CN103941160A - 配电网合环检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

一种配电网合环检测装置及检测方法，配电网合环检测装置由中性点电压检测器和后台服务器两个部分组成。中性点电压检测器安装在变电站或者开闭站内，用于测量中性点电压的变化，并且将中性点电压数据上传给后台服务器。后台服务器安装在调度中心，根据中性点电压的变化情况判断是否存在合环情况，如果发生合环情况立即发出报警。本发明技术成熟、可靠性高。

Description

配电网合环检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于电力系统在线检测技术领域，具体涉及一种配电网合环检测方法及装置，适用于3～60kV中性点非有效接地电网，能够在发生合环运行时，及时发出报警。

背景技术

我国3～60kV配电网的基本结构是“闭环结构、开环运行”，即各条线路之间有联络开关，但是正常运行时这些联络开关都处于分开的状态。但是目前很多联络开关不具备遥信功能，调度人员有可能在改变运行方式的时候没有及时分开部分联络开关，这样电网就会出现合环运行情况。电网合环运行后，配电网拓扑结构发生变化，网络潮流重新分布，可能会引起难以控制的网络循环功率，导致保护动作、线路过负荷、电气设备损坏甚至危及人身安全等事故发生。

目前配电网中合环检测主要依靠调度人员的运行经验，或者线路工作人员的巡视实现，不能够保证及时性。虽然随着配电网自动化技术的开展，很多带有遥信的联络开关投入运行，但是现场仍然存在大量的不具备遥信功能的联络开关，现场迫切需要一种更加灵活的合环检测方法和相应装置，提高配电网供电的可靠性和安全性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术上的不足，提出新的配电网合环检测方法，并基于该新的检测方法提供一种合环检测装置。该检测装置能够快速、准确地确定是否发生合环情况，如果发生合环情况立即发出报警。

本发明的技术方案如下：

一种配电网合环检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)实时检测变电站母线电压互感器PT二次侧中性点电压有效值，并且将检测结果上传给后台服务器；

(2)当某段母线的中性点电压发生变化时，后台服务器立即实时分析区域电网各个变电站母线中性点电压的变化情况；其中，可能导致母线中性点电压发生变化的情况包括发生铁磁谐振、单相接地、消弧线圈自动调谐等情况；(注：在权利要求中不能出现“例如”、“诸如”等表述方式，这被认为在一个权利要求中限定出了多个不确定的保护范围)

(3)如果出现区域电网的两个及以上母线中性点电压按照同样规律变化，则判断出现合环情况，并发出报警。

本发明同时公开了一种配电网合环检测装置，所述合环检测装置由中性点电压检测器和后台服务器两个部分组成，其特征为：

所述的中性点电压检测器安装在变电站或者开闭站内，用于测量中性点电压的变化，并且将中性点电压数据上传给后台服务器。所述中性点电压检测器包括模拟量变换器板卡、A/D转换模块、CPU、光纤通信模块，电压互感器的开口三角绕组通过二次电缆接入模拟量变换器板卡，变换为5V以内的交流电压信号，然后输入到A/D转换模块，经过AD转换后变为数字信号通过数据总线传送给CPU计算，CPU对数字信号进行均方根计算得到电压有效值。通过光纤以太网将中性点电压的有效值上传到后台服务器；

所述的后台服务器安装在调度中心，在自动调谐的过程中，后台服务器实时分析各个变电站母线中性点电压的变化情况。如果出现区域电网的两个及以上母线中性点电压按照同样规律变化(同时升高或者同时降低，频率相等)，则判断出现合环情况，并发出报警。

本发明的优点如下：

1、利用合环配电网中各段母线中性点电压相等的原理进行合环检测，检测原理新颖且正确。

2、利用铁磁谐振、单相接地、消弧线圈自动调谐时中性点电压会发生变化的特点进行判断，无需额外的控制措施，检测方法简单实用。

3、实时测量区域电网内各个母线的中性点电压，信号容易获得，准确可靠。

4、合环检测及时、准确，技术成熟、可靠性高，适用于3～60kV中性点非有效接地的配电网。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是合环后配电网的等值电路图；

图3是中性点电压检测器的原理图；

图4是后台服务器的流程图；

其中103-1，103-2、…、103-n为多段母线，102-1,102-2、…、102-n为多个中性点电压检测器，101为后台服务器，301为模拟量变换器板卡，302为光纤通信模块。

具体实施方式

下面结合说明书如图，通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。本发明提出了一种配电网合环检测方法以及相关的装置，该方法适用于3～60k中性点非有效接地电网。合环运行的配电网中，各段母线的中性点电压是相等的。当合环运行的区域电网内某段母线的中性点电压发生变化时，例如发生铁磁谐振、单相接地、消弧线圈自动调谐等，该区域的所有母线中性点电压都会发生变化。如果出现区域电网的两个及以上母线中性点电压按照同样规律变化，则判断出现合环情况，并发出报警。

基于本发明研制的合环检测装置由中性点电压检测器和后台服务器两个部分组成，其特征为：

所述的中性点电压检测器安装在变电站或者开闭站内，用于测量中性点电压的变化，并且将中性点电压数据上传给后台服务器，所述中性点电压检测器包括模拟量变换器板卡、A/D转换模块、CPU、光纤通信模块，电压互感器的开口三角绕组通过二次电缆接入模拟量变换器板卡，变换为5V以内的交流电压信号，然后输入到A/D转换模块，经过AD转换后变为数字信号通过数据总线传送给CPU计算，CPU对数字信号进行均方根计算得到电压有效值，所述光纤通信模块通过光纤以太网将中性点电压的有效值上传到后台服务器；

所述的后台服务器安装在调度中心，在自动调谐的过程中，后台服务器实时分析各个变电站母线中性点电压的变化情况。如果出现区域电网的两个及以上母线中性点电压按照同样规律变化(同时升高或者同时降低，频率相等)，则判断出现合环情况，并发出报警。

如图1所示，合环检测装置由中性点电压检测器102和后台服务器101两个部分组成，两者之间用光纤以太网互联。中性点电压检测器102安装在变电站或者开闭站内，用于测量中性点电压的变化，并且将中性点电压数据上传给后台服务器101。后台服务器101安装在调度中心，根据中性点电压的变化情况判断是否存在合环情况，如果发生合环情况立即发出报警。中性点电压检测器102需要在每个变电站或者开闭站都安装，后台服务器101需要一个。

合环配电网的等值电路如图2所示。设配电网n段母线在合环的配电网内运行，X_L表示某个母线上消弧线圈的感抗，X_C为配电网对地容抗，为电网不平衡电压，为电网中性点电压。调度中心同步采集到的第1,2,…,n段母线的中性点电压分别为U₁,U₂,…,U_n，则理论上应有：

U₁＝U₂＝…＝U_n＝U₀  (1)

当发生铁磁谐振时，中性点会出现25Hz、150Hz等分频或者高频电压，此时各段母线的中性点电压一定是体现出同样频率的电压。

当发生单相接地故障时，中性点电压会出现15-100V、50Hz的电压，此时各段母线的中性点电压一定按同样幅度增加。

当消弧线圈进行自动调谐时，X_L会发生变化，由于

${\stackrel{\·}{U}}_0=\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{00}\·X_L}{X_C-X_L}---\left(2\right)$

所以中性点电压会发生变化，根据公式(1)，第1,2,…,n段母线的中性点电压都会发生变化。依据这个原理，就可以准确判断是否发生合环运行情况。需要说明的是，在消弧线圈自动调谐过程中，中性点电压可能会升高，也可能会降低，但是各段母线的中性点电压一定是按照同样规律发生变化的。

中性点电压检测器的原理如图3所示，包括模拟量变换器板卡301、A/D转换模块、CPU、光纤通信模块302，电压互感器通过二次电缆将模拟信号接入中性点电压检测器102的模拟量变换器板卡301。模拟量变换器板卡301能够将电压变换为5V以内的交流电压信号，该模拟量进入主板后首先进行低通滤波，然后经过AD转换后变为数字信号，数字信号通过数据总线传送给CPU计算，CPU对数字信号进行均方根计算得到电压有效值。光纤通信模块302通过光纤以太网将中性点电压的有效值上传到后台服务器101。

后台服务器的流程如图4所示，后台服务器实时接收各个变电站母线中性点电压有效值，正常情况下不进行分析计算。当某段母线的中性点电压发生变化时，例如发生铁磁谐振、单相接地、消弧线圈自动调谐等，后台服务器立即实时分析区域电网各个变电站母线中性点电压的变化情况。如果发现某个区域电网的两个及以上母线中性点电压按照同样规律变化(同时升高或者同时降低，频率相等)，则判断出现合环情况，并发出报警。

基于前述的配电网合环检测装置，本申请还公开了一种配电网合环检测方法，包括以下步骤：

步骤1：实时检测变电站母线电压互感器PT二次侧中性点电压有效值，并且将检测结果上传给后台服务器；

通过中性点电压检测器实时测量PT二次侧中性点电压的有效值并上传给后台服务器，测量及上传的时间间隔在1s以内。

步骤2：当某段母线的中性点电压发生变化时，例如发生铁磁谐振、单相接地、消弧线圈自动调谐等，后台服务器立即实时分析区域电网各个变电站母线中性点电压的变化情况；

步骤3：如果出现区域电网的两个及以上母线中性点电压按照同样规律变化，则判断出现合环情况，并发出报警。

正常运行时，后台服务器不进行分析，只有当中性点电压发生变化时，后台服务器才开始分析各个变电站母线中性点电压的变化情况，从而判断是否发生合环情况。

Claims (4)

1.一种配电网合环检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)实时检测变电站母线电压互感器PT二次侧中性点电压有效值，并且将检测结果上传给后台服务器；

(2)当某段母线的中性点电压发生变化时，后台服务器立即实时分析区域电网各个变电站母线中性点电压的变化情况；其中，可能导致母线中性点电压发生变化的情况包括发生铁磁谐振、单相接地、消弧线圈自动调谐等情况；

(3)如果出现区域电网的两个及以上母线中性点电压按照同样规律变化，则判断出现合环情况，并发出报警。

2.根据权利要求1所述的合环检测方法，其特征在于：通过中性点电压检测器实时测量PT二次侧中性点电压的有效值并上传给后台服务器，测量及上传的时间间隔在1s以内。

3.根据权利要求1或2所述的合环检测方法，其特征在于：正常运行时，后台服务器不进行分析，只有当某段母线的中性点电压发生变化时，后台服务器才开始分析各个变电站母线中性点电压的变化情况，从而判断是否发生合环情况。

4.一种配电网合环检测装置，所述合环检测装置由中性点电压检测器和后台服务器两个部分组成，其特征为：

所述的中性点电压检测器安装在变电站或者开闭站内，用于测量中性点电压的变化，并且将中性点电压数据上传给后台服务器，所述中性点电压检测器包括模拟量变换器板卡、A/D转换模块、CPU、光纤通信模块，电压互感器的开口三角绕组通过二次电缆接入模拟量变换器板卡，变换为5V以内的交流电压信号，然后输入到A/D转换模块，经过AD转换后变为数字信号通过数据总线传送给CPU计算，CPU对数字信号进行均方根计算得到电压有效值，所述光纤通信模块通过光纤以太网将中性点电压的有效值上传到后台服务器；

所述的后台服务器安装在调度中心，在自动调谐的过程中，后台服务器实时分析各个变电站母线中性点电压的变化情况，如果出现区域电网的两个及以上母线中性点电压按照同样规律变化，则判断出现合环情况，并发出报警。