六个内角替换失流时
Figure BDA000020033266000623
Figure BDA000020033266000624
Figure BDA000020033266000625
组成的六个内角和失流时C相电流
Figure BDA000020033266000627
确定失流时C相的正序电流
Figure BDA000020033266000628
和C相正序电流与C相电压的相位差φC1,可得:
I · C 1 = I · C - I · C 0 - I · C 2 = ( 1 - sin δ 0 sin δ ) ( 1 + sin δ 2 sin δ 1 ) I · C
φC1=δ02C
从而得到正确正序有功功率P1
失流时故障有功功率为:
P′=UA0×I′A×COS(φ′A)+UB0×IB×COS(φB)+UC0×IC×COS(φC)
功率差为:
ΔP=P-P′
将功率差乘以计算时间间隔再累加起来即为整个失流期间应退补电量:
W = Σ 0 T ΔP × Δt
式中Δt为每次计算功率差的时间间隔,T为整个失流期间时间。
确定退补电量后,还可以根据失流退补电量与实测电量求和,确定失流时正确电量。因此,提高退补电量准确率的同时,也提高了实际用电量的准确率。
由于失流前三相电流是一个平均值,所以
Figure BDA000020033266000631
Figure BDA000020033266000632
Figure BDA000020033266000633
组成的六个内角也是一个平均值,由六个内角求出的
Figure BDA000020033266000635
为一个平均值,则正确功率为平均值,从而失流退补电量也是一个平均值。当然,也可以用失流前的A相、B相和C相电流变化范围求C相电流、C相电流正序电流、C相电流负序电流、零序电流组成的两个三角形状变化范围,再求出失流时正确功率可能的范围,从而得到失流退补电量在一个范围内。
本发明在A相失流时,也可以通过计算B相正序电流有功功率来得到失压退补电量,具体方法与A相失流时类似,在此不再赘述。
当B相或C相失流时,确定失流时失压退补电量,具体方法与A相失流时类似,在此不再赘述。
实施例二
参见图3所示,是本发明在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法实施例二的流程示意图,包括步骤:
步骤S301:获取失流前各相的电流;
步骤S302:检测是否失流,若是,进入步骤S303;
步骤S303:根据失流前各相的电流确定失流前各相的电流平均值,根据失流前各相的电流平均值确定失流前未失流相的负序电流不平衡度平均值和零序电流不平衡度平均值;
步骤S304:判断负序电流不平衡度平均值是否小于等于第一预设阈值,且零序电流不平衡度平均值是否小于等于第二预设阈值,若否,进入步骤S305,若是,进入步骤S306;
步骤S305:获取失流时未失流相的电流及相位差,根据失流前各相的电流平均值、失流时未失流相的电流及相位差确定未失流相的正序电流和未失流相的正序电流与电压之间的相位差,根据未失流相的正序电流和未失流相的正序电流与电压之间的相位差确定失流退补电量;
步骤S306:获取失流时各相的电流、电压及相位差,根据获取失流时各相的电流、电压及相位差确定失流退补电量。
以下以A相失流为例进行具体介绍:
A相失流前,每隔一定时间(如15分钟)获取一次A相电流、B相电流和C相电流,保留失流前一段时间的数据,比如可以设置为保留失流前一周A相电流、B相电流和C相电流数据。检测是否发生失流,若是,则确定失流前负序电流不平衡度平均值和零序电流不平衡度平均值。为了避免电流太小会出现异常,可去掉最大相电流小于5%Ib的三相电流。确定不平衡度平均值具体步骤如下:
确定失流前一周内A、B、C相电流平均值
Figure BDA00002003326600081
Figure BDA00002003326600082
由公式
Figure BDA00002003326600084
Figure BDA00002003326600086
可得
Figure BDA00002003326600087
Figure BDA00002003326600088
式中
Figure BDA000020033266000810
表示失流前零序电流平均值,
Figure BDA000020033266000811
表示失流前C相正序电流平均值,
Figure BDA000020033266000812
表示失流前C相负序电流平均值,a为算子,a=∠120°,表示该相量逆时针旋转120°,a2=∠240°,表示该相量逆时针旋转240°。
Figure BDA000020033266000813
Figure BDA000020033266000814
Figure BDA000020033266000815
可得失流前,三相电流负序电流不平衡度平均值
Figure BDA000020033266000816
零序电流不平衡度平均值
Figure BDA000020033266000817
当三相电流负序电流不平衡度平均值小于第一预设阈值,且零序电流不平衡度平均值小于第二预设阈值时,预设阈值可以根据需要设定,比如设为2%。参见图4,为本发明在线确定三相四线一相失流退补电量的方法A相失流前的原理示意图。
由于失流后不会影响电力系统实际运行中三相电流的不平衡性,失流后三相电流不平衡度依然会很小,可以认为三相电流对称,三相电流大小相等,三相电流之间的相位差为120°,而电力系统实际运行中三相电压不平衡度很小,在确定退补电量时可以认为三相电压对称,获取A相失流时C相电压UC0、C相电流IC、C相电压UC0
Figure BDA00002003326600091
相位差
Figure BDA00002003326600092
确定正确有功功率为:
P=3×UC0×IC×COS(φC)
式中:P表示正确有功功率,UC0表示失流时C相电压,IC表示失流时C相电流,
Figure BDA00002003326600093
表示C相电压UC0
Figure BDA00002003326600094
相位差,COS(φC)为三相负荷功率因数。
失流故障有功功率为:
P′=UA0×I′A×COS(φ′A)+UB0×IB×COS(φB)+UC0×IC×COS(φC)
式中:UA0表示A相失流时电压,I′A表示A相失流时故障电流,表示失流时
Figure BDA00002003326600096
Figure BDA00002003326600097
的相位差,UB0表示失流时B相电压,IB表示失流时B相电流,
Figure BDA00002003326600098
表示失流时B相电压
Figure BDA00002003326600099
与B相电流
Figure BDA000020033266000910
的相位差,Uc0表示失流时C相电压,Ic表示失流时C相电流,
Figure BDA000020033266000911
表示失流时C相电压与C相电流的相位差。
功率差为:
ΔP=P-P′
将功率差乘以确定时间间隔再累加起来即为整个失压期间应退补电量:
W = Σ 0 T ΔP × Δt
式中Δt为每次确定功率差的时间间隔,T为整个失压期间时间;
确定退补电量后,还可以根据失流退补电量与实测电量求和,确定失流时正确电量。因此,提高退补电量准确率的同时,也提高了实际用电量的准确率。
当三相电流负序电流不平衡度平均值大于或等于第一预设阈值,或零序电流不平衡度平均值大于或等于第二预设阈值时,以A相失流为例进行介绍。其中,第一预设阈值和第二预设于是可以根据需要设定,比如设为2%。参见图2,为本发明在线确定三相四线一相失流退补电量的方法当A相失流时的原理示意图。
A相失流时,获取A相电压UA0,A相电流IA′,A相电压与电流的相位差φA;B相电压UB0,B相电流IB,B相电压与电流的相位差φB;C相电压UC0,C相电流IC,C相电压与电流的相位差φC
因为失流前三相电流不平衡度平均值大于预设阈值,失流后不会影响电力系统实际运行中三相电流的不平衡性,即失流后三相电流不平衡度依然会较大,用IC确定正确功率误差较大。
三相有功功率由正序有功功率和负序有功功率组成,由于电力系统实际的负序有功功率相对正序有功功率较小,计算时可忽略,故可以用正序有功功率代替正确有功功率。用C相正序电流
Figure BDA00002003326600101
和C相正序电流与电压的相位差φC1确定正确正序有功功率:
P1=3×UC0×IC1×COS(φC1)
P≈P1
其中:P1为用
Figure BDA00002003326600102
确定的正确正序有功功率,P为正确功率,
Figure BDA00002003326600103
是A相失流时
Figure BDA00002003326600104
的正序分量,φC1是A相失流时C相线电压与C相电流的相位差。
其中,确定C相正序电流
Figure BDA00002003326600105
和C相正序电流与电压的相位差φC1的具体步骤如下:
A相电流失流前,由C相电流平均值
Figure BDA00002003326600106
C相电流正序电流平均值
Figure BDA00002003326600107
C相电流负序电流平均值
Figure BDA00002003326600108
C相电流零序电流平均值
Figure BDA00002003326600109
可得四个电流组成的两个三角形的六个内角。在平衡度一定时,由
Figure BDA000020033266001010
Figure BDA000020033266001011
Figure BDA000020033266001012
组成的两个三角形的六个内角不变。则可用失流前C相电流的正序电流平均值、负序电流平均值、零序电流平均值、电流平均值计算出这四个电流组成的六个内角(即相位差)代替失流后由
Figure BDA000020033266001014
Figure BDA000020033266001016
Figure BDA000020033266001017
组成的六个内角。
A相失流前,由
Figure BDA000020033266001020
Figure BDA000020033266001021
可得:
Figure BDA000020033266001022
Figure BDA000020033266001023
式中,δ表示
Figure BDA000020033266001024
Figure BDA000020033266001025
的相位差,δ0表示
Figure BDA000020033266001026
的相位差,δ1表示
Figure BDA000020033266001029
的相位差,δ2表示
Figure BDA000020033266001031
的相位差,δ3表示
Figure BDA000020033266001033
的相位差,δ4表示
Figure BDA000020033266001034
Figure BDA000020033266001035
的相位差。
根据失流前
Figure BDA000020033266001036
Figure BDA000020033266001037
Figure BDA000020033266001038
Figure BDA000020033266001039
组成的六个内角替换失流时
Figure BDA000020033266001040
Figure BDA000020033266001042
Figure BDA000020033266001043
组成的六个内角和失流时C相电流
Figure BDA000020033266001044
确定失流时C相的正序电流
Figure BDA000020033266001045
和C相正序电流与C相电压的相位差φC1,可得:
I C 1 = I C - I C 0 - I C 2 = ( 1 - sin δ 0 sin δ ) ( 1 + sin δ 2 sin δ 1 ) I C
φC1=δ02C
从而得到正确正序有功功率P1
失流时故障有功功率为:
P′=UA0×I′A×COS(φ′A)+UB0×IB×COS(φB)+UC0×IC×COS(φC)
功率差为:
ΔP=P-P′
将功率差乘以计算时间间隔再累加起来即为整个失流期间应退补电量:
W = Σ 0 T ΔP × Δt
式中Δt为每次计算功率差的时间间隔,T为整个失流期间时间。
确定退补电量后,还可以根据失流退补电量与实测电量求和,确定失流时正确电量。因此,提高退补电量准确率的同时,也提高了实际用电量的准确率。
由于失流前三相电流是一个平均值,所以
Figure BDA00002003326600113
Figure BDA00002003326600114
Figure BDA00002003326600115
Figure BDA00002003326600116
组成的六个内角也是一个平均值,由六个内角求出的
Figure BDA00002003326600117
为一个平均值,则正确功率为平均值,从而失流退补电量也是一个平均值。当然,也可以用失流前的A相、B相和C相电流变化范围求C相电流、C相电流正序电流、C相电流负序电流、零序电流组成的两个三角形状变化范围,再求出失流时正确功率可能的范围,从而得到失流退补电量在一个范围内。
本发明在A相失流时,也可以通过计算B相正序电流有功功率来得到失压退补电量,具体方法与A相失流时类似,在此不再赘述。
当B相或C相失流时,确定失流时失压退补电量,具体方法与A相失流时类似,在此不再赘述。
根据上述本发明在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法,本发明提供一种在线确定三相四线一相失流时退补电量装置,下面就具体实施例进行详细说明:
实施例一
参见图5,是本发明在线确定三相四线一相失流时退补电量装置实施例一的结构示意图,包括:
测量模块501,用于获取失流前各相的电流;
检测模块502,用于判断是否失流,若是,根据失流前各相的电流确定失流前各相的电流平均值,根据失流前各相的电流平均值确定失流前未失流相的负序电流不平衡度平均值和零序电流不平衡度平均值;
计量模块503,用于当负序电流不平衡度平均值是否小于等于第一预设阈值,且零序电流不平衡度平均值是否小于等于第二预设阈值时,获取失流时未失流相的电流及相位差,根据失流前各相的电流平均值、失流时未失流相的电流及相位差确定未失流相的正序电流和未失流相的正序电流与电压之间的相位差,根据所述未失流相的正序电流和未失流相的正序电流与电压之间的相位差确定失流退补电量。
参见图2,以下以A相失流为例进行具体介绍:
A相失流前,测量模块501每隔一定时间(如15分钟)获取一次A相电流、B相电流和C相电流,保留失流前一段时间的数据,比如可以设置为保留失流前一周A相电流、B相电流和C相电流数据。检测模块502检测是否发生失流,若是,则确定失流前负序电流不平衡度平均值和零序电流不平衡度平均值。为了避免电流太小会出现异常,可去掉最大相电流小于5%I b的三相电流。确定不平衡度平均值具体步骤如下:
确定失流前一周内A、B、C相电流平均值
Figure BDA00002003326600121
Figure BDA00002003326600122
Figure BDA00002003326600123
由公式
Figure BDA00002003326600124
Figure BDA00002003326600131
可得
Figure BDA00002003326600132
Figure BDA00002003326600133
Figure BDA00002003326600134
式中
Figure BDA00002003326600135
表示失流前零序电流平均值,
Figure BDA00002003326600136
表示失流前C相正序电流平均值,
Figure BDA00002003326600137
表示失流前C相负序电流平均值,a为算子,a=∠120°,表示该相量逆时针旋转120°,a2=∠240°,表示该相量逆时针旋转240°。
Figure BDA00002003326600139
可得失流前,三相电流负序电流不平衡度平均值
Figure BDA000020033266001311
零序电流不平衡度平均值
Figure BDA000020033266001312
当三相电流负序电流不平衡度平均值大于第一预设阈值,或零序电流不平衡度平均值大于第二预设阈值时,以A相失流为例进行介绍。其中,第一预设阈值和第二预设阈值可以根据需要设定,比如设为2%。
A相失流时,计量模块503获取A相电压UA0,A相电流IA′,A相电压与电流的相位差φA;B相电压UB0,B相电流IB,B相电压与电流的相位差φB;C相电压UC0,C相电流IC,C相电压与电流的相位差φC
因为失流前三相电流不平衡度平均值大于预设阈值,失流后不会影响电力系统实际运行中三相电流的不平衡性,即失流后三相电流不平衡度依然会较大,直接用IC确定正确功率误差较大。
三相有功功率由正序有功功率和负序有功功率组成,由于电力系统实际的负序有功功率相对正序有功功率较小,计算时可忽略,故计量模块503用正序有功功率代替正确有功功率。用C相正序电流和C相正序电流与电压的相位差φC1确定正确正序有功功率:
P1=3×UC0×IC1×COS(φC1)
P≈P1
其中:P1为用
Figure BDA000020033266001314
确定的正确正序有功功率,P为正确功率,
Figure BDA000020033266001315
是A相失流时
Figure BDA000020033266001316
的正序分量,φC1是A相失流时C相线电压与C相电流的相位差。
其中,确定C相正序电流
Figure BDA00002003326600141
和C相正序电流与电压的相位差φC1的具体步骤如下:
A相电流失流前,由C相电流平均值
Figure BDA00002003326600142
C相电流正序电流平均值
Figure BDA00002003326600143
C相电流负序电流平均值
Figure BDA00002003326600144
C相电流零序电流平均值
Figure BDA00002003326600145
可得四个电流组成的两个三角形的六个内角。在平衡度一定时,由
Figure BDA00002003326600146
Figure BDA00002003326600147
Figure BDA00002003326600148
Figure BDA00002003326600149
组成的两个三角形的六个内角不变。则可用失流前C相电流的正序电流平均值、负序电流平均值、零序电流平均值、电流平均值计算出这四个电流组成的六个内角(即相位差)代替失流后由
Figure BDA000020033266001410
Figure BDA000020033266001411
Figure BDA000020033266001413
组成的六个内角。
A相失流前,由
Figure BDA000020033266001414
Figure BDA000020033266001416
Figure BDA000020033266001417
可得:
Figure BDA000020033266001418
式中,δ表示
Figure BDA000020033266001420
Figure BDA000020033266001421
的相位差,δ0表示
Figure BDA000020033266001422
Figure BDA000020033266001423
的相位差,δ1表示
Figure BDA000020033266001424
的相位差,δ2表示
Figure BDA000020033266001426
Figure BDA000020033266001427
的相位差,δ3表示
Figure BDA000020033266001428
Figure BDA000020033266001429
的相位差,δ4表示
Figure BDA000020033266001430
Figure BDA000020033266001431
的相位差。
计量模块503根据失流前
Figure BDA000020033266001432
Figure BDA000020033266001433
Figure BDA000020033266001434
组成的六个内角替换失流时
Figure BDA000020033266001437
Figure BDA000020033266001438
Figure BDA000020033266001439
组成的六个内角和失流时C相电流
Figure BDA000020033266001440
确定失流时C相的正序电流
Figure BDA000020033266001441
和C相正序电流与C相电压的相位差φC1,可得:
I C 1 = I C - I C 0 - I C 2 = ( 1 - sin δ 0 sin δ ) ( 1 + sin δ 2 sin δ 1 ) I C
φC1=δ02C
从而得到正确正序有功功率P1
失流时故障有功功率为:
P′=UA0×I′A×COS(φ′A)+UB0×IB×COS(φB)+UC0×IC×COS(φC)
功率差为:
ΔP=P-P′
计量模块503将功率差乘以计算时间间隔再累加起来即为整个失流期间应退补电量:
W = Σ 0 T ΔP × Δt
式中Δt为每次计算功率差的时间间隔,T为整个失流期间时间。
计量模块503确定退补电量后,还可以根据失流退补电量与实测电量求和,确定失流时正确电量。因此,提高退补电量准确率的同时,也提高了实际用电量的准确率。
由于失流前三相电流是一个平均值,所以
Figure BDA00002003326600152
Figure BDA00002003326600153
Figure BDA00002003326600154
Figure BDA00002003326600155
组成的六个内角也是一个平均值,由六个内角求出的
Figure BDA00002003326600156
为一个平均值,则正确功率为平均值,从而失流退补电量也是一个平均值。当然,也可以用失流前的A相、B相和C相电流变化范围求C相电流、C相电流正序电流、C相电流负序电流、零序电流组成的两个三角形状变化范围,再求出失流时正确功率可能的范围,从而得到失流退补电量在一个范围内。
本发明装置在A相失流时,也可以通过计算B相正序电流有功功率来得到失压退补电量,具体方法与A相失流时类似,在此不再赘述。
本装置还可用于当B相或C相失流时,确定失流时失压退补电量,具体方法与A相失流时类似,在此不再赘述。
实施例二
参见图6,是本发明在线确定三相四线一相失流时退补电量装置实施例二的结构示意图,包括:
测量模块601,用于获取失流前各相的电流;
与测量模块601连接的检测模块602,用于判断是否失流,若是,则根据失流前各相的电流确定失流前各相的电流平均值,根据所述失流前各相的电流平均值确定失流前未失流相的负序电流不平衡度平均值和零序电流不平衡度平均值;
与计量模块和第二计量模块连接的判断模块603,用于负序电流不平衡度平均值是否小于等于第一预设阈值,且所述零序电流不平衡度平均值是否小于等于第二预设阈值,若否,则选择第一计量模块604,若是,则选择第二计量模块605;
计量模块604,用于获取失流时未失流相的电流及相位差,根据所述失流前各相的电流平均值、所述失流时未失流相的电流及相位差确定未失流相的正序电流和未失流相的正序电流与电压之间的相位差,根据所述未失流相的正序电流和未失流相的正序电流与电压之间的相位差确定失流退补电量。
第二计量模块605,用于获取失流时各相的电流、电压及相位差,根据所述获取失流时各相的电流、电压及相位差确定失流退补电量。
以下以A相失流为例进行具体介绍:
A相失流前,每隔一定时间(如15分钟)获取一次A相电流、B相电流和C相电流,保留失流前一段时间的数据,比如可以设置为保留失流前一周A相电流、B相电流和C相电流数据。检测是否发生失流,若是,则确定失流前负序电流不平衡度平均值和零序电流不平衡度平均值。为了避免电流太小会出现异常,可去掉最大相电流小于5%Ib的三相电流。确定不平衡度平均值具体步骤如下:
确定失流前一周内A、B、C相电流平均值
Figure BDA00002003326600161
Figure BDA00002003326600163
由公式
Figure BDA00002003326600164
Figure BDA00002003326600165
Figure BDA00002003326600166
可得
Figure BDA00002003326600167
Figure BDA00002003326600169
式中
Figure BDA000020033266001610
表示失流前零序电流平均值,
Figure BDA000020033266001611
表示失流前C相正序电流平均值,
Figure BDA000020033266001612
表示失流前C相负序电流平均值,a为算子,a=∠120°,表示该相量逆时针旋转120°,a2=∠240°,表示该相量逆时针旋转240°。
Figure BDA000020033266001614
可得失流前,三相电流负序电流不平衡度平均值
Figure BDA00002003326600171
零序电流不平衡度平均值
当三相电流负序电流不平衡度平均值小于第一预设阈值,且零序电流不平衡度平均值小于第二预设阈值时,预设阈值可以根据需要设定,比如设为2%。参见图4,为本发明在线确定三相四线一相失流退补电量的方法A相失流前的原理示意图。
由于失流后不会影响电力系统实际运行中三相电流的不平衡性,失流后三相电流不平衡度依然会很小,可以认为三相电流对称,三相电流大小相等,三相电流之间的相位差为120°,而电力系统实际运行中三相电压不平衡度很小,在确定退补电量时可以认为三相电压对称,获取A相失流时C相电压UC0、C相电流IC、C相电压UC0
Figure BDA00002003326600173
相位差
Figure BDA00002003326600174
确定正确有功功率为:
P=3×UC0×IC×COS(φC)
式中:P表示正确有功功率,UC0表示失流时C相电压,IC表示失流时C相电流,
Figure BDA00002003326600175
表示C相电压UC0
Figure BDA00002003326600176
相位差,COS(φC)为三相负荷功率因数。
失流故障有功功率为:
P′=UA0×IA′×COS(φ′A)+UB0×IB×COS(φB)+UC0×IC×COS(φC)
式中:UA0表示A相失流时电压,I′A表示A相失流时故障电流,
Figure BDA00002003326600177
表示失流时
Figure BDA00002003326600178
Figure BDA00002003326600179
的相位差,UB0表示失流时B相电压,IB表示失流时B相电流,
Figure BDA000020033266001710
表示失流时B相电压
Figure BDA000020033266001711
与B相电流
Figure BDA000020033266001712
的相位差,Uc0表示失流时C相电压,Ic表示失流时C相电流,
Figure BDA000020033266001713
表示失流时C相电压
Figure BDA000020033266001714
与C相电流
Figure BDA000020033266001715
的相位差。
功率差为:
ΔP=P-P′
将功率差乘以确定时间间隔再累加起来即为整个失压期间应退补电量:
W = Σ 0 T ΔP × Δt
式中Δt为每次确定功率差的时间间隔,T为整个失压期间时间;
确定退补电量后,还可以根据失流退补电量与实测电量求和,确定失流时正确电量。因此,提高退补电量准确率的同时,也提高了实际用电量的准确率。
当三相电流负序电流不平衡度平均值大于或等于第一预设阈值,或零序电流不平衡度平均值大于或等于第二预设阈值时,以A相失流为例进行介绍。其中,第一预设阈值和第二预设于是可以根据需要设定,比如设为2%。参见图2,为本发明在线确定三相四线一相失流退补电量的方法当A相失流时的原理示意图。
A相失流时,获取A相电压UA0,A相电流IA′,A相电压与电流的相位差φA;B相电压UB0,B相电流IB,B相电压与电流的相位差φB;C相电压UC0,C相电流IC,C相电压与电流的相位差φC
因为失流前三相电流不平衡度平均值大于预设阈值,失流后不会影响电力系统实际运行中三相电流的不平衡性,即失流后三相电流不平衡度依然会较大,用IC确定正确功率误差较大。
三相有功功率由正序有功功率和负序有功功率组成,由于电力系统实际的负序有功功率相对正序有功功率较小,计算时可忽略,故可以用正序有功功率代替正确有功功率。用C相正序电流
Figure BDA00002003326600181
和C相正序电流与电压的相位差φC1确定正确正序有功功率:
P1=3×UC0×IC1×COS(φC1)
P≈P1
其中:P1为用
Figure BDA00002003326600182
确定的正确正序有功功率,P为正确功率,是A相失流时
Figure BDA00002003326600184
的正序分量,φC1是A相失流时C相线电压与C相电流的相位差。
其中,确定C相正序电流
Figure BDA00002003326600185
和C相正序电流与电压的相位差φC1的具体步骤如下:
A相电流失流前,由C相电流平均值
Figure BDA00002003326600186
C相电流正序电流平均值C相电流负序电流平均值
Figure BDA00002003326600188
C相电流零序电流平均值
Figure BDA00002003326600189
可得四个电流组成的两个三角形的六个内角。在平衡度一定时,由
Figure BDA000020033266001810
Figure BDA000020033266001811
Figure BDA000020033266001812
Figure BDA000020033266001813
组成的两个三角形的六个内角不变。则可用失流前C相电流的正序电流平均值、负序电流平均值、零序电流平均值、电流平均值计算出这四个电流组成的六个内角(即相位差)代替失流后由
Figure BDA00002003326600191
Figure BDA00002003326600192
Figure BDA00002003326600193
Figure BDA00002003326600194
组成的六个内角。
A相失流前,由
Figure BDA00002003326600195
Figure BDA00002003326600196
Figure BDA00002003326600197
Figure BDA00002003326600198
可得:
Figure BDA00002003326600199
Figure BDA000020033266001910
式中,δ表示
Figure BDA000020033266001912
的相位差,δ0表示
Figure BDA000020033266001914
的相位差,δ1表示的相位差,δ2表示
Figure BDA000020033266001917
Figure BDA000020033266001918
的相位差,δ3表示
Figure BDA000020033266001919
Figure BDA000020033266001920
的相位差,δ4表示
Figure BDA000020033266001921
Figure BDA000020033266001922
的相位差。
根据失流前
Figure BDA000020033266001924
Figure BDA000020033266001925
Figure BDA000020033266001926
组成的六个内角替换失流时
Figure BDA000020033266001927
Figure BDA000020033266001928
Figure BDA000020033266001929
Figure BDA000020033266001930
组成的六个内角和失流时C相电流确定失流时C相的正序电流和C相正序电流与C相电压的相位差φC1,可得:
I C 1 = I C - I C 0 - I C 2 = ( 1 - sin δ 0 sin δ ) ( 1 + sin δ 2 sin δ 1 ) I C
φC1=δ02C
从而得到正确正序有功功率P1
失流时故障有功功率为:
P′=UA0×I′A×COS(φ′A)+UB0×IB×COS(φB)+UC0×IC×COS(φC)
功率差为:
ΔP=P-P′
将功率差乘以计算时间间隔再累加起来即为整个失流期间应退补电量:
W = Σ 0 T ΔP × Δt
式中Δt为每次计算功率差的时间间隔,T为整个失流期间时间。
确定退补电量后,还可以根据失流退补电量与实测电量求和,确定失流时正确电量。因此,提高退补电量准确率的同时,也提高了实际用电量的准确率。
由于失流前三相电流是一个平均值,所以
Figure BDA00002003326600201
Figure BDA00002003326600202
Figure BDA00002003326600204
组成的六个内角也是一个平均值,由六个内角求出的
Figure BDA00002003326600205
为一个平均值,则正确功率为平均值,从而失流退补电量也是一个平均值。当然,也可以用失流前的A相、B相和C相电流变化范围求C相电流、C相电流正序电流、C相电流负序电流、零序电流组成的两个三角形状变化范围,再求出失流时正确功率可能的范围,从而得到失流退补电量在一个范围内。
本发明装置在A相失流时,也可以通过计算B相正序电流有功功率来得到失压退补电量,具体方法与A相失流时类似,在此不再赘述。
本装置还可用于当B相或C相失流时,确定失流时失压退补电量,具体方法与A相失流时类似,在此不再赘述。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法,其特征在于,包括步骤:
获取失流前各相的电流;
检测是否失流,若是,根据失流前各相的电流确定失流前各相的电流平均值,根据所述失流前各相的电流平均值确定失流前未失流相的负序电流不平衡度平均值和零序电流不平衡度平均值;
判断所述负序电流不平衡度平均值是否大于第一预设阈值,或所述零序电流不平衡度平均值是否大于第二预设阈值,若是,获取失流时未失流相的电流及相位差,根据所述失流前各相的电流平均值、所述失流时未失流相的电流及相位差确定未失流相的正序电流和未失流相的正序电流与电压之间的相位差,根据所述未失流相的正序电流和未失流相的正序电流与电压之间的相位差确定失流退补电量。
2.根据权利要求1所述的在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法,其特征在于,还包括步骤:根据所述失流退补电量确定失流时正确电量。
3.根据权利要求1所述的在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法,其特征在于,还包括步骤:
当所述负序电流不平衡度平均值小于或等于第一预设阈值,且所述零序电流不平衡度平均值小于第二预设阈值时,获取失流时各相的电流、电压及相位差,根据所述获取失流时各相的电流、电压及相位差确定失流退补电量。
4.根据权利要求3所述的在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法,其特征在于,还包括步骤:
当所述负序电流不平衡度平均值小于或等于第一预设阈值,且所述零序电流不平衡度平均值小于第二预设阈值时,根据所述失流退补电量确定失流时正确电量。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法,其特征在于,所述负序电流不平衡度平均值是否大于第一预设阈值,或所述零序电流不平衡度平均值是否大于第二预设阈值,确定失流退补电量,包括采用公式
P=3×U×I×COS(φ)
确定失流时的正确有功功率,式中,U表示失流时未失流相电压,I表示失流时未失流相正序电流,φ表示失流时未失流相正序电流与电压之间的相位差。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的在线确定三相四线一相失流时退补电量的方法,其特征在于,所述确定未失流相的正序电流和未失流相的正序电流与电压之间的相位差包括步骤:
根据所述失流前各相的电流平均值确定失流前未失流相的正序电流平均值、负序电流平均值和零序电流平均值;
根据失流前未失流相电流平均值、正序电流平均值、负序电流平均值和零序电流平均值确定失流前未失流相电流平均值、正序电流平均值、负序电流平均值、零序电流平均值之间的相位差;
根据失流前未失流相电流平均值、正序电流平均值、负序电流平均值、零序电流平均值之间的相位差和失流时未失流相的电流确定失流时未失流相的正序电流,根据失流前未失流相电流平均值、正序电流平均值、负序电流平均值、零序电流平均值之间的相位差和失流时未失流相电流与电压之间的相位差确定失流时未失流相的正序电流与电压之间的相位差。
7.一种在线确定三相四线一相失流时退补电量装置,其特征在于,包括:
测量模块,用于获取失流前各相的电流;
检测模块,用于检测是否失流,若是,根据失流前各相的电流确定失流前各相的电流平均值,根据所述失流前各相的电流平均值确定失流前未失流相的负序电流不平衡度平均值和零序电流不平衡度平均值;
计量模块,用于当所述负序电流不平衡度平均值是否大于第一预设阈值,或所述零序电流不平衡度平均值是否大于第二预设阈值,若是,获取失流时未失流相的电流及相位差,根据所述失流前各相的电流平均值、所述失流时未失流相的电流及相位差确定未失流相的正序电流和未失流相的正序电流与电压之间的相位差,根据所述未失流相的正序电流和未失流相的正序电流与电压之间的相位差确定失流退补电量。
8.根据权利要求7所述的在线确定三相四线一相失流时退补电量装置,其特征在于,还包括:
第二计量模块,用于当所述负序电流不平衡度平均值小于或等于第一预设阈值,且所述零序电流不平衡度平均值小于第二预设阈值时,获取失流时各相的电流、电压及相位差,根据所述获取失流时各相的电流、电压及相位差确定失流退补电量;
与计量模块和第二计量模块连接的判断模块,用于判断所述负序电流不平衡度平均值是否小于或等于第一预设阈值,且所述零序电流不平衡度平均值是否小于第二预设阈值,若否,则选择计量模块,若是,则选择第二计量模块。
9.根据权利要求8所述的在线确定三相四线一相失流时退补电量装置,其特征在于,
所述计量模块还用于,根据所述失流退补电量确定失流时正确电量;
所述第二计量模块还用于,根据所述失流退补电量确定失流时正确电量。
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