CN109541379B - 可控电压源接地电流全补偿的选线方法及装置 - Google Patents

可控电压源接地电流全补偿的选线方法及装置 Download PDF

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    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy

Abstract

本申请公开一种可控电压源接地电流全补偿下的快速选线方法及装置，所述方法包括：单相接地时，获取各线路的补偿前零序电流幅值；由可控电压源进行接地电流全补偿后，获取各线路的补偿后零序电流幅值；分别计算各线路的补偿后零序电流幅值与补偿前零序电流幅值的比值；计算各线路之间的比值偏差率；判断是否存在目标线路，所述目标线路与其他线路之间的比值偏差率全部大于阈值；如果存在目标线路，则将所述目标线路选为接地线路。本申请实施方法简单，计算准确，可适用于可控电压源单独全补偿结构，或者可控电压源与消弧线圈并联的全补偿结构等不同拓扑结构，在可控电压源接地电流全补偿的各种拓扑结构下，均能快速、准确地选取接地线路。

Description

可控电压源接地电流全补偿的选线方法及装置
技术领域
本申请涉及配电网系统技术领域，尤其涉及一种可控电压源接地电流全补偿的选线方法及装置。
背景技术
电网系统中，尤其是中低压配电网系统，单相接地故障占故障总数的绝大多数。中低压配电网的中性点接地方式主要有中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式或中性点经低值电阻接地方式。中性点不接地方式下，接地电流没有得到补偿并带故障运行，存在人身触电风险。中性点经消弧线圈接地方式下，消弧线圈在单相接地后补偿接地容流，能够熄灭接地电弧，系统可带故障运行，但接地点仍存在一定接地残流，仍存在人身触电风险。中性点经低值电阻接地方式下，通过继电保护装置的线路零序保护跳开接地线路，供电可靠性不能保障。电网系统的接地电流全补偿，能够在单相接地时，将接地点电流补偿到极小值，系统仍可带故障运行，消除了接地点的人身触电危险，是一种先进的接地电流补偿方式。
基于可控电压源接地电流全补偿，可能单独补偿，也可能与消弧线圈并联使用，通过可控电压源输出相位、幅值可调的补偿电压，产生补偿电流，实现接地电流全补偿，在此情况下，如果能进行正确的接地选线，将有利于及时排除系统永久性故障。相关技术中，可通过小电流接地选线法找出可控电压源接地电流全补偿下电网系统中的接地线路，然而，小电流接地选线法的准确率一般仅能达到80％左右，无法保证选线结果的准确性。
发明内容
本申请提供一种可控电压源接地电流全补偿的选线方法及装置，以解决接地选线结果准确性低的问题。
第一方面，本申请提供一种可控电压源接地电流全补偿的选线方法，所述方法包括：
单相接地时，获取各线路的补偿前零序电流幅值；
由可控电压源进行接地电流全补偿后，获取各线路的补偿后零序电流幅值；
分别计算各线路的补偿后零序电流幅值与补偿前零序电流幅值的比值；
计算各线路之间的比值偏差率；
判断是否存在目标线路，所述目标线路与其他线路之间的比值偏差率全部大于阈值；如果存在目标线路，则将所述目标线路选为接地线路。
在第一方面第一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
预先将各线路的编号标记为1，2…，n；n为系统中包含的线路数量。
在第一方面第二种可能的实现方式中，按照如下公式计算所述比值偏差率：
Figure BDA0001950139800000021
式中，Eij是编号为i与编号为j的线路之间的比值偏差率；RAi是编号为i的线路的补偿后零序电流幅值与补偿前零序电流幅值的比值，RAj是编号为j的线路的补偿后零序电流幅值与补偿前零序电流幅值的比值。
在第一方面第三种可能的实现方式中，所述判断是否存在目标线路，包括：
获取各线路的比值偏差率绝对值集合，所述比值偏差率绝对值集合与所述线路的编号一一对应；
遍历各线路的比值偏差率绝对值集合，判断是否存在目标集合；所述目标集合中各元素的值均大于阈值；
如果存在所述目标集合，获取与所述目标集合对应的线路的编号k；
将编号为k的线路选为所述目标线路。
在第一方面第四种可能的实现方式中，所述方法还包括：
如果不存在所述目标线路，则判定为母线接地。
在第一方面第五种可能的实现方式中，所述阈值为5％。
第二方面，本申请提供一种可控电压源接地电流全补偿的选线装置，所述装置包括：
参数获取模块，用于单相接地时，获取各线路的补偿前零序电流幅值；
所述参数获取模块，还用于由可控电压源进行接地电流全补偿后，获取各线路的补偿后零序电流幅值；
计算模块，用于分别计算各线路的补偿后零序电流幅值与补偿前零序电流幅值的比值；
所述计算模块，还用于计算各线路之间的比值偏差率；
选线判断模块，用于判断是否存在目标线路，所述目标线路与其他线路之间的比值偏差率全部大于阈值；如果存在目标线路，则将所述目标线路选为接地线路。
在第二方面第一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
编号标记模块，用于预先将各线路的编号标记为1，2…，n；n为系统中包含的线路数量。
在第二方面第二种可能的实现方式中，所述选线判断模块，包括：
集合获取子模块，用于获取各线路的比值偏差率绝对值集合，所述比值偏差率绝对值集合与所述线路的编号一一对应；
判断子模块，用于遍历各线路的比值偏差率绝对值集合，判断是否存在目标集合；所述目标集合中各元素的值均大于阈值；
编号获取子模块，用于如果存在所述目标集合，获取与所述目标集合对应的线路的编号k；
选线子模块，用于将编号为k的线路选为所述目标线路。
在第二方面第三种可能的实现方式中，所述选线判断模块，还用于：
如果不存在所述目标线路，则判定为母线接地。
本申请所述的技术方案适用于电网单相接地时基于可控电压源的接地电流全补偿选线，通过对比各线路在可控电压源全补偿前后的零序电流幅值的变化程度，来判定接地线路。如果不存在目标线路，则判定为母线接地。本申请实施方法简单，计算准确，适用性强，可适用于可控电压源单独全补偿结构，或者可控电压源与消弧线圈并联的全补偿结构等不同拓扑结构，在可控电压源接地电流全补偿的各种拓扑结构下，均能快速、准确地选取接地线路。
附图说明
图1为本申请实施例示出的基于可控电压源单独全补偿结构的电气回路图；
图2为本申请实施例示出的基于可控电压源与消弧线圈并联的全补偿结构的电气回路图；
图3为本申请实施例一示出的一种可控电压源接地电流全补偿的选线方法的流程图；
图4为本申请实施例一示出的另一种可控电压源接地电流全补偿的选线方法的流程图；
图5为本申请实施例二示出的可控电压源接地电流全补偿下的快速选线装置的结构框图；
图6为本申请实施例二示出的选线判断模块的组成框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1为基于可控电压源单独全补偿结构的电气回路图，本申请中所述的可控电压源10可以是由电力电子技术实现的可控逆变电压源101和接地变压器102的组合，当然不限于其他可能的方式实现。可控电压源与电网系统电气连接，用于实现接地电流全补偿。图2为基于可控电压源与消弧线圈并联的全补偿结构的电气回路图，图2中可控电压源10与消弧线圈20并联，使中性点经这种并联拓扑结构接地。本申请仅示例出了如图1和图2所示的两种可控电压源全补偿的拓扑结构，对于其他相似类型的可控电压源全补偿拓扑结构，同样可采用如下实施例所述的方法和装置，来完成接地线路的选线判定。
如图3所示，本申请实施例一提供一种可控电压源接地电流全补偿的选线方法，所述方法包括：
步骤S101，单相接地时，获取各线路的补偿前零序电流幅值。
在执行步骤S101之前，可以预先对系统中的各个线路进行编号，比如将各线路的编号标记为1，2…，n，n为系统中包含的线路数量，便于快速、准确地识别接地线路。当电网系统中发生单相接地故障时，分别获取n条线路的补偿前零序电流幅值，依次记为I01、I02…I0n。
步骤S102，由可控电压源进行接地电流全补偿后，获取各线路的补偿后零序电流幅值。
根据图1和图2示出的电气回路图，由可控电压源对系统进行接地电流全补偿，全补偿后，各线路的零序电流幅值将产生变化，此时获取各线路的补偿后零序电流幅值，依次记为I'01、I'02…I'0n。
步骤S103，分别计算各线路的补偿后零序电流幅值与补偿前零序电流幅值的比值。
编号为1的线路，其比值RA1＝I'01/I01，编号为2的线路，其比值RA2＝I'02/I02，以此类推，编号为n的线路，其比值RAn＝I'0n/I0n。
步骤S104，计算各线路之间的比值偏差率。
按照如下公式计算所述比值偏差率：
Figure BDA0001950139800000041
式中，Eij是编号为i与编号为j的线路之间的比值偏差率；RAi是编号为i的线路的补偿后零序电流幅值与补偿前零序电流幅值的比值，RAj是编号为j的线路的补偿后零序电流幅值与补偿前零序电流幅值的比值。对于n条线路，每条线路需要计算n-1次比值偏差率。
步骤S105，判断是否存在目标线路，所述目标线路与其他线路之间的比值偏差率全部大于阈值。如果存在目标线路，则执行步骤S106；如果不存在目标线路，则执行步骤S107。
步骤S106，将所述目标线路选为接地线路。
步骤S107，判定为母线接地。
本实施例中，关键在于选出一条目标线路，目标线路与其他线路之间的n-1个比值偏差率全部大于阈值，可选地，阈值为5％。如果存在满足条件的目标线路，则该目标线路即选为接地线路，如果不存在目标线路，则认为是母线接地，从而完成接地选线。
在本实施例其他可能的实现方式中，如图4所示，步骤S105可以包括如下步骤：
步骤S201，获取各线路的比值偏差率绝对值集合，所述比值偏差率绝对值集合与所述线路的编号一一对应。
每条线路都对应一个比值偏差率绝对值集合，由于每条线路都具有唯一编号，因此比值偏差率绝对值集合与线路编号是一一对应的关系，通过筛选出符合条件的目标集合，即可根据目标集合对应的线路编号，来确定目标线路。比如，各线路的比值偏差率绝对值集合如下所示：
Figure BDA0001950139800000051
集合中的元素是该线路与其他线路的比值偏差率的绝对值，例如，|E12|就是编号为1的线路与编号为2的线路之间的比值偏差率的绝对值，每个集合中的元素个数为n-1，集合总数等于系统中包含的线路数量，即集合总数为n。
步骤S202，遍历各线路的比值偏差率绝对值集合。
步骤S203，判断是否存在目标集合，所述目标集合中各元素的值均大于阈值。如果存在目标集合，则执行步骤S204；如果不存在目标集合，则执行步骤S107。
步骤S204，获取与所述目标集合对应的线路的编号k。
步骤S205，将编号为k的线路选为所述目标线路。当确定目标线路后，执行步骤S106。
假设在遍历各线路的比值偏差率绝对值集合时，查找出比值偏差率绝对值集合S2中，各元素|E21|,|E23|...|E2n|的值全部大于阈值5％，则说明集合S2对应的线路存在异常，则将集合S2确定为目标集合，其对应的线路的编号k＝2，则编号为2的线路即选为接地线路。
本申请所述的技术方案适用于电网单相接地时基于可控电压源的接地电流全补偿选线，通过对比各线路在可控电压源全补偿前后的零序电流幅值的变化程度，来判定接地线路。如果不存在目标线路，则判定为母线接地。本申请实施方法简单，计算准确，适用性强，可适用于可控电压源单独全补偿结构，或者可控电压源与消弧线圈并联的全补偿结构等不同拓扑结构，在可控电压源接地电流全补偿的各种拓扑结构下，均能快速、准确地选取接地线路。
如图5所示，本申请实施例二提供一种可控电压源接地电流全补偿下的快速选线装置，用于实现实施例一所述的方法，所述装置包括：
参数获取模块30，用于单相接地时，获取各线路的补偿前零序电流幅值；
所述参数获取模块30，还用于由可控电压源进行接地电流全补偿后，获取各线路的补偿后零序电流幅值；
计算模块40，用于分别计算各线路的补偿后零序电流幅值与补偿前零序电流幅值的比值；
所述计算模块40，还用于计算各线路之间的比值偏差率；
选线判断模块50，用于判断是否存在目标线路，所述目标线路与其他线路之间的比值偏差率全部大于阈值；如果存在目标线路，则将所述目标线路选为接地线路。
所述选线判断模块50，还用于如果不存在所述目标线路，则判定为母线接地。
本实施例可选地，所述装置还包括编号标记模块60，用于预先将各线路的编号标记为1，2…，n；n为系统中包含的线路数量。
如图6所示，所述选线判断模块50可包括：
集合获取子模块501，用于获取各线路的比值偏差率绝对值集合，所述比值偏差率绝对值集合与所述线路的编号一一对应；
判断子模块502，用于遍历各线路的比值偏差率绝对值集合，判断是否存在目标集合；所述目标集合中各元素的值均大于阈值；
编号获取子模块503，用于如果存在所述目标集合，获取与所述目标集合对应的线路的编号k；
选线子模块504，用于将编号为k的线路选为所述目标线路。
本实施例中，可以根据上述方法实施例对选线装置进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各功能模块，也可以将两个或两个以上的功能模块集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本实施例对模块的划分是示例性的，仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有其他划分方式。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参照即可，本实施例二不再赘述。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。具体实现中，本申请还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本申请提供的可控电压源接地电流全补偿的选线方法及装置的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：randomaccess memory，简称：RAM)等。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，并不构成对本发明保护范围的限定。本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种可控电压源接地电流全补偿的选线方法，其特征在于，所述方法包括：
单相接地时，获取各线路的补偿前零序电流幅值；
由可控电压源进行接地电流全补偿后，获取各线路的补偿后零序电流幅值；
分别计算各线路的补偿后零序电流幅值与补偿前零序电流幅值的比值；
计算各线路之间的比值偏差率；
判断是否存在目标线路，所述目标线路与其他线路之间的比值偏差率全部大于阈值；如果存在目标线路，则将所述目标线路选为接地线路。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
预先将各线路的编号标记为1，2…，n；n为系统中包含的线路数量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照如下公式计算所述比值偏差率：
Figure FDA0001950139790000011
式中，Eij是编号为i与编号为j的线路之间的比值偏差率；RAi是编号为i的线路的补偿后零序电流幅值与补偿前零序电流幅值的比值，RAj是编号为j的线路的补偿后零序电流幅值与补偿前零序电流幅值的比值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判断是否存在目标线路，包括：
获取各线路的比值偏差率绝对值集合，所述比值偏差率绝对值集合与所述线路的编号一一对应；
遍历各线路的比值偏差率绝对值集合，判断是否存在目标集合；所述目标集合中各元素的值均大于阈值；
如果存在所述目标集合，获取与所述目标集合对应的线路的编号k；
将编号为k的线路选为所述目标线路。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果不存在所述目标线路，则判定为母线接地。
6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述阈值为5％。
7.一种可控电压源接地电流全补偿的选线装置，所述装置包括：
参数获取模块，用于单相接地时，获取各线路的补偿前零序电流幅值；
所述参数获取模块，还用于由可控电压源进行接地电流全补偿后，获取各线路的补偿后零序电流幅值；
计算模块，用于分别计算各线路的补偿后零序电流幅值与补偿前零序电流幅值的比值；
所述计算模块，还用于计算各线路之间的比值偏差率；
选线判断模块，用于判断是否存在目标线路，所述目标线路与其他线路之间的比值偏差率全部大于阈值；如果存在目标线路，则将所述目标线路选为接地线路。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
编号标记模块，用于预先将各线路的编号标记为1，2…，n；n为系统中包含的线路数量。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述选线判断模块，包括：
集合获取子模块，用于获取各线路的比值偏差率绝对值集合，所述比值偏差率绝对值集合与所述线路的编号一一对应；
判断子模块，用于遍历各线路的比值偏差率绝对值集合，判断是否存在目标集合；所述目标集合中各元素的值均大于阈值；
编号获取子模块，用于如果存在所述目标集合，获取与所述目标集合对应的线路的编号k；
选线子模块，用于将编号为k的线路选为所述目标线路。
10.根据权利要求7-9任一项所述的装置，其特征在于，所述选线判断模块，还用于：
如果不存在所述目标线路，则判定为母线接地。
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