CN105353246B - 一种负荷开关元件和负荷元件低电压释放特性的测试方法 - Google Patents

一种负荷开关元件和负荷元件低电压释放特性的测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种负荷开关元件和负荷元件低电压释放特性的测试方法，负荷元件包括计算机、电烤箱、微波炉、冰箱、洗衣机、空调和工业马达；测试方法包括以下步骤：搭建实际等值系统；采用实际等值系统对负荷开关元件和负荷元件的低电压释放特性分别进行测试；对负荷开关元件和负荷元件的测试结果分别进行分析。本发明提供的负荷开关元件和负荷元件低电压释放特性的测试方法可以在很大的范围内调节电压的下降，进而得到负荷元件和负荷开关元件的低压释放特性；可以较准确的测量负荷开关元件断开的电压门槛值，为建立考虑负荷低压释放的负荷模型建模提供技术支撑；易于实现，应用广泛。

Description

一种负荷开关元件和负荷元件低电压释放特性的测试方法
技术领域
本发明涉及一种测试方法，具体涉及一种负荷开关元件和负荷元件低电压释放特性的测试方法。
背景技术
根据上海市电力公司营销部与运检部对用户设备的调查统计，上海市有近40％以上的10kV用户在低压侧上安装低电压释放装置。当电网发生波动时，易造成局部用户的暂态低电压，引发大范围的用户“甩负荷”现象，而当电网波动消失后，用户端仍处于停电状态。1998年6月27日上海蕴藻浜1号主变220闸刀机构箱进水，造成两相短路，此次事故造成的直接停电负荷为200MW，但低电压释放负荷却高达500MW。类似的事故也出现了低电压释放现象，主要因为上海电网高压电网两相以上故障，势必造成本区域的暂态低电压，造成大批感应电动机的低压释放。根据2004年3月25日东北大扰动实验中黑龙江哈西变电站记录的一条线路实测数据结果发现，扰动后的系统电压很快就恢复到扰动前的水平，但是有功功率却没有恢复。这说明在大的扰动情况下，虽然扰动时间比较短,但还是发生了负荷被切除的现象。一般情况下，对于受端系统，事故时释放一定量的负荷，对电网稳定运行时有益无害的，然而如果释放的量过大，或是处在送端区域释放，情况就迥然不同，将引起送出线路过载，区域供需失衡，以及电厂辅机跳闸产生连锁反应等。
低电压释放装置中的电磁式交流接触器的动作特性设计依照国际IEC标准相关规定。即额定电压的80％为临界可靠吸合电压；临界释放电压为额定工作电压的20～70％。
目前，常见的接触器品牌有ABB、西门子、施耐德、正泰等。为了测试低电压释放的性能，需要对各类负荷开关元件进行低电压释放特性的测试。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种负荷开关元件和负荷元件低电压释放特性的测试方法，通过搭建实际等值系统对负荷开关元件和负荷元件的低电压释放特性进行测试。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种负荷开关元件和负荷元件低电压释放特性的测试方法，所述负荷元件包括计算机、电烤箱、微波炉、冰箱、洗衣机、空调和工业马达；所述测试方法包括以下步骤：
步骤1：搭建实际等值系统；
步骤2：采用实际等值系统对负荷开关元件和负荷元件的低电压释放特性分别进行测试；
步骤3：对负荷开关元件和负荷元件的测试结果分别进行分析。
所述步骤1中，实际等值系统包括无穷大等值交流系统、降压变压器、配电变压器、线路、220kV母线、110kV母线、10.5kV母线、断路器、负荷开关元件和负荷元件。
所述无穷大等值交流系统通过线路与220kV母线连接，降压变压器的高压侧连接220kV母线，其低压侧连接110kV母线；
110kV母线通过断路器连接配电变压器的高压侧，配电变压器的低压侧10.5kV母线连接负荷开关元件和负荷元件。
所述步骤2包括以下步骤：
步骤2-1：采用实际等值系统对负荷开关元件的低电压释放特性进行测试；
步骤2-2：采用实际等值系统对负荷元件的低电压释放特性进行测试。
所述步骤2-1包括以下步骤：
步骤2-1-1：通过线路上的过渡电阻发生瞬时短路故障，形成电压跌落；
步骤2-1-2：减少过渡电阻的阻值，之后使过渡电阻发生瞬时短路故障，进而使10.5kV母线的电压跌落到额定值的75％～80％，观察负荷开关元件是否保持正常运行，如果负荷开关元件保持正常运行，则测试负荷开关元件的电压，并继续执行下一步；
步骤2-1-3：减少过渡电阻的阻值，之后使过渡电阻发生瞬时短路故障，进而使10.5kV母线的电压跌落到额定值的70％～65％，观察负荷开关元件是否保持正常运行，如果负荷开关元件保持正常运行，则测试负荷开关元件的电压，并继续执行下一步；
步骤2-1-4：以此类推，直至负荷开关元件发生低电压释放为止，此时负荷开关元件自动断开；负荷开关元件发生低电压释放时刻对应的电压即为负荷开关元件的门槛电压。
所述步骤2-2包括以下步骤：
步骤2-2-1：通过线路上的过渡电阻发生瞬时短路故障，形成电压跌落；
步骤2-2-2：减少过渡电阻的阻值，之后使过渡电阻发生瞬时短路故障，进而使10.5kV母线的电压跌落到额定值的75％～80％，测试并保存负荷元件的有功功率和无功功率；
步骤2-2-3：减少过渡电阻的阻值，之后使过渡电阻发生瞬时短路故障，进而使10.5kV母线的电压跌落到额定值的65％～70％，测试并保存负荷元件的有功功率和无功功率；
步骤2-3-4：减少过渡电阻的阻值，之后使过渡电阻发生瞬时短路故障，进而使10.5kV母线的电压跌落到额定值的55％～60％，测试并保存负荷元件的有功功率和无功功率；
步骤2-3-5：减少过渡电阻的阻值，之后使过渡电阻发生瞬时短路故障，进而使10.5kV母线的电压跌落到额定值的45％～50％，测试并保存负荷元件的有功功率和无功功率。
所述步骤3包括以下步骤：
步骤3-1：查找10.5kV母线的不同电压跌落对应的录波曲线，对负荷开关元件的测试结果进行分析，负荷开关元件的测试结果包括实际等值系统中负荷开关元件的电压；
步骤3-2：对负荷元件的测试结果进行分析，负荷元件的测试结果包括实际等值系统中负荷元件的有功功率和无功功率。
所述步骤3-2具体包括以下步骤：
步骤3-2-1：负荷元件的电压模拟比用KV表示，有：
其中，Uy表示实际电力系统中负荷元件的电压有名值，Um表示实际等值系统中负荷元件的电压有名值；
根据式(1)得到实际电力系统中负荷元件的电压有名值Uy；
步骤3-2-2：负荷元件的有功功率模拟比和无功功率模拟比分别用KP和KQ表示，且KP＝KQ，有：
其中，SPy表示实际电力系统中负荷元件的有功功率有名值，SPm表示实际等值系统中负荷元件的有功功率有名值，SQy表示实际电力系统中负荷元件的无功功率有名值，SQm表示实际等值系统中负荷元件的无功功率有名值；
根据式(2)和(3)分别得到实际电力系统中负荷元件的有功功率有名值SPy和实际电力系统中负荷元件的无功功率有名值SQy；
步骤3-2-3：形成实际电力系统中负荷元件的有功功率随电压变化的数据表以及无功功率随电压变化的数据表；
步骤3-2-4：根据形成的实际电力系统中负荷元件的有功功率随电压变化的数据表以及无功功率随电压变化的数据表绘制负荷元件的电压特性曲线。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
1)本发明提供的负荷开关元件和负荷元件低电压释放特性的测试方法可以在很大的范围内调节电压的下降，进而得到负荷元件和负荷开关元件的低压释放特性；
2)本发明提供的负荷开关元件和负荷元件低电压释放特性的测试方法可以较准确的测量负荷开关元件断开的电压门槛值，为建立考虑负荷低压释放的负荷模型建模提供技术支撑；
3)本发明提供的负荷元件低压释放特性的测试方法易于实现，应用广泛。
附图说明
图1是本发明实施例中实际等值系统结构图；
图2是本发明实施例中欠电压至0.67Un时L3～L6线路开关均没有自动断开时的录波图；
图3是本发明实施例中欠电压至0.43Un时L3～L5线路开关自动断开、L6线路开关没有断开时的录波图；
图4是本发明实施例中欠电压至0.4Un时L3～L6线路开关均自动断开时的录波图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提供一种负荷开关元件和负荷元件低电压释放特性的测试方法，所述负荷元件包括计算机、电烤箱、微波炉、冰箱、洗衣机、空调和工业马达；所述测试方法包括以下步骤：
步骤1：搭建实际等值系统；
步骤2：采用实际等值系统对负荷开关元件和负荷元件的低电压释放特性分别进行测试；
步骤3：对负荷开关元件和负荷元件的测试结果分别进行分析。
所述步骤1中，实际等值系统包括无穷大等值交流系统、降压变压器、配电变压器、线路、220kV母线、110kV母线、10.5kV母线、断路器、负荷开关元件和负荷元件。
所述无穷大等值交流系统通过线路与220kV母线连接，降压变压器的高压侧连接220kV母线，其低压侧连接110kV母线；
110kV母线通过断路器连接配电变压器的高压侧，配电变压器的低压侧10.5kV母线连接负荷开关元件和负荷元件。
所述步骤2包括以下步骤：
步骤2-1：采用实际等值系统对负荷开关元件的低电压释放特性进行测试；
步骤2-2：采用实际等值系统对负荷元件的低电压释放特性进行测试。
所述步骤2-1包括以下步骤：
步骤2-1-1：通过线路上的过渡电阻发生瞬时短路故障，形成电压跌落；
步骤2-1-2：减少过渡电阻的阻值，之后使过渡电阻发生瞬时短路故障，进而使10.5kV母线的电压跌落到额定值的75％～80％，观察负荷开关元件是否保持正常运行，如果负荷开关元件保持正常运行，则测试负荷开关元件的电压，并继续执行下一步；
步骤2-1-3：减少过渡电阻的阻值，之后使过渡电阻发生瞬时短路故障，进而使10.5kV母线的电压跌落到额定值的70％～65％，观察负荷开关元件是否保持正常运行，如果负荷开关元件保持正常运行，则测试负荷开关元件的电压，并继续执行下一步；
步骤2-1-4：以此类推，直至负荷开关元件发生低电压释放为止，此时负荷开关元件自动断开；负荷开关元件发生低电压释放时刻对应的电压即为负荷开关元件的门槛电压。
所述步骤2-2包括以下步骤：
步骤2-2-1：通过线路上的过渡电阻发生瞬时短路故障，形成电压跌落；
步骤2-2-2：减少过渡电阻的阻值，之后使过渡电阻发生瞬时短路故障，进而使10.5kV母线的电压跌落到额定值的75％～80％，测试并保存负荷元件的有功功率和无功功率；
步骤2-2-3：减少过渡电阻的阻值，之后使过渡电阻发生瞬时短路故障，进而使10.5kV母线的电压跌落到额定值的65％～70％，测试并保存负荷元件的有功功率和无功功率；
步骤2-3-4：减少过渡电阻的阻值，之后使过渡电阻发生瞬时短路故障，进而使10.5kV母线的电压跌落到额定值的55％～60％，测试并保存负荷元件的有功功率和无功功率；
步骤2-3-5：减少过渡电阻的阻值，之后使过渡电阻发生瞬时短路故障，进而使10.5kV母线的电压跌落到额定值的45％～50％，测试并保存负荷元件的有功功率和无功功率。
所述步骤3包括以下步骤：
步骤3-1：查找10.5kV母线的不同电压跌落对应的录波曲线，对负荷开关元件的测试结果进行分析，负荷开关元件的测试结果包括实际等值系统中负荷开关元件的电压；
步骤3-2：对负荷元件的测试结果进行分析，负荷元件的测试结果包括实际等值系统中负荷元件的有功功率和无功功率。
所述步骤3-2具体包括以下步骤：
步骤3-2-1：负荷元件的电压模拟比用KV表示，有：
其中，Uy表示实际电力系统中负荷元件的电压有名值，Um表示实际等值系统中负荷元件的电压有名值；
根据式(1)得到实际电力系统中负荷元件的电压有名值Uy；
步骤3-2-2：负荷元件的有功功率模拟比和无功功率模拟比分别用KP和KQ表示，且KP＝KQ，有：
其中，SPy表示实际电力系统中负荷元件的有功功率有名值，SPm表示实际等值系统中负荷元件的有功功率有名值，SQy表示实际电力系统中负荷元件的无功功率有名值，SQm表示实际等值系统中负荷元件的无功功率有名值；
根据式(2)和(3)分别得到实际电力系统中负荷元件的有功功率有名值SPy和实际电力系统中负荷元件的无功功率有名值SQy；
步骤3-2-3：形成实际电力系统中负荷元件的有功功率随电压变化的数据表以及无功功率随电压变化的数据表；
步骤3-2-4：根据形成的实际电力系统中负荷元件的有功功率随电压变化的数据表以及无功功率随电压变化的数据表绘制负荷元件的电压特性曲线。
实施例1
采用符合国家标准GB14048.2要求的NM1系列125S/3300型号及DZ20系列Y-100/3300型号的塑料外壳式断路器，进行低电压释放特性试验。
搭建实际等值系统，如图1所示，采用三级电压系统，分别为220kV、110kV、10.5kV电压系统，无穷大等值交流系统通过220kV线路L2经220kV/110kV降压变压器(T1、变T2)将220kV降压为110kV电压。110kV电压系统分别经4台110kV/10.5kV配电变压器(B3、B4、B5、B6)与不同负荷开关元件相连接。K1、K2、K3、K4均为负荷开关元件。
试验时，线路L3、L4、L5、L6接入的负荷开关元件K1、K2、K3、K4，其中：L3线路接入NM1系列125S/3300型号开关；L4线路接入DZ20系列Y-100/3300型号开关；L5线路接入DZ20系列Y-100/3300型号开关；L6线路接入NM1系列125S/3300型号开关。
电压跌落是由线路经过渡电阻瞬时短路故障形成电压跌落，调整不同的过渡电阻值可获得需要的电压跌落深度，试验中分别做经不同数值过渡电阻瞬时接地故障，产生不同深度电压跌落，观察记录线路L3、L4、L5、L6接入的负荷开关元件的低电压释放特性。
试验中系统电压跌落持续时间分别设置为580ms、1000ms，跌落深度分别为0.78Un、0.72Un、0.65Un、0.55Un、0.42Un，Un为电压额定值。
测试结果：电压分别跌落至0.78Un、0.72Un、0.65Un、0.55Un时，线路L3、L4、L5、L6接入的负荷开关元件K1、K2、K3、K4均没有自动断开；当电压跌落至0.42Un，线路L3、L4、L5接入的负荷开关元件K1、K2、K3自动断开，L6接入的负荷开关元件K4没有自动断开；当电压跌落至0.40Un及以下时，线路L3、L4、L5、L6接入的负荷开关元件K1、K2、K3、K4均自动断开。
线路L3、L4、L5接入的负荷开关元件K1、K2、K3自动断开时间在20ms～30ms，L6接入的负荷开关元件K4自动断开时间在40ms左右。
试验录波图如图2～图4所示，根据试验结果，得出结论：NM1-125S/3300型号开关、DZ20Y-100/3300型号开关的低电压释放特性基本一致，NM1-125S/3300型号开关的动作时间有20ms左右的分散性，负荷开关元件在0.4Un及以下均能可靠自动断开。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (1)

1.一种负荷开关元件和负荷元件低电压释放特性的测试方法，其特征在于：所述负荷元件包括计算机、电烤箱、微波炉、冰箱、洗衣机、空调和工业马达；所述测试方法包括以下步骤：
步骤1：搭建实际等值系统；
步骤2：采用实际等值系统对负荷开关元件和负荷元件的低电压释放特性分别进行测试；
步骤3：对负荷开关元件和负荷元件的测试结果分别进行分析；
所述步骤1中，实际等值系统包括无穷大等值交流系统、降压变压器、配电变压器、线路、220kV母线、110kV母线、10.5kV母线、断路器、负荷开关元件和负荷元件；
所述无穷大等值交流系统通过线路与220kV母线连接，降压变压器的高压侧连接220kV母线，其低压侧连接110kV母线；
110kV母线通过断路器连接配电变压器的高压侧，配电变压器的低压侧10.5kV母线连接负荷开关元件和负荷元件；
所述步骤2包括以下步骤：
步骤2-1：采用实际等值系统对负荷开关元件的低电压释放特性进行测试；
步骤2-2：采用实际等值系统对负荷元件的低电压释放特性进行测试；
所述步骤2-1包括以下步骤：
步骤2-1-1：通过线路上的过渡电阻发生瞬时短路故障，形成电压跌落；
步骤2-1-2：减少过渡电阻的阻值，之后使过渡电阻发生瞬时短路故障，进而使10.5kV母线的电压跌落到额定值的75％～80％，观察负荷开关元件是否保持正常运行，如果负荷开关元件保持正常运行，则测试负荷开关元件的电压，并继续执行下一步；
步骤2-1-3：减少过渡电阻的阻值，之后使过渡电阻发生瞬时短路故障，进而使10.5kV母线的电压跌落到额定值的70％～65％，观察负荷开关元件是否保持正常运行，如果负荷开关元件保持正常运行，则测试负荷开关元件的电压，并继续执行下一步；
步骤2-1-4：以此类推，直至负荷开关元件发生低电压释放为止，此时负荷开关元件自动断开；负荷开关元件发生低电压释放时刻对应的电压即为负荷开关元件的门槛电压；
所述步骤2-2包括以下步骤：
步骤2-2-1：通过线路上的过渡电阻发生瞬时短路故障，形成电压跌落；
步骤2-2-2：减少过渡电阻的阻值，之后使过渡电阻发生瞬时短路故障，进而使10.5kV母线的电压跌落到额定值的75％～80％，测试并保存负荷元件的有功功率和无功功率；
步骤2-2-3：减少过渡电阻的阻值，之后使过渡电阻发生瞬时短路故障，进而使10.5kV母线的电压跌落到额定值的65％～70％，测试并保存负荷元件的有功功率和无功功率；
步骤2-3-4：减少过渡电阻的阻值，之后使过渡电阻发生瞬时短路故障，进而使10.5kV母线的电压跌落到额定值的55％～60％，测试并保存负荷元件的有功功率和无功功率；
步骤2-3-5：减少过渡电阻的阻值，之后使过渡电阻发生瞬时短路故障，进而使10.5kV母线的电压跌落到额定值的45％～50％，测试并保存负荷元件的有功功率和无功功率；
所述步骤3包括以下步骤：
步骤3-1：查找10.5kV母线的不同电压跌落对应的录波曲线，对负荷开关元件的测试结果进行分析，负荷开关元件的测试结果包括实际等值系统中负荷开关元件的电压；
步骤3-2：对负荷元件的测试结果进行分析，负荷元件的测试结果包括实际等值系统中负荷元件的有功功率和无功功率；
所述步骤3-2具体包括以下步骤：
步骤3-2-1：负荷元件的电压模拟比用KV表示，有：
其中，Uy表示实际电力系统中负荷元件的电压有名值，Um表示实际等值系统中负荷元件的电压有名值；
根据式(1)得到实际电力系统中负荷元件的电压有名值Uy；
步骤3-2-2：负荷元件的有功功率模拟比和无功功率模拟比分别用KP和KQ表示，且KP＝KQ，有：
其中，SPy表示实际电力系统中负荷元件的有功功率有名值，SPm表示实际等值系统中负荷元件的有功功率有名值，SQy表示实际电力系统中负荷元件的无功功率有名值，SQm表示实际等值系统中负荷元件的无功功率有名值；
根据式(2)和(3)分别得到实际电力系统中负荷元件的有功功率有名值SPy和实际电力系统中负荷元件的无功功率有名值SQy；
步骤3-2-3：形成实际电力系统中负荷元件的有功功率随电压变化的数据表以及无功功率随电压变化的数据表；
步骤3-2-4：根据形成的实际电力系统中负荷元件的有功功率随电压变化的数据表以及无功功率随电压变化的数据表绘制负荷元件的电压特性曲线。
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