CN105548716A - 负序阻抗测量方法 - Google Patents

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王斌
杨隽
张贵鹏
唐伟
杜林强
穆亚明
杨家全
章议文
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Yuxi Power Supply Bureau of Yunnan Power Grid Co Ltd
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Abstract

本申请揭露一种负序阻抗测量方法，该负序阻抗测量方法通过向电网中注入负序电流来获得负序电压并进一步获得负序阻抗。该方法能够较精确地测量出负序电压和负序电流，从而能较精确地计算出电网系统的负序阻抗。从而可以方便后续对三相不对称系统进行故障分析以及对故障点进行准确的定位。另一方面，获知负序阻抗也有助于电能质量的分析和控制。

Description

负序阻抗测量方法
技术领域
本发明涉及电力系统领域，特别是涉及一种负序阻抗测量方法。
背景技术
在电力系统中，一个三相平衡电路的三相电压源必须是正弦波，且频率相同，幅度相同，相位互差120度；三相的负荷阻抗相同且均为线性阻抗，因此三相的电流都是正弦波，且频率相同，幅度相同，相位互差120度。但是，绝对的三相平衡是不存在的，实际的三相系统总是存在不同程度的不平衡现象。
在分析实际的三相不对称系统时，往往需要用到对称分量法，将不对称的三相量分解为正序、负序和零序三相对称的三相量。在进行对电力系统的短路分析时，就需要知道系统的正序、负序和零序阻抗。但电力系统包含有众多的电气元件，比如发电机、变压器、电动机、架空线等。因此，就必须测量这些元件的负序阻抗，但由于数量庞大、测量困难，实际操作起来不现实。目前，国内外关于系统负序阻抗测量的方法比较少。
一方面，获得系统的负序阻抗有助于对三相不对称系统进行故障分析，有助于对故障点进行准确的定位。另一方面，获知负序阻抗也有助于电能质量的分析和控制。因此，如何获得负序阻抗成为亟需解决的技术问题。
发明内容
基于此，本申请提出一种负序阻抗测量方法，其能够测得电力系统中的负序阻抗，为电力系统故障分析和电能质量的分析和控制提供支持。
一种负序阻抗测量方法，包括以下步骤：
在电网中选取一点作为并网点；
获取所述并网点的负序电网电压us(2)；
向电网中注入负序电流i(2)；
获取所述并网点注入负序电流后的负序电压u(2)；
根据负序阻抗计算公式和已经获得的负序电网电压us(2)、负序电压u(2)和负序电流i(2)计算出对应的负序阻抗Z(2)。
在其中一个实施例中，所述获取所述并网点的负序电网电压us(2)步骤中，所述负序电网电压us(2)是通过负序信号接收器测量得到的。
在其中一个实施例中，所述向电网中注入负序电流i(2)的步骤中，所述负序电流i(2)是通过在并网点装上负序电流发生器，由负序电流发生器产生负序电流得到的。
在其中一个实施例中，所述获取所述并网点注入负序电流后的负序电压u(2)的步骤中，所述负序电压u(2)是通过负序信号接收器测量得到的。
上述负序阻抗测量方法通过向电网中注入负序电流来获得负序电压并进一步获得负序阻抗。该方法能够较精确地测量出负序电压和负序电流，从而能较精确地计算出电网系统的负序阻抗。从而可以方便后续对三相不对称系统进行故障分析以及对故障点进行准确的定位。另一方面，获知负序阻抗也有助于电能质量的分析和控制。
附图说明
图1为本发明的负序阻抗测量方法测量流程图；
图2为图1所示负序阻抗测量方法的线路连接图；
图3为图1所示负序阻抗测量方法的电路原理图。
具体实施方式
请参考图1和图2，本发明的一个实施方式提供一种负序阻抗测量方法。该负序阻抗测量方法包括以下步骤：
步骤S110，在电网中选取一点作为并网点。如图2所示，本实施方式分别在a、b、c相电上选取一个点作为并网点。并在并网点上连接上负序信号接收器。负序信号接收器可以包括精确测量系统、三相电压探头和三相电流探头。负序信号接收器能够测量出线路某一点的电压和电流信号，并且用对称分量法分解后，提取所需要的负序电压和负序电流。
步骤S120，获取并网点的负序电网电压us(2)。此时，电网中还未接入负序电流发生器。该负序电流发生器能够发出频率为50Hz、大小相等、相位各差120°，a、b、c呈负序排列的三相电流。负序电网电压us(2)是通过负序信号接收器测量得到的。为了获取并网点的负序电网电压us(2)，只需通过精确测量系统和三相电压探头配合即可测得并网点的电网电压us(2)。
步骤S130，向电网中注入负序电流i(2)。此时需要将负序电流发生器接入到电网中。负序电流发生器会发出负序电流，可以通过负序电流发生器来控制注入到电网中的负序电流i(2)。由于需要分别测得每个相上的负序阻抗，所以图2中为三个负序电流。
步骤S140，获取并网点注入负序电流后的负序电压u(2)。此时，精确测量系统的三相电压探头会再次对电网的电压进行测量，从而得到并网点注入负序电流后的负序电压u(2)。
步骤S150，根据负序阻抗计算公式和已经获得的负序电网电压us(2)、负序电压u(2)和负序电流i(2)计算出对应的负序阻抗Z(2)。由上述公式即可测得电网中的负序阻抗。并且，每一相的负序阻抗都可以依次进行测量。
下面将介绍一下该负序阻抗测量方法的测试原理。请参考图3。我国的电力系统是通过三相进行供电，三相分别称为a相、b相和c相，有时称abc三相。在三相系统中，三相量指三相电压或者三相电流。
在三相系统中，当三相量对称时，三相量a、b、c的大小相等，相位各差120°，此时在相量图中，若a、b、c三相量按顺时针排序，此时称为正序；若a、b、c按逆时针排序，则称为负序；若a、b、c同向，则称为零序。
三相量对称分量法是分析不对称故障的常用方法，根据对称分量法，一组不对称的三相量可以分解为正序、负序和零序三相对称的三相量。所谓的序阻抗，是指阻抗三相参数对称时，阻抗两端某一序的电压降和通过该阻抗的同一序电流的比值。
根据图3所示的电路原理，电网可以看成是一个电压源和系统阻抗的串联，且电网足够大，电网的电压幅值和相位不随外在因素的变化而变化，设负序信号接收器接入点为G。
选择a相作为基准相时，由对称分量法：
式中，运算子a＝ej120°，a2＝ej240°，表示旋转角度；分别为a相电流的正序、负序和零序分量，并且有
其中，分别为b相电流的正序、负序和零序分量。
分别为c相电流的正序、负序和零序分量。
由于对称分量法分解后，三相对称，因此可看作单相进行处理。以a相为例：
未接入负序电流发生器前，电压源开路，此时测得G点电压，即为电网电压us，用对称分量法分解得到：
us＝us(1)+us(2)+us(0)(3)
式中，us表示电网电压，us(1)表示电网电压正序分量，us(2)表示电网电压负序分量，us(0)表示电网电压零序分量。
因此，可得到所需的负序电网电压us(2)。
接入负序电流发生器后，向系统注入负序电流。此时，测得G点电压，假设为u，用对称分量法分解，得：
u＝u(1)+u(2)+u(0)(4)
式中，u表示在并网点G测量得到的电压，u(1)表示在并网点G测量得到电压的正序分量，u(2)表示在并网点G测量得到电压的负序分量，u(0)表示在并网点G测量得到电压的零序分量。
因此，可以得到所需的负序电压u(2)，测得实际的负序电流为i(2)。
根据电路原理，可计算得：
Z ( 2 ) = u ( 2 ) - u s ( 2 ) i ( 2 ) - - - ( 5 )
式中，Z(2)表示计算得到的负序阻抗，u(2)表示在并网点测量获得的电压负序分量，us(2)表示电网电压的负序分量，i(2)表示测量得到注入的实际负序电流。
有上述公式可以看出，只要测量出负序电网电压us(2)、并网点电压u(2)以及实际的负序电流i(2)，即可由负序阻抗计算器计算出结果，b、c相原理相同。
本发明的负序阻抗测量方法即是根据上述原理实现负序阻抗的测量的。该负序阻抗测量方法与现有测量方法相比具有以下优点和效果：
由于只需要负序电流发生器和负序信号接收器，且测量步骤少，因此该负序阻抗测量方法较为简单，测量速度较快。所使用的仪器为精密仪器，且测量原理本身决定测量结果能够十分准确，因此该负序阻抗测量方法的测量结果较为准确。所使用仪器的简单也就决定该负序阻抗测量方法的投资成本较低。
该负序阻抗测量方法通过向电网中注入负序电流来获得负序电压并进一步获得负序阻抗。该方法能够较精确地测量出负序电压和负序电流，从而能较精确地计算出电网系统的负序阻抗。从而可以方便后续对三相不对称系统进行故障分析以及对故障点进行准确的定位。另一方面，获知负序阻抗也有助于电能质量的分析和控制。
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 (4)

1.一种负序阻抗测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
在电网中选取一点作为并网点；
获取所述并网点的负序电网电压u(2)；
向电网中注入负序电流i(2)；
获取所述并网点注入负序电流后的负序电压u(2)；
根据负序阻抗计算公式和已经获得的负序电网电压us(2)、负序
电压u(2)和负序电流i(2)计算出对应的负序阻抗Z(2)。
2.根据权利要求1所述的负序阻抗测量方法，其特征在于，所述获取所述并网点的负序电网电压us(2)步骤中，所述负序电网电压us(2)是通过负序信号接收器测量得到的。
3.根据权利要求2所述的负序阻抗测量方法，其特征在于，所述向电网中注入负序电流i(2)的步骤中，所述负序电流i(2)是通过在并网点装上负序电流发生器，由负序电流发生器产生负序电流得到的。
4.根据权利要求3所述的负序阻抗测量方法，其特征在于，所述获取所述并网点注入负序电流后的负序电压u(2)的步骤中，所述负序电压u(2)是通过负序信号接收器测量得到的。
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