CN111327057B - 一种基于阻抗模裕度的线路过负荷联切系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于阻抗模裕度的线路过负荷联切系统及方法，包括：用电负荷端，所述的用电负荷端通过断路器连接到输电线；每台用电负荷端均连接有信息采集单元，所述的信息采集单元通过CAN总线连接到中央处理单元，中央处理单元连接有阻抗分析仪；信息采集单元包括采集控制器、电流传感器、电压传感器以及GPS定位器，电流传感器、电压传感器以及GPS定位器均连接到所述的采集控制器，采集控制器连接到CAN总线；电流传感器将采集到的用电负荷端的电流信息，电压传感器将采集到的用电负荷端的电源信息，以及GPS定位器采集到的定位信息传送至采集控制器，采集控制器将接收到的数据通过CAN总线传送至中央处理单元；所述的断路器连接到采集控制器。

Description

一种基于阻抗模裕度的线路过负荷联切系统及方法
技术领域
本发明属于电网安全技术领域，具体涉及一种基于阻抗模裕度的线路过负荷联切系统及方法。
背景技术
随着经济的发展，电力负荷越来越大，很多用电负荷端负载很大甚至过载运行，降低了安全稳定运行水平，必要时需要切除一部分负荷；而另一方面，在很多情况下，由于经济的原因或为避免网络崩溃时，用电负荷端的过载运行又是必要的。因此尽量利用用电负荷端的过负荷能力同时在过负荷情况下采取切除部分负荷应该是用电负荷端过负荷控制的最佳选择。
常规用电负荷端过载切负荷装置一般用高压侧电流作为切负荷的依据，这种切负荷方式比较简单，但并没有充分反映用电负荷端的过负荷能力，决定用电负荷端过负荷能力的是用电负荷端的温度特别是热点温度。此为现有技术的不足之处。
有鉴于此，本申请给出一种基于阻抗模裕度的线路过负荷联切系统及方法；以解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术存在的缺陷，提供设计一种基于阻抗模裕度的线路过负荷联切系统及方法，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：
一种基于阻抗模裕度的线路过负荷联切系统，包括：
用电负荷端，所述的用电负荷端通过断路器连接到输电线；
每台用电负荷端均连接有信息采集单元，所述的信息采集单元通过CAN总线连接到中央处理单元，所述的中央处理单元连接有阻抗分析仪；
所述的信息采集单元包括采集控制器、电流传感器、电压传感器以及GPS定位器，所述的电流传感器、电压传感器以及GPS定位器均连接到所述的采集控制器，采集控制器连接到所述的CAN总线；电流传感器将采集到的用电负荷端的电流信息，电压传感器将采集到的用电负荷端的电源信息，以及GPS定位器采集到的定位信息传送至采集控制器，采集控制器将接收到的数据通过CAN总线传送至中央处理单元；
中央处理单元根据采集到的实时电流数据和电压数据，获取用电负荷端的阻抗模裕度值以及用电负荷端的功率值；并根据用电负荷端的阻抗模裕度值以及功率值，向采集控制器发送是否切除相应的用电负荷端；
所述的断路器连接到所述的采集控制器。
作为优选，所述的采集控制器为51系列单片机控制器；成本低，开发简单。
作为优选，所述的GPS定位器为北斗定位芯片；成本低，定位准确。
作为优选，所述的中央处理单元为ARM处理器；处理效率高。
本发明还给出一种基于阻抗模裕度的线路过负荷联切方法，包括以下步骤：
S1：采集用电负荷端电流和电压数据信息，并将采集到的电流信息以及电压信息，连同用电负荷端的位置数据信息传送至远程数据处理端；
S2：远程数据处理端通过采集到的电流和电压信息，计算用电负荷端的阻抗模裕度值以及功率值，具体步骤如下：
S21：计算阻抗模裕度值的步骤：
定义采集到的电流数据为电流模I，定位采集到的电压数据为电压模U，
定义ZLD＝U/I，为用电负荷端的静态等效阻抗模；
定义|ZS|＝-dU/dI,为综合动态等效阻抗模；
阻抗模裕度值为：
Figure BDA0002411357470000031
S22：计算功率值的步骤：
定义功率值P＝UI；
S3：对阻抗模裕度值和功率值分别赋权重系数，将阻抗模裕度值和功率值各自乘以相应的权重系数后与预设阈值进行比较，超出预设阈值则控制相应用电负荷端的断路器动作，将用电负荷端从输电线路中断开。
本技术方案中，当用电负荷端空载时，ZLD的值为无穷大，此时阻抗模裕度值uZ＝1；当用电负荷端端负荷增大到电压稳定临界状态时，阻抗模裕度值uZ＝0。
作为优选，所述步骤S1中，数据信息通过CAN总线传输至远程数据处理端；数据传输效率高，而且安全可靠。
作为优选，所述的远程数据处理端包括中央处理单元，以及与所述中央处理单元连接的阻抗分析仪。
本发明的有益效果在于，对输电线路的用电负荷端进行电流、电压信息的采集，并根据采集到的数据信息，进行阻抗模裕度的计算，依据阻抗模裕度的数值，判断是否需要切断用电负荷端。如果需要切断断路器，则中央处理单元通过CAN总线将切断信息传送至相应用电负荷端的采集控制器，采集控制器控制断路器断开。此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1是本发明提供的一种基于阻抗模裕度的线路过负荷联切系统的原理框图。
其中，1-用电负荷端，2-输电线，3-信息采集单元，4-CAN总线，5-中央处理单元，6-阻抗分析仪，31-采集控制器，32-电流传感器，33-电压传感器，34-GPS定位器，7-断路器。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供的一种基于阻抗模裕度的线路过负荷联切系统，包括：
用电负荷端1，所述的用电负荷端1通过断路器7连接到输电线2；
每台用电负荷端1均连接有信息采集单元3，所述的信息采集单元3通过CAN总线4连接到中央处理单元5，所述的中央处理单元5连接有阻抗分析仪6；中央处理单元根据采集到的实时电流数据和电压数据，获取用电负荷端的阻抗模裕度值以及用电负荷端的功率值；并根据用电负荷端的阻抗模裕度值以及功率值，向采集控制器发送是否切除相应的用电负荷端；
所述的信息采集单元3包括采集控制器31、电流传感器32、电压传感器33以及GPS定位器34，所述的采集控制器为51系列单片机控制器；成本低，开发简单。所述的GPS定位器为北斗定位芯片；成本低，定位准确。所述的电流传感器32、电压传感器33以及GPS定位器334均连接到所述的采集控制器31，采集控制器连接到所述的CAN总线4；电流传感器将采集到的用电负荷端的电流信息，电压传感器将采集到的用电负荷端的电源信息，以及GPS定位器采集到的定位信息传送至采集控制器，采集控制器将接收到的数据通过CAN总线传送至中央处理单元5；所述的中央处理单元为ARM处理器；处理效率高。
所述的断路器7连接到所述的采集控制器。
实施例2：
本实施例给出一种基于阻抗模裕度的线路过负荷联切方法，包括以下步骤：
S1：采集用电负荷端电流和电压数据信息，并将采集到的电流信息以及电压信息，连同用电负荷端的位置数据信息传送至远程数据处理端；数据信息通过CAN总线传输至远程数据处理端；数据传输效率高，而且安全可靠。
S2：远程数据处理端通过采集到的电流和电压信息，计算用电负荷端的阻抗模裕度值以及功率值，具体步骤如下：
S21：计算阻抗模裕度值的步骤：
定义采集到的电流数据为电流模I，定位采集到的电压数据为电压模U，
定义ZLD＝U/I，为用电负荷端的静态等效阻抗模；
定义|ZS|＝-dU/dI,为综合动态等效阻抗模；
阻抗模裕度值为：
Figure BDA0002411357470000051
S22：计算功率值的步骤：
定义功率值P＝UI；
S3：对阻抗模裕度值和功率值分别赋权重系数，将阻抗模裕度值和功率值各自乘以相应的权重系数后与预设阈值进行比较，超出预设阈值则控制相应用电负荷端的断路器动作，将用电负荷端从输电线路中断开。所述的远程数据处理端包括中央处理单元，以及与所述中央处理单元连接的阻抗分析仪。
以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于阻抗模裕度的线路过负荷联切系统，其特征在于，包括：
用电负荷端，所述的用电负荷端通过断路器连接到输电线；
每台用电负荷端均连接有信息采集单元，所述的信息采集单元通过CAN总线连接到中央处理单元，所述的中央处理单元连接有阻抗分析仪；
所述的信息采集单元包括采集控制器、电流传感器、电压传感器以及GPS定位器，所述的电流传感器、电压传感器以及GPS定位器均连接到所述的采集控制器，采集控制器连接到所述的CAN总线；电流传感器将采集到的用电负荷端的电流信息，电压传感器将采集到的用电负荷端的电压信息，以及GPS定位器采集到的定位信息传送至采集控制器，采集控制器将接收到的数据通过CAN总线传送至中央处理单元；中央处理单元根据采集到的实时电流数据和电压数据，获取用电负荷端的阻抗模裕度值以及用电负荷端的功率值；并根据用电负荷端的阻抗模裕度值以及功率值，向采集控制器发送是否切除相应的用电负荷端；
所述的采集控制器为51系列单片机控制器；
所述的GPS定位器为北斗定位芯片；
所述的中央处理单元为ARM处理器；
所述的断路器连接到所述的采集控制器。
2.一种基于阻抗模裕度的线路过负荷联切方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采集用电负荷端电流和电压数据信息，并将采集到的电流信息以及电压信息，连同用电负荷端的位置数据信息传送至远程数据处理端；
S2：远程数据处理端通过采集到的电流和电压信息，计算用电负荷端的阻抗模裕度值以及功率值，具体步骤如下：
S21：计算阻抗模裕度值的步骤：
定义采集到的电流数据为电流模I，定义采集到的电压数据为电压
模U，
定义
Figure QLYQS_1
，为用电负荷端的静态等效阻抗模；
定义|ZS|＝-dU/dI,为综合动态等效阻抗模；
阻抗模裕度值为：
Figure QLYQS_2
S22：计算功率值的步骤：
定义功率值
Figure QLYQS_3
；
S3：对阻抗模裕度值和功率值分别赋权重系数，将阻抗模裕度值和功率值各自乘以相应的权重系数后与预设阈值进行比较，超出预设阈值则控制相应用电负荷端的断路器动作，将用电负荷端从输电线路中断开。
3.根据权利要求2所述的一种基于阻抗模裕度的线路过负荷联切方法，其特征在于，所述步骤S1中，数据信息通过CAN总线传输至远程数据处理端。
4.根据权利要求3所述的一种基于阻抗模裕度的线路过负荷联切方法，其特征在于，所述的远程数据处理端包括中央处理单元，以及与所述中央处理单元连接的阻抗分析仪。
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