CN106024339B - 一种消谐电阻自动跟踪调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消谐电阻自动跟踪调整方法，其特征是：所述消谐电阻RX跨接在电压互感器开口三角的两端，开口三角电流I为：I＝U△/RX，绕组M为开口三角三个绕组中电压最大的一相绕组，在绕组M的运行功率UMI不大于绕组M的极限功率KS时，设置所述消谐电阻RX跟踪开口三角电压U△进行调整。本发明方法实现了主动消谐，主动消耗引发谐振的能量，从根本上彻底根除了电压互感器谐振及其过电压，没有保护死区，确保系统安全运行。

Description

一种消谐电阻自动跟踪调整方法
技术领域
本发明涉及电压互感器消谐电阻自动跟踪调整的方法。
背景技术
电压互感器谐振是十分常见的电力故障及事故，特别是配网，一方面由于电压互感器铁心饱和引起的铁磁谐振过电压比较多，尽管采取了一些限制谐振过电压的措施，比如消谐灯、消谐器、TV高压中性点增设电阻或单只TV等，但始终没有从根本上解决问题。TV烧毁、熔丝熔断仍不断发生；另一方面，由于中性点不接地运行方式的主要特点是单相接地后，允许维持一定的时间不致于引起用户断电，一般为2小时，在单相接地时，微机消谐器等消谐措施不能实施，导致电压互感器谐振。
长期以来，行业内关于消谐一直是一个热门话题，现有的消谐方法不能实现对谐振的根除，较为常见的二次方式微机消谐器，其消谐方法是监测开口三角电压UΔ，判断是否谐振，若是谐振，进一步判断是高频、分频或是工频，再给出消谐电阻吸收电压互感器谐振的能量，以此实现消谐。这种方式的主要缺陷：一是在单相接地时，长时间投入其消谐电阻会造成电压互感器严重过载烧毁；二是不能区分单相接地与工频谐振；三是必须在谐振发生后判断是出是分频、高频或是工频谐振，若是分频和高频谐振则投入消谐电阻，若是工频谐振或单相接地，短时间投入消谐电阻后，不再实施消谐，属被动式消谐；四是消谐电阻消耗的是电压互感器谐振后谐振产生的能量，治标不治本；五是系统需要承受谐振过电压；六是存在单相接地、工频谐振保护死区。
显然，微机消谐器的最大缺陷是其在电压互感器谐振后才能实施消谐措施，无法判断投入多大的消谐电阻才能使每个绕组都不过载。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种消谐电阻自动跟踪调整方法，主动消耗引发谐振的能量，从根除电压互感器谐振及其过电压，消除保护死区，确保系统安全运行。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明消谐电阻自动跟踪调整方法的特点是：所述消谐电阻RX跨接在电压互感器开口三角的两端，开口三角电流I为：I＝U△/RX，绕组M为开口三角三个绕组中相电压UM为最大的一相绕组，在绕组M的运行功率UMI不大于绕组M的极限功率KS时，设置所述消谐电阻RX跟踪开口三角电压U△进行调整；所述绕组M的运行功率UMI不大于绕组M的极限功率KS表征为：UMU△/RX≯KS，K为电压互感器励磁特性额定电压因数；S为电压互感器开口三角每相绕组的额定视在功率。
本发明消谐电阻自动跟踪调整方法的特点也在于：设定绕组M的相电压UM为：UM＝(100λ1+λ2U△)/3；则消谐电阻RX不小于R1：
R1＝(100λ1+λ2U△)UΔ/3KS；
其中，λ1为三相绕组不平衡系数，1≤λ1≤2；λ2为系统电压波动系数，1≤λ2≤2。
本发明消谐电阻自动跟踪调整方法的特点也在于：将0～100V的开口三角电压U△按照电压值分为N个区段，U△i+为第i区段的最大电压值，则第i区段的消谐电阻RX的值不小于R2，R2＝(100λ1+λ2U△i+)U△i+/3KS，i＝1,2,……,N。
本发明消谐电阻自动跟踪调整方法的特点也在于：假定绕组M的相电压UM的最大值UMM为：则消谐电阻RX不小于R3，
本发明消谐电阻自动跟踪调整方法的特点也在于：将0～100V的开口三角电压U△按照电压值分为N个区段，U△i+为第i区段的最大电压值，则第i区段的消谐电阻RX的值不小于R4，i＝1,2,……,N。
本发明消谐电阻自动跟踪调整方法的特点也在于：所述开口三角电压U△是通过监测开口三角的电压直接获得；若是以开口三角电压U△为唯一的监测对象，当U△＝0时，将消谐电阻RX调整为RX0，0＜RX0＜10Ω。
本发明消谐电阻自动跟踪调整方法的特点也在于：所述开口三角电压U△是通过监测开口三角的电流I间接获得。
本发明消谐电阻自动跟踪调整方法的特点也在于：在开口三角电压U△的增量突变量达到10％时，首先将消谐电阻RX调整为最大值RXM以确保开口三角绕组不过载，随后设置所述消谐电阻RX跟踪开口三角电压U△进行调整；所述最大值RXM是对应于开口三角电压U△为100伏时的值。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明为主动消谐的方式，可以彻底避免电压互感器发生谐振，消除保护死区，确保系统安全运行；
2、本发明方法中消谐电阻自动跟踪调整，消谐电阻全时段运行；
3、本发明直接消耗可能引发谐振的能量，包括空母线合闸、故障消失、雷击、系统操作等“激发”的能量，消除谐振产生的根源，而不是电压互感器谐振后谐振产生的能量。
4、本发明解决了系统中性点任何情况及故障下的消谐电阻如何调整的问题；
5、本发明方法中消谐电阻自动跟踪调整，确保任何运行状态下开口三角绕组不因过载而烧毁。
6、本发明的应用可以使系统消除电压互感器谐振及谐振过电压，消除谐振导致电压互感器烧毁的情况。
7、本发明在系统故障时能够抑制电压的暂态过程，有利于其它保护数据处理。
附图说明
图1为电压互感器开口三角跨接自动跟踪消谐电阻RX接线示意图；
图2为UΔ＝3U0电压矢量解析图；
图3为UM＝(100+UΔ)/3值最大的电压矢量分析图。
具体实施方式
参见图1，本实施例中消谐电阻自动跟踪调整方法是：消谐电阻RX跨接在电压互感器开口三角的两端，开口三角电流I为：I＝U△/RX，绕组M为开口三角三个绕组中相电压UM为最大的一相绕组，在绕组M的运行功率UMI不大于绕组M的极限功率KS时，设置所述消谐电阻RX跟踪开口三角电压U△进行调整；绕组M的运行功率UMI不大于绕组M的极限功率KS表征为：UMU△/RX≯KS，K为电压互感器励磁特性额定电压因数；S为电压互感器开口三角每相绕组的额定视在功率。
开口三角三个绕组为串联连接，开口三角电流I是流经开口三角每个绕组的电流；当开口三角电压大于0伏，开口三角三个绕组中会有一个绕组的电压为最大，绕组的功率为UMI；开口三角三个绕组不超过其极限功率就不会发热烧毁，因电流相等，只要三个绕组中电压最大相运行功率不超过其极限功率，其它两个绕组也就不会超过其极限功率；因而，调整消谐电阻使得电压最大相绕组的运行功率不超过其极限功率，就能保障开口三角不会发热烧毁。
为了增强抗谐振能力，相关规定是按照相额定电压的1.9倍设计铁芯励磁特性，也就是电压互感器励磁特性额定电压因数K为1.9，电压互感器每相绕组的极限功率为额定功率的K倍。对于抗饱和铁芯电压互感器，为了更进一步提高其抗谐振能力，将其K加大取值为2.5。
本实施例中，设定绕组M的相电压UM为：UM＝(100λ1+λ2U△)/3；则消谐电阻RX不小于R1，R1取值为：
R1＝(100λ1+λ2U△)UΔ/3KS；
其中λ1为三相绕组不平衡系数，1≤λ1≤2；λ2为系统电压波动系数，1≤λ2≤2；
将0～100V的开口三角电压U△按照电压值分为N个区段，U△i+为第i区段的最大电压值，则第i区段的消谐电阻RX的值不小于R2，R2＝(100λ1+λ2U△i+)U△i+/3KS，i＝1,2,……,N。
电压互感器制造过程中会出现三相不一致，系统运行中电压会波动，这些因素在计算消谐电阻时需要得到考虑，因此引入三相绕组不平衡系数λ1和系统电压波动系数λ2。
R1是开口三角每个电压值下消谐电阻的最小值，为保障开口三角绕组不过载发热，故消谐电阻RX不小于R1，但RX越接近R1效果越好。
按开口三角电压分段是为便于实际控制，消谐电阻与开口三角电压是正相关关系，故每段的消谐电阻值取为该段上最大电压值对应的消谐电阻值，这样才能保障开口三角内的绕组不超过其极限功率。
假定绕组M的相电压UM的最大值UMM为：则消谐电阻RX不小于R3，将0～100V的开口三角电压U△按照电压值分为N个区段，U△i+为第i区段的最大电压值，则第i区段的消谐电阻RX的值不小于R4，i＝1,2,……,N。
将开口三角最大相电压UM取为其最大值以此简化消谐电阻的计算，计算出的消谐电阻R3大于R1。
具体实施中，开口三角电压U△可以是通过监测开口三角的电压直接获得；若是以开口三角电压U△为唯一的监测对象，当U△＝0时，将消谐电阻RX调整为RX0，0〈RX0〈10Ω；开口三角电压U△也可以是通过监测开口三角的电流I间接获得，开口三角电压U△＝IRX。
在开口三角电压U△的增量突变量达到10％时，比如系统发生故障或系统突变波动造成的三相不平衡，由于突变前的消谐电阻RX值很小，突变后有可能导致开口三角中的绕组过载，监测突变后的开口三角电压值小于其不过载下的电压值，首先将消谐电阻RX调整为最大值RXM以确保开口三角绕组不过载，随后设置所述消谐电阻RX跟踪开口三角电压U△进行调整；所述最大值RXM是对应于开口三角电压U△为100伏时的值。
作用原理：
在绕组M的运行功率UMI不大于绕组M的极限功率KS时，由UMU△/RX≯KS推导出：
RX≮UMU△/KS (1)
按如下方式计算开口三角三个绕组中出现最大电压绕组的电压：
开口三角电压U△是中性点对地电压U0的3倍，即U△＝3U0，图1以矢量图示出对应关系，中性点漂移到P点时的电压矢量分别为矢量和为与的矢量和为
对于中性点漂移到P点，按如下方式估算三相最大相电压，如图2所示，中性点漂移到P点的电压为U0，以0点为中心U0为半径画圆，Ua为最大相，只有P点在Q点位置时，Ua最大，且：
Ua＝33.33+U0＝(100+UΔ)/3 (2)
或者说，当中性点发生漂移时，用式(2)估算的最大相电压值不小于最大相实际电压值，无论是负荷不平衡还是单相接地、两相短路等故障造成中性点漂移时，三相中最大相电压值可以通过式(2)进行估算，故：
UM＝(100+UΔ)/3 (3)
为应对三相绕组制造的不平衡，引入三相绕组不平衡系数λ1，且1≤λ1≤2；为应对系统电压波动带来电压升高超过额定电压的影响，引入系数λ2，且1≤λ2≤2，根据式(3)获得设定绕组M的相电压UM为：
UM＝(100λ1+λ2UΔ)/3 (4)
则消谐电阻RX不小于R1，并有：
R1＝(100λ1+λ2UΔ)UΔ/3KS (5)
常规铁芯K值为1.9，抗饱和铁芯K值为2.5；对于制造好的电压互感器，其K值和S值为确定的值。
对于K值和S值已经确定的电压互感器，将0～100V的开口三角电压U△按照电压值分为N个区段，U△i+为第i区段的最大电压值，则第i区段的消谐电阻RX的值不小于R2，由式(6)求得：
R2＝(100λ1+λ2U△i+)U△i+/3KS (6)
其中，i＝1,2,……,N。
为了简化计算也可以设置消谐电阻RX按如下方式跟踪开口三角电压U△进行调整。
当U△＝100V时，这个电压值是三个绕组电压的最大值，如果开口三角绕组中最大相的电压按照该考虑，开口三角的三个绕组均不会过载，这一方式有效简化了计算过程，同时考虑电压波动的系数λ2，且1≤λ2≤2，故假定：绕组M的相电压UM的最大值UMM为：则消谐电阻RX不小于R3：
对于K值和S值已经确定的电压互感器，将0～100V的开口三角电压U△按照电压值分为N个区段，U△i+为第i区段的最大电压值，则第i区段的消谐电阻RX的值不小于R4，并有：
其中，i＝1,2,……,N。
实施例1
已知K＝1.9，S＝50VA，系统运行最大电压为额定电压的1.1倍以下，长期运行在开口三角电压U△＝5V，在T1时间U△突变为U△＝80V，在T2时间U△又恢复到U△＝100V，在T3时间U△又恢复到U△＝5V，以本发明方法自动跟踪开口三角电压调整消谐电阻。
由于系统运行最大电压为额定电压的1.1倍以下，即λ2＝1.1，并取λ1＝1.1，根据式(6)，在U△＝5V时的消谐电阻RX＝2.02欧姆，取R5＝2.5欧姆；U△＝80V时的消谐电阻RX＝55.57欧姆欧姆，取R80＝56欧姆；U△＝100V时的消谐电阻RX＝77.19欧姆，取R100＝78欧姆。
首先在系统长期运行在U△＝5V时，在开口三角跨接的电阻为RX＝R5＝2.5欧姆；在T1时间测量到U△突变到80V，将消谐电阻调整到RX＝R80＝56欧姆；在T2时间测量到U△突变到100V，将消谐电阻调整到RX＝R100＝78欧姆；在T3时间开口三角电压又恢复到U△＝5V，将消谐电阻调整到RX＝R5＝2.5欧姆。
实施例2
已知K＝2.5，S＝50VA，由于是末端变电所，又是长线路供电负荷不稳定的边远泵站变电所，系统电容效应非常严重，在没有负荷时电压很高，故系统运行最大电压为额定电压的1.2倍以下，长期运行在开口三角电压U△＝0V，在T1时间U△突变为U△＝70V，在T2时间U△又恢复到U△＝100V，在T3时间U△又恢复到U△＝0V，以本发明方法自动跟踪开口三角电压调整消谐电阻。
由于系统运行最大电压为额定电压的1.2倍以下，因而取λ2＝1.2，根据式(7)，在U△＝0V时的消谐电阻RX＝0欧姆，短接开口三角无法再监测开口三角时，取R0＝1欧姆；U△＝70V时的消谐电阻RX＝38.79欧姆欧姆，取R70＝40欧姆；U△＝100V时的消谐电阻RX＝55.43欧姆，取R100＝60欧姆。
首先在系统长期运行在U△＝0V时，在开口三角跨接的电阻为RX＝R0＝1欧姆；在T1时间测量到U△突变到70V，将消谐电阻调整到RX＝R70＝40欧姆；在T2时间测量到U△突变到100V，将消谐电阻调整到RX＝R100＝60欧姆；在T3时间开口三角电压又恢复到U△＝0V，将消谐电阻调整到RX＝R0＝1欧姆。
实施例3
已知K＝1.9，S＝50VA，系统运行最大电压为额定电压的1.1倍以下，长期运行在开口三角电压U△＝5V，在T1时间U△突变为U△＝80V，在T2时间U△又恢复到U△＝100V，在T3时间U△又恢复到U△＝60V，在T4时间U△又恢复到U△＝5V系统恢复正常。
系统运行最大电压为额定电压的1.1倍以下，即λ2＝1.1，λ1＝1.1，按开口三角电压分为6个区段N＝6，根据式(9)求得Ri，对应参数UΔi、Ii见表1。
长期运行下U△＝5V，消谐电阻工作在第1区段，消谐电阻RX＝R1＝8欧姆。在T1时间监测到U△突变为U△＝80V＞UΔ1+＝10V，将消谐电阻调整到U△＝80V对应的第5区段电阻RX＝R5＝58欧姆，在T2时间监测到U△突变为U△＝100V＞UΔ1+＝85V，将消谐电阻调整到U△＝100V对应的第6区段电阻RX＝R6＝68欧姆，在T3时间监测到U△突变为U△＝60V＜UΔ1+＝75V，将消谐电阻调整到U△＝60V对应的第4区段电阻RX＝R4＝51欧姆，在T4时间监测到U△突变为U△＝5V＜UΔ1-＝55V，将消谐电阻调整到U△＝5V对应的第1区段电阻RX＝R1＝8欧姆

Claims (4)

1.一种消谐电阻自动跟踪调整方法，其特征是：所述消谐电阻RX跨接在电压互感器开口三角的两端，开口三角电流I为：I＝U△/RX，绕组M为开口三角三个绕组中相电压UM为最大的一相绕组，在绕组M的运行功率UMI不大于绕组M的极限功率KS时，设置所述消谐电阻RX跟踪开口三角电压U△进行调整；所述绕组M的运行功率UMI不大于绕组M的极限功率KS表征为：UMU△/RX≯KS，K为电压互感器励磁特性额定电压因数；S为电压互感器开口三角每相绕组的额定视在功率；
设定：绕组M的相电压UM为：UM＝(100λ1+λ2U△)/3；
则消谐电阻RX不小于R1：R1＝(100λ1+λ2U△)UΔ/3KS；其中，λ1为三相绕组不平衡系数，1≤λ1≤2；λ2为系统电压波动系数，1≤λ2≤2；
将0～100V的开口三角电压U△按照电压值分为N个区段，U△i+为第i区段的最大电压值，则第i区段的消谐电阻RX的值不小于R2，R2＝(100λ1+λ2U△i+)U△i+/3KS，i＝1,2,……,N。
2.根据权利要求1所述的消谐电阻自动跟踪调整方法，其特征是：所述开口三角电压U△是通过监测开口三角的电压直接获得；若是以开口三角电压U△为唯一的监测对象，当U△＝0时，将消谐电阻RX调整为RX0，0＜RX0＜10Ω。
3.根据权利要求1所述的消谐电阻自动跟踪调整方法，其特征是：所述开口三角电压U△是通过监测开口三角的电流I间接获得。
4.根据权利要求1所述的消谐电阻自动跟踪调整方法，其特征是：在开口三角电压U△的增量突变量达到10％时，首先将消谐电阻RX调整为最大值RXM以确保开口三角绕组不过载，随后设置所述消谐电阻RX跟踪开口三角电压U△进行调整；所述最大值RXM是对应于开口三角电压U△为100伏时的值。
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Application publication date: 20161012

Assignee: HEFEI YIXIN ELECTRIC POWER TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Assignor: Zhang Anbin

Contract record no.: X2021340000010

Denomination of invention: An automatic tracking adjustment method of harmonic elimination resistance

Granted publication date: 20171124

License type: Common License

Record date: 20210525