CN112379218A - 一种基于三相电压不平衡度的中性线断线判定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及低压电力系统继电保护领域,具体涉及一种基于三相电压不平衡度的中性线断线判定方法。
背景技术
国内低压电网主要采用三相四线制的混合供电方式,即三相动力和单相负荷共用变压器供电。这种供电系统必然产生不平衡负荷问题,若中性线断线,断线位置后的负载会出现不同程度的过电压,导致用电设备的大面积损坏。中性线断线故障时有发生,由此带来的安全隐患和经济损失非常严重,因此研究实用有效的中性线断线判定方法具有重要的意义。
在三相四线制供电系统中,中性线维持负荷相电压的平衡,但其断线后负荷中性点产生位移并导致各相负荷电压变化,造成负荷电压的三相不平衡。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明针对三相四线制供电系统中性线断线故障,提出低压配电系统中性线是否断线的准确判据,提出一种基于三相电压不平衡度的中性线断线判定方法,基于三相电压不平衡度的低压配电系统中性线断线判定方法,在用电负荷侧检测出中性线断线故障。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案具体如下:
一种基于三相电压不平衡度的中性线断线判定方法,按以下进行:
式中,εU2、εU0分别表示用电负荷侧的负序电压不平衡度与零序电压不平衡度,D2、D0分别表示负序电压不平衡度的启动阈值和零序电压不平衡度的启动阈值;若满足式(1),则判定低压配电系统中性线断线;若不满足,则判定中性线未断线。
进一步地,εU2、εU0的计算包括以下步骤:
式中α是旋转因子,α=e-j120°;
步骤(4)计算负序电压不平衡度εU2与零序电压不平衡度εU0:
进一步地,断线前,负荷侧的负序电压不平衡度εU2=0,零序电压不平衡度εU0=0;断线后,负序电压不平衡度和零序εU2>0,或零序电压不平衡度εU0>0。
进一步地,D2=D0=7%。
进一步地,零序电压三相不平衡度数学模型如下:
进一步地,若不满足式(1),但4%≤εU2≤D2或者4%≤εU0≤D0时,判定为异常状态。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
本发明可用于供电回路首端,易于安装与维护,能够无死角的判定中性线断线故障,保证低压配电系统的用电安全。
附图说明
图1是低压配电系统中性线判定接线图;
图2是中性线断线后的电压相量分析图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
除非另外定义,本申请实施例中使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。“上”、“下”、“左”、“右”、“横”以及“竖”等仅用于相对于附图中的部件的方位而言的,这些方向性术语是相对的概念,它们用于相对于的描述和澄清,其可以根据附图中的部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
本实施例针对低压配电系统的中性线断线故障,通过对中性线断线前后的负荷侧相电压的变化过程,利用故障前后三相不平衡度的情况差别,提出了基于三相不平衡度的电压配电系统中性线断线的判据。
本实施例的基于三相电压不平衡度的中性线断线判定方法,按以下进行:
式中,εU2、εU0分别表示用电负荷侧的负序电压不平衡度与零序电压不平衡度,D2、D0分别表示负序电压不平衡度的启动阈值和零序电压不平衡度的启动阈值。
εU2、εU0的计算过程包含以下四步:
步骤一:负荷侧工频电压分量与三次谐波电压分量的计算。
步骤二:负荷侧工频分量的负序电压与正序电压的幅值计算。
步骤三:负荷侧零序电压中的工频分量与三次谐波分量的幅值计算。
步骤四:用电侧的负序与零序分量的电压不平衡度计算。
负序电压不平衡度εU2与零序电压不平衡度εU0,计算公式为:
本实施例的判据的原理如下:
本实施例利用低压配电系统中性线断线前后的负序和零序电压的变化特征,进而利用负序三相电压不平衡度和零序三相电压不平衡度进行故障判定。具体分析如下:
如图1所示,三相四线制系统向多个负载供电,其中电源侧三相电压的对称相量为 负荷侧三相电压相量为N为系统电源中性点,N’为负载中性点。通常情况下系统处于三相负载不平衡状态,此时中性线能够很好的维持中性点在零电位附近,有保持负荷电压的三相对称。
从图中可以得到:
中性线断线前,负荷侧相电压处于和接近于三相平衡状态,三相电压的负序和零序分量近似为零;中性线断线后,负荷侧相电压处于不平衡状态,三相电压出现负序和零序分量。需要注意的是,低压配电系统中含有大量的三次谐波分量,表现为零序分量特征,因而本发明中性线断线判据中的零序电压部分综合考虑工频和三次谐波两个分量。
综上所述,根据中性线断线前后的三相电压的负序和零序分量变化情况,负序和零序的三相电压不平衡度两个指标在中性线断线前后也将相应地变大。反应到三相不平衡度上面,不计中性线电阻和测量误差的理想情况下,断线前εε0,断线后ε0或ε0,据此特征形成了本发明的判据原理。
本实施例的判据阈值的确定如下:
本实施例依据判据式(1)来进行中性线是否断线的判定,其中动作阈值确定分析如下:
国家标准《GB/T15543-2008电能质量三相电压不平衡》中规定供电电压负序不平衡度的测量误差不大于4%。零序电压不平衡度未明确规定,参照负序电压不平衡度的误差按4%取值。
国家标准《GB/T12325-2008电能质量供电电压偏差》中规定单相供电电压偏差为标称电压的+7%、-10%。零序和负序电压分量的叠加将会导致电压偏差,判据考虑叠压作用选取较小值7%为动作阈值。
综上分析,判据综合测量误差和电压偏差下限两个因素后,选取7%为动作阈值,超过此阈值则判定为。但εU2,εU0∈(4%,7%)时,超过国标不平衡度限值要求,此时判定为异常状态,在具体实现装置中考虑发告警信号。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:断线前,负荷侧的负序电压不平衡度εU2=0,零序电压不平衡度εU0=0;断线后,负序电压不平衡度和零序εU2>0,或零序电压不平衡度εU0>0。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:D2=D0=7%。
6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:若不满足式(1),但4%≤εU2≤D2或者4%≤εU0≤D0时,判定为异常状态。
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