CN112865323A - 一种基于智能ct的谐波分析和三相不平衡监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体公开了一种基于智能CT的谐波分析和三相不平衡监测方法，配置A相、B相、C相三只智能CT主从模式，利用主模式智能CT获取从模式智能CT信息，计算电流有效值。计算每相电流n次谐波含量HRIn和电流谐波总畸变率THD，并记录谐波含量曲线。计算三相电流平均值和三相电流值与平均电流之差的最大值，计算出不平衡度Ru，当不平衡度或谐波含量超过预设阈值时，向采集器上报告警事件。本发明在本地即可对三相不平衡度和谐波含量进行分析和监控，将分析结果上传采集终端和主站。不需要采集器或者主站再进行复杂的数据计算和分析，可大大节省采集器、主站资源。

Description

一种基于智能CT的谐波分析和三相不平衡监测方法
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种基于智能CT的谐波分析和三相不平衡监测方法。
背景技术
电流互感器CT是依据电磁感应原理，将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器，其应用广泛，大量使用在各行各业中，如电网、采矿、冶金、轨道交通、港口物流等。通常电流互感器只是作为电流测量的工具，但是其安装数量多，使用领域广，由于这个特点，电流互感器的深化应用将极具前景。随着电网系统的复杂化，三相不平衡和高次谐波的危害也越来越不可忽视，我们可以通过挖掘电流互感器的内部潜力，监测线路状况并实现数据上传，进而为提高电网的可靠性和稳定性、降低线损率提供数据支撑。
电网三相不平衡对变压器、供电线路、用电设备都有一定的损害。对变压器来说，会使变压器零序电流过大，局部金属件温升增高，严重时可能导致变压器运行事故甚至烧毁变压器；对线路来说，会增加高压线路损耗、线路跳闸次数、降低开关设备使用寿命，甚至可能造成烧断线路、烧毁开关设备的严重后果；对供电公司来说，低压电网损耗大，将降低供电企业的经济效益，甚至造成供电企业亏损经营；对用户来说，三相负荷不平衡，一相或两相畸重，必将增大线路中的电压降，降低电能质量，影响用户的电器使用。
谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波。高次谐波的干扰是当前电力系统中影响电能质量的一大“公害”，亟待采取对策。谐波不仅会增加线路损耗，也会影响各种电气设备的正常工作。比如：谐波电流会使电子电气设备出现较大的误差，甚至引起电子电气设备的失灵，会使电力电容器产生发热、噪声、鼓肚、击穿以及绝缘寿命缩短等危害。
在环境复杂、具有诸多不确定因素的情况下，可以上报电况信息的智能电流互感器，能为三相不平衡和谐波治理提供便利。智能电流互感器可以本地计算电流值，上传到采集器，但是这个过程并没有将采集的数据充分利用起来，不能通过本地计算和数据处理为谐波治理和三相不平衡治理提供帮助。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提出一种基于智能CT的谐波分析和三相不平衡监测方法，智能电流互感器CT，具有蓝牙或者其他小无线通信功能。安装在电缆的A相、B相、C相三只智能CT可以在本地配置主从模式，三只智能CT可以实现相互通信。在本地即可对三相不平衡度和谐波含量进行分析和监控，将分析结果上传采集终端和主站。不需要采集器或者主站再进行复杂的数据计算和分析，可大大节省采集器、主站资源。
为实现上述目的，本发明提出了一种基于智能CT的谐波分析和三相不平衡监测方法，包括以下步骤：
一种基于智能CT的谐波分析和三相不平衡监测方法，包括以下步骤：
步骤1：配置A相、B相、C相三只智能CT主从模式，主模式智能CT通过无线通信获取从模式智能CT的电流值、地址数据、软硬件版本和设置参数；
步骤2：计算电流有效值，并将其上传至采集终端，保存电流有效值曲线；
步骤3：分析计算A、B、C三相电流n次谐波含量HRIn，计算每相电流谐波总畸变率THD，并记录谐波含量曲线；
步骤4：判断谐波含量是否超出预设阈值，当谐波含量超过预设阈值时，向采集器上报告警事件并进入步骤5，如果未超过预设阈值，直接进入步骤5；
步骤5：根据电流有效值，计算三相电流平均值；
步骤6：通过计算三相电流值与平均电流之差的最大值，计算出不平衡度Ru；
步骤7：当不平衡度超过预设阈值时，向采集器上报告警事件并返回步骤2，如果未超过预设阈值，直接返回步骤2，继续进行不平衡分析计算。
进一步的，所述步骤2的有效值计算时间间隔可以设置为1分钟到120分钟范围内的任意时间。
进一步的，所述步骤3计算A、B、C三相电流n次谐波含量HRIn计算公式为：
Figure BDA0002977326930000021
其中，In：第n次谐波(均方根值)；I1：基波电流(均方根值)。
进一步的，所述步骤3THD计算公式为：
Figure BDA0002977326930000022
其中，It：谐波总量(均方根值)；I1：基波电流(均方根值)。
进一步的，所述步骤4的预设阈值，是默认参数，可以根据需要设置0.1％～10％范围内合适的值。
进一步的，所述步骤6不平衡度Ru计算公式为：
Figure BDA0002977326930000023
其中，Ru为三相不平衡度，Iaver为三相电路平均值；Ii为三相电流，i＝A、B、C；Max(Ii–Iaver)：三相电流与平均电流之差的最大值。
进一步的，所述步骤7的预设阈值，是默认参数，可以根据需要设置10％～30％范围内合适的值。
本发明的有益技术效果是：
智能电流互感器可以进行本地谐波分析、电流有效值计算能力、不平衡度计算，可以在三相不平衡度超过阈值或者谐波含量超出阈值时告警，并将告警信息上传到采集终端。方法在保证了电网的运行状态的基础上兼具易于实现、计算量小的优点，不需要采集器或者主站进行复杂的数据计算和分析，可大大节省采集器、主站资源，具有很好的工程实用性。
附图说明
图1是本发明基于智能CT的谐波分析和三相不平衡监测方法的流程图。
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，并不限定本发明。
智能电流互感器具备本地谐波分析功能，可以分析21次以内的谐波含量，并按每隔15分钟(一天记录96个点)记录各次谐波曲线，计算谐波总畸变率THD。当谐波含量预设阈值时，上报告警事件。
波分析所包含的功能：计算谐波含量，并按照每隔15分钟记录各次谐波曲线；计算谐波总畸变率THD；当谐波含量预设阈值时，上报告警事件。
第n次电流谐波含量计算方式：
Figure BDA0002977326930000031
其中，In：第n次谐波(均方根值)；I1：基波电流(均方根值)
THD计算方式：
Figure BDA0002977326930000032
其中，It：谐波总量(均方根值)；I1：基波电流(均方根值)
智能电流互感器具备本地电流有效值计算能力，并上送给采集终端。采集终端通过A、B、C三相线路安装的三只智能电流互感器上报的数据计算一天内记录的96点的三相不平衡度，并保存曲线。当电流值大于5％额定负载时，不平衡度大于15％时，智能电流互感器会将告警信号上传到采集终端。其中，15％阈值为参数，可以远程或本地修改。
智能电流互感器具备本地电流有效值计算能力，并上送给采集终端。使用A、B、C三相电流值，可以进行三相不平衡计算及进一步的深化应用。采集终端通过A、B、C三相线路安装的三只智能电流互感器的电流值计算不平衡度，记录不平衡曲线，并在此基础上深化应用。
智能电流互感器结合采集终端实现的功能包括：根据智能CT上报数据计算一天内记录的96点的三相不平衡度，并保存曲线。当电流值大于5％额定负载时，不平衡度大于15％时，智能电流互感器会将告警信号上传到采集终端。其中，15％阈值为参数，可以远程或本地修改。
不平衡度计算公式：
Figure BDA0002977326930000033
其中，Ru为三相不平衡度；Iaver为三相电路平均值；Ii为三相电流，I＝A、B、C；Max(Ii–Iaver)：三相电流与平均电流之差的最大值。
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种基于智能CT的谐波分析和三相不平衡监测方法，包括以下步骤：
步骤1：配置A相、B相、C相三只智能CT主从模式，主模式智能CT通过无线通信获取从模式智能CT的电流值、地址数据、软硬件版本和设置参数；
步骤2：计算电流有效值，并将其上传至采集终端，保存电流有效值曲线；
步骤3：分析计算A、B、C三相电流n次谐波含量HRIn，计算每相电流谐波总畸变率THD，并记录谐波含量曲线；
步骤4：判断谐波含量是否超出预设阈值，当谐波含量超过预设阈值时，向采集器上报告警事件并进入步骤5，如果未超过预设阈值，直接进入步骤5；
步骤5：根据电流有效值，计算三相电流平均值；
步骤6：通过计算三相电流值与平均电流之差的最大值，计算出不平衡度Ru；
步骤7：当不平衡度超过预设阈值时，向采集器上报告警事件并返回步骤2，如果未超过预设阈值，直接返回步骤2，继续进行不平衡分析计算。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能CT的谐波分析和三相不平衡监测方法，其特征在于，所述步骤2电流有效值的计算间隔可以设置为1分钟到120分钟范围内的任意时间。
3.根据权利要求1所述的一种基于智能CT的谐波分析和三相不平衡监测方法，其特征在于，所述步骤3计算A、B、C三相电流n次谐波含量计算公式为：
Figure FDA0002977326920000011
其中，In：第n次谐波(均方根值)；I1：基波电流(均方根值)。
4.根据权利要求1所述的一种基于智能CT的谐波分析和三相不平衡监测方法，其特征在于，所述步骤3THD计算公式为：
Figure FDA0002977326920000012
其中，It：谐波总量(均方根值)；I1：基波电流(均方根值)。
5.根据权利要求1所述的一种基于智能CT的谐波分析和三相不平衡监测方法，其特征在于，所述步骤4的预设阈值，是默认参数，可以根据需要设置0.1％～10％范围内合适的值。
6.根据权利要求1所述的一种基于智能CT的谐波分析和三相不平衡监测方法，其特征在于，所述步骤6不平衡度Ru计算公式为：
Figure FDA0002977326920000013
其中，Ru为三相不平衡度，Iaver为三相电路平均值；Ii为三相电流，i＝A、B、C；Max(Ii–Iaver)：三相电流与平均电流之差的最大值。
7.根据权利要求1所述的一种基于智能CT的谐波分析和三相不平衡监测方法，其特征在于，所述步骤7的预设阈值，是默认参数，能够根据需要设置10％～30％范围内合适的值。
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