CN111141945A - 一种三相不平衡系统电容电流测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及10kV配电系统电容电流测试技术领域，尤其是一种三相不平衡系统电容电流测量方法，具体是经消弧线圈接地系统，三相不平衡时通过可调阻抗的电容电流测量方法。包括：根据电容电流水平估计值，调整消弧线圈档位、阻尼电阻的阻值及中性点引出装置的阻抗值；根据成套装置自带的电压互感器，测量该工况下引出装置的中性点位移电压；根据测量的成套装置中性点位移电压，计算消弧线圈补偿档位的修正关系；根据上述过程测量所得的中性点位移电压，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值。本发明通过对调整中性点引出装置的阻抗，能够准确测量系统的电容电流值，实现电容电流的不停电测量。

Description

一种三相不平衡系统电容电流测量方法

技术领域

本发明涉及10kV配电系统电容电流测试技术领域，尤其是一种三相不平衡系统电容电流测量方法，具体是经消弧线圈接地系统，三相不平衡时通过可调阻抗的电容电流测量方法。

背景技术

目前10kV配电系统多采用中性点不接地或经消弧线圈的接地方式。随着国民经济的发展，配电系统的供电半径越来越大，线路长度也不断增加，导致系统电容电流水平的快速增长。中性点不接地方式运行工况下，线路上单相接地故障点处的电流无法补偿，且为保障供电可靠性，故障线路无法及时切除，附近人员的人身安全收到威胁。考虑到故障电流可能导致电弧反复重燃引起非故障相的过电压损坏设备，以及故障点附近人员的安全问题，配电系统常采用接消弧线圈的运行方式对故障电流进行补偿，并限制系统中的过电压水平。

10kV配电系统变压器绕组多为角形连接，无中性点引出，若在系统中部署消弧线圈，补偿单相接地故障的电容电流，需在变压器出口或母线上采用中性点引出装置，再从该装置的中性点处连接消弧线圈对系统进行补偿。消弧线圈的补偿主要依靠中性点的位移电压判断，当位移电压高于阈值时，启动补偿。系统中单相接地故障的电容电流水平与接地电阻有关，若接地电阻值大，则可能达不到消弧线圈的启动电压，系统无法补偿故障电流。因此，适当改变系统的不平衡度，提升消弧线圈对接地故障的敏感度，可以改善系统对于高阻接地的适应性。中性点引出装置的阻抗调节可作为一种改变系统不平衡度的有效措施，但该方法影响了成套装置对系统不平衡度、脱谐度的计算，间接导致了装置对电容电流水平的评估不准确，可能存在系统补偿不足或者补偿度过高而不能有效熄弧的情况。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种三相不平衡系统电容电流测量方法。其目的是为了解决目前10kV系统经消弧线圈接地方式下，电容电流测试时准确度偏差较大的问题，并且通过成套装置的可调阻抗，实现电容电流的不停电测量的发明目的。

为了实现上述发明目的，本发明是采用以下技术方案来实现的：

一种三相不平衡系统电容电流测量方法，包括以下步骤：

步骤1：根据电容电流水平估计值，调整消弧线圈档位、阻尼电阻的阻值及中性点引出装置的阻抗值；

步骤2：根据成套装置自带的电压互感器，测量该工况下引出装置的中性点位移电压；

步骤3：根据测量的成套装置中性点位移电压，计算消弧线圈补偿档位的修正关系；

步骤4：根据上述过程测量所得的中性点位移电压，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值。

所述步骤1中的电容电流水平估计值，根据系统网架的结构，估算出电容电流的大致取值范围；结合所选设备的情况，设置消弧线圈档位、中性点引出装置的阻抗值以及阻尼电阻值。

所述中性点引出装置包括接地变压器。

所述步骤2中测量该工况下的中性点位移电压，此时的中性点位移电压是经过中性点引出装置零序阻抗分压后，其余部分的分量。

所述步骤3中根据测量当前状态的中性点位移电压，计算消弧线圈补偿档位的修正关系，包括计算系统的三相不平衡度、脱谐度和阻尼率，如下：

根据公式(1)-(3)得到此时中性点位移电压与系统三相不平衡度、脱谐度的关系：

上式中：

为接地变压器中性点位移电压，L_arc为消弧线圈在当前位置的电感，R为阻尼电阻的电阻值，U_A、U_B、U_C为三相电压，Z_A、Z_B、Z_C为中性点引出装置的三相阻抗，ω为系统角频率。

上式中：ν是消弧线圈的脱谐度，I_C是系统电容电流，I_L是消弧线圈的补偿电流。

所述步骤4中根据上述过程测量所得的中性点位移电压，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值，包括：调整中性点引出装置的阻抗，测量相应的中性点位移电压值，分别计算不平衡度、脱谐度和阻尼率，推导系统的电容电流值。

所述根据上述过程测量所得的中性点位移电压，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值，具体包括：成套装置接入系统后，调节中性点引出装置的阻抗值，测量中性点位移电压，根据测量结果及式(1)-(3)计算系统的脱谐度和阻尼率，若引出装置的阻抗为感性，则影响系统的脱谐度；若为引出装置的阻抗为阻性，则影响系统的阻尼率，根据式(4)和式(5)推导系统电容电流值；

d＝I_R/I_C (5)

上式中：

为接地变压器中性点位移电压,U_un为系统不平衡电压，d为系统的阻尼率，ν是消弧线圈的脱谐度，I_C是系统电容电流，I_R为系统中补偿后总电流的阻性分量。

本发明具有以下有益效果及优点：

本发明在系统中三相引出中性点，并接入带有消弧线圈的成套装置；成套装置中配置能够提供中性点的可调阻抗设备，并连接消弧线圈；计算消弧线圈两端的位移电压，并按照补偿机制核算系统三相不平衡电压；调整可调阻抗设备的阻抗，根据测量的消弧线圈位移电压计算系统的电容电流值。本发明能够解决目前10kV系统经消弧线圈接地方式下，电容电流测试时准确度偏差较大的问题。

本发明的测量方法可以实现在使用中性点引出装置的系统，通过对调整中性点引出装置的阻抗，准确测量系统的电容电流值。

本发明的测量方法利用中性点引出装置的阻抗调节实现电容电流测量，可以实现不停电测量，而传统的测量方法依靠消弧线圈自身的档位调节，在不停电测量时，操作不当易使系统处于临界谐振状态。

因此在测量电容电流时，应采取修正措施，核算整体系统的补偿效果。在此基础上调节连接装置的阻抗，可实现电容电流的不停电测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1为本发明的系统示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明是一种三相不平衡系统电容电流测量的方法，包括以下步骤：

步骤1：根据电容电流水平估计值，调整消弧线圈档位、阻尼电阻的阻值及中性点引出装置的阻抗值；

步骤2：根据成套装置自带的电压互感器，测量该工况下引出装置的中性点位移电压；

步骤3：根据测量的成套装置中性点位移电压，计算消弧线圈补偿档位的修正关系；

步骤4：根据上述过程测量所得的中性点位移电压，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值。

所述步骤1中的电容电流水平估计值，根据系统网架的结构，可以估算出电容电流的大致取值范围。结合所选设备的情况，设置消弧线圈档位、中性点引出装置的阻抗值以及阻尼电阻值。

所述中性点引出装置包括接地变压器。

所述步骤2中测量该工况下的中性点位移电压，此时的中性点位移电压并不是由系统不平衡而引起的零序电压的全部，而使经过中性点引出装置零序阻抗分压后，其余部分的分量。

所述步骤3中根据测量当前状态的中性点位移电压，计算消弧线圈补偿档位的修正关系，包括计算系统的三相不平衡度、脱谐度和阻尼率，具体如下：

根据公式(1)-(3)可以得到此时中性点位移电压与系统三相不平衡度、脱谐度的关系：

上式中：

为接地变压器中性点位移电压，L_arc为消弧线圈在当前位置的电感，R为阻尼电阻的电阻值，U_A、U_B、U_C为三相电压，Z_A、Z_B、Z_C为中性点引出装置的三相阻抗，ω为系统角频率。

上式中：ν是消弧线圈的脱谐度，I_C是系统电容电流，I_L是消弧线圈的补偿电流。

所述步骤4中根据上述过程测量所得的中性点位移电压，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值，是指：调整中性点引出装置的阻抗，并测量相应的中性点位移电压值，分别计算不平衡度、脱谐度和阻尼率，推导系统的电容电流值。

所述步骤4中根据上述过程测量所得的中性点位移电压，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值，进一步的是指：成套装置接入系统后，调节中性点引出装置的阻抗值，并测量中性点位移电压，根据测量结果及式(1)-(3)，计算系统的脱谐度和阻尼率，若引出装置的阻抗为感性，则影响系统的脱谐度；若为引出装置的阻抗为阻性，则影响系统的阻尼率，可根据式(4)和式(5)推导系统电容电流值。

d＝I_R/I_C (5)

上式中：

为接地变压器中性点位移电压,U_un为系统不平衡电压，d为系统的阻尼率，ν是消弧线圈的脱谐度，I_C是系统电容电流，I_R为系统中补偿后总电流的阻性分量。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围，包括权利要求，被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种三相不平衡系统电容电流测量方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：根据电容电流水平估计值，调整消弧线圈档位、阻尼电阻的阻值及中性点引出装置的阻抗值；

步骤2：根据成套装置自带的电压互感器，测量该工况下引出装置的中性点位移电压；

步骤3：根据测量的成套装置中性点位移电压，计算消弧线圈补偿档位的修正关系；

步骤4：根据上述过程测量所得的中性点位移电压，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值。

2.根据权利要求1所述的一种三相不平衡系统电容电流测量方法，其特征是：所述步骤1中的电容电流水平估计值，根据系统网架的结构，估算出电容电流的大致取值范围；结合所选设备的情况，设置消弧线圈档位、中性点引出装置的阻抗值以及阻尼电阻值。

3.根据权利要求2所述的一种三相不平衡系统电容电流测量方法，其特征是：所述中性点引出装置包括接地变压器。

4.根据权利要求1所述的一种三相不平衡系统电容电流测量方法，其特征是：所述步骤2中测量该工况下的中性点位移电压，此时的中性点位移电压是经过中性点引出装置零序阻抗分压后，其余部分的分量。

5.根据权利要求1所述的一种三相不平衡系统电容电流测量方法，其特征是：所述步骤3中根据测量当前状态的中性点位移电压，计算消弧线圈补偿档位的修正关系，包括计算系统的三相不平衡度、脱谐度和阻尼率，如下：

根据公式(1)-(3)得到此时中性点位移电压与系统三相不平衡度、脱谐度的关系：

上式中：

为接地变压器中性点位移电压，L_arc为消弧线圈在当前位置的电感，R为阻尼电阻的电阻值，U_A、U_B、U_C为三相电压，Z_A、Z_B、Z_C为中性点引出装置的三相阻抗，ω为系统角频率。

上式中：ν是消弧线圈的脱谐度，I_C是系统电容电流，I_L是消弧线圈的补偿电流。

6.根据权利要求1所述的一种三相不平衡系统电容电流测量方法，其特征是：所述步骤4中根据上述过程测量所得的中性点位移电压，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值，包括：调整中性点引出装置的阻抗，测量相应的中性点位移电压值，分别计算不平衡度、脱谐度和阻尼率，推导系统的电容电流值。

7.根据权利要求6所述的一种三相不平衡系统电容电流测量方法，其特征是：所述根据上述过程测量所得的中性点位移电压，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值，具体包括：成套装置接入系统后，调节中性点引出装置的阻抗值，测量中性点位移电压，根据测量结果及式(1)-(3)计算系统的脱谐度和阻尼率，若引出装置的阻抗为感性，则影响系统的脱谐度；若为引出装置的阻抗为阻性，则影响系统的阻尼率，根据式(4)和式(5)推导系统电容电流值；

d＝I_R/I_C (5)

上式中：

为接地变压器中性点位移电压,U_un为系统不平衡电压，d为系统的阻尼率，ν是消弧线圈的脱谐度，I_C是系统电容电流，I_R为系统中补偿后总电流的阻性分量。

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