CN113346471A - 一种运行变电站消弧线圈配置和运行合理性的判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运行变电站消弧线圈配置和运行合理性的判断方法，属于电气工程领域。该方法综合考虑了母线运行方式、消弧线圈安装位置，消弧线圈运行方式及不同运行方式下变电站电容电流的测试值等因素，提出了一种运行变电站消弧线圈的配置和运行合理性的判断方法。依次判断当前运行工况下消弧线圈配置合理性、运行合理性后，在运行方式允许的前提下，检验了变电站在不同运行方式下消弧线圈的自适应性。该发明补充了现有工程应用中的技术的缺失。为运行变电站消弧线圈增容改造和单相接地故障快速处置提供了技术保障。

Description

一种运行变电站消弧线圈配置和运行合理性的判断方法

技术领域

本发明属于电气工程领域，具体涉及一种运行变电站消弧线圈配置和运行合理性的判断方法。

对于配电网经消弧线圈接地的系统而言，城市配电网的快速发展，使得配电系统的电容电流值快速增长，消弧线圈补偿容量不足所导致的运行风险已日益加剧。其次，在大量电力电缆共沟敷设方式逐渐增多的现状下，消弧线圈接地系统带故障运行、接地选线准确性差的特性，致使单相接地故障发生时的电缆沟火烧连营的事故频发，人身设备安全威胁程度激增，单相接地故障快速处置的需求极其迫切。

配电网接地方式经经济技术比较后，结合电容电流值的大小，可选择不接地、经消弧线圈接地或者经电阻接地。接地方式改造工程中，无论哪一种接地方式，都是一个区域配电网接地方式的综合决断，而非一个站点接地方式的孤立的选择。

因此，对于绝大多数消弧线圈补偿容量不足的变电站，消弧线圈增容改造是首选方案。但是，目前新建变电站的消弧线圈选型方案相对完善，而运行变电站消弧线圈的配置和运行合理性的判断方法却少见；因此，很多变电站历时两三年提报和改造完消弧线圈增容工程后，因增容核算不当，短期之内又重新面临着消弧线圈补偿容量不足的问题；进而导致单相接地故障发生时的安全威胁时时在侧。

从变电站的低压侧母线分段数量及其运行方式角度讲，该问题并非复杂的技术问题。但是，变电站消弧线圈配置和运行的合理性，与母线分段数量、母线运行方式、消弧线圈安装位置，消弧线圈运行方式、消弧线圈调节原理及不同运行方式下变电站电容电流的测试值等因素息息相关。在多重因素的影响下，运行变电站消弧线圈的配置和运行方式是否合理，便成为了一个被迫复杂化的工程技术问题。

此外，加上涉及配网供电的变电站数量庞大，逐一判断的人工工作量巨大。因此，有必要提出一种运行变电站消弧线圈配置和运行合理性的判断方法。

发明内容

本发明提供了一种运行变电站消弧线圈配置和运行合理性的判断方法，目的是校核运行变电站消弧线圈配置的合理性，并为变电站单相接地故障快速处置方案的制定和消弧线圈接地系统改造提供技术依据。

本发明的目的是这样实现的。本发明提供了一种运行变电站消弧线圈配置和运行合理性的判断方法，包括以下步骤：

步骤1，参数的获取与设定

步骤1.1，参数的获取

获取的参数包括：低压配电网电压等级U_e，分段母线接线方式，分段母线的编号，消弧线圈编号，消弧线圈调节原理，消弧线圈额定容量，消弧线圈安装位置，分段母线运行方式，消弧线圈运行情况；

步骤1.2，参数的设定

(1)设变电站低压侧母线分段数量为J段，将J段分段母线中的任意一段分段母线记为分段母线F_n，其中，n为分段母线的序号，n＝1，...，J，J≤4；

(2)设变电站低压侧母线上共配置K个消弧线圈，K≤J，将K个消弧线圈中的任意一个记为消弧线圈X_k，其中k为消弧线圈的序号，k＝1，...，K；将消弧线圈X_k的额定容量记为Q_k、额定容量下消弧线圈X_k输出的最大感性电流记为额定感性电流I_Lmax-k，

(3)如消弧线圈X_k安装于分段母线F_n，将该分段母线F_n的安装信息记为安装信息Z(n，k，I_Lmax-k)；特别地，当分段母线F_n未安装消弧线圈时，则该安装信息记为Z(n，0，0)；

(4)所述分段母线F_n的运行方式包括并列运行或分列运行，将分段母线F_n的运行方式记为分段母线运行方式N_n，分段母线运行方式N_n的值，按照以下方式确定：

分段母线F₁的分段母线运行方式N₁＝1；

当分段母线F_n为分列运行时，N_n＝1；

当分段母线F_n与分段母线F_n+1并列运行时，N_n＝1，N_n+1＝0；

当分段母线F_n、分段母线F_n+1、分段母线F_n+2并列运行时，N_n＝1，N_n+1＝0，N_n+2＝0；

将低压侧母线上J段分段母线运行方式N_n的集合记为运行方式集合N^*，N^*＝{N₁，...，N_n，...，N_J}；

(5)所述消弧线圈X_k的运行情况用消弧线圈运行Y_k表示，消弧线圈运行Y_k的值按照以下方式确定：

若消弧线圈X_k未投入运行，Y_k＝0；

若消弧线圈X_k投入运行，Y_k＝1；

步骤2，判断变电站当前运行工况下消弧线圈的连接情况

将当前运行工况下，安装于分段母线F_n上的消弧线圈X_k输出的最大感性电流，记为最大感性电流

对J段分段母线中的每一段分段母线F_n，依次从安装信息Z(n，k，I_Lmax-k)中得到配置的消弧线圈的序号k及额定感性电流I_Lmax-k，并将I_Lmax-k赋值于

得到n个最大感性电流

将当前运行工况下分段母线F_n的安装信息记为当前电气位置信息

将J段分段母线的当前电气位置信息

的集合记为连接集合LZ^*，

步骤3，测试当前运行工况下测试点的电容电流值

步骤3.1，设在变电站低压侧母线上共有D个测试点，将其中任意一个测试点记为测试点C_i，i＝1，...，D，其中D≤J；

记当前运行工况下分段母线F_n的测试位置信息为C(n，i)，其中，i表示测试点编号，测试位置信息C(n，i)表示当前运行工况下电容电流测试工作中的第i个测试点在分段母线F_n处，测试位置信息C(n，i)按照以下方式确定：

首先设定分段母线F₁处为第1个电容电流测试点，然后从分段母线F₂到分段母线F_J，依次判断分段母线运行方式N_n的数值：

若N_n＝0，则记为C(n，0)，表示分段母线F_n并列运行，不需进行电容电流测试；

若N_n＝1，则给定一个测试点编号i，并记录当前运行工况下电容电流的测试位置信息C(n，i)；

步骤3.2，根据步骤3.1中所得到的测试位置信息C(n，i)，利用电容电流测试仪对各测试位置信息C(n，i)中的各分段母线F_n进行电容电流测试，得到各分段母线F_n的电容电流值

定义分段母线F_n的测试信息记为

并将J段分段母线的测试信息的集合记为测试集合CS^*，

步骤4，判断当前运行工况下消弧线圈配置是否满足补偿要求

步骤4.1，将消弧线圈的接地残流记为接地残流

消弧线圈的脱谐度记为脱谐度υⁿ，计算公式分别如下：

若连接该消弧线圈的分段母线F_n分列运行，则：

若连接该消弧线圈的分段母线F_n并联运行，则：

其中，

为最大感性电流之和，所述最大感性电流之和

为：各段分段母线F_n并列运行时，所有并列在一起运行的各个分段母线F_n上所连接的所有消弧线圈输出的最大感性电流值

的和；

步骤4.2，对变电站低压侧母线的每一段分段母线F_n，从连接集合LZ^*和运行方式集合N^*中得到配置的消弧线圈的序号k及最大感性电流

分段母线运行方式N_n的数据，并通过分段母线运行方式N_n的数据确定步骤4.1中所述最大感性电流之和

步骤4.3，在当前运行工况下，以分段母线F_n为判断单元，逐个分段母线计算得到接地残流

和脱谐度υⁿ；

从测试集合

中获取D个测试点对应的分段母线F_n的数据，根据步骤4.1给定的公式计算出D个接地残流

和脱谐度υⁿ值；

步骤4.4，判断当前运行工况下消弧线圈配置是否满足补偿要求；

若υⁿ＜5％，认定当前运行工况下，补偿容量不足，执行步骤6；

若υⁿ≥10％，认定当前运行工况下，消弧线圈满足补偿要求，执行步骤5；

若5％≤υⁿ＜10％，认定当前运行工况下，消弧线圈基本满足补偿要求，密切关注电容电流变化情况，并执行步骤5；

步骤5，判断当前运行工况下消弧线圈运行的合理性

对K个消弧线圈中的每一个消弧线圈X_k判断消弧线圈运行的合理性，具体的，从安装信息Z(n，k，I_Lmax-k)中获取额定感性电流I_Lmax-k的数据，并判断消弧线圈运行Y_k的状态；

若Y_k＝1，与该消弧线圈X_k对应的

若Y_k＝0，该消弧线圈X_k未投入运行，

将上述数据重新代入步骤4.1的公式进行计算，得到考虑消弧线圈运行方式后连接在分段母线F_n上的消弧线圈X_k的脱谐度并记为第二脱谐度υ′ⁿ：

若υ′ⁿ＜5％，认定由于消弧线圈X_k退出运行，不能满足运行要求，排查消弧线圈X_k退出原因，并执行步骤6；

若υ′ⁿ≥5％，认定满足运行要求，该消弧线圈X_k可退出运行，以规避多台消弧线圈调谐的配合困难；

步骤6：改变运行方式，并检验消弧线圈的自适应能力

定义变电站的各段分段母线F_n调整运行方式后所形成的新的预设运行方式共计M个，将其中任何一种新的预设运行方式的编号记为m，m＝1，...，M，则新的运行方式集合记为预设运行方式集合

获取当前运行方式下的运行方式集合N^*，判断运行方式集合N^*中的所有分段母线的母线运行方式N_n是否均等于1：

1)是，则认定补偿容量不足，需要增容改造，即判断结束；

2)否，则核实N_n＝0的分段母线F_n是否可以调整为N_n＝1，即该分段母线F_n是否可以进行分列运行；

若不可以分列运行，认定补偿容量不足，需要增容改造，即判断结束；

若可以分列运行，即调整该分段母线F_n的运行方式使其调整后的运行方式N_n＝1，将N_n＝1代入原运行方式集合N^*得到一个新的运行方式集合记为预设运行方式集合

用

取代N^*返回步骤2-步骤4.3计算得到预设脱谐度

并再次进行判断：

若

认定该预设运行工况下，消弧线圈自适应能力不足，需要增容改造；

若

认定该预设运行工况下，消弧线圈自适应能力满足要求，调整运行方式后可满足补偿要求；

至此，运行变电站消弧线圈配置和运行合理性判断结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

新建变电站的消弧线圈选型方案相对完善，其消弧线圈额定容量由式

计算得到，其中：电容电流I_C为根据架空线和电力电缆的长度由经验公式估算获得。即：对于运行变电站而言，消弧线圈的合理性判断的依据和参数相对单一：

1)本发明综合考虑了母线运行方式、消弧线圈安装位置，消弧线圈运行方式及不同运行方式下变电站电容电流的测试值等因素，提出了一种运行变电站消弧线圈的配置和运行合理性的判断方法，补充了现有工程应用中的技术的缺失。

2)对于运行变电站，虽然电容电流I_C可以测量获得，生产实际中更多的关注测试位置和测试结果，并未关联母线的运行状态。消弧线圈配置的合理性，也仅关注其额定容量(即额定容量记为Q_k和额定感性电流I_Lmax-k)是否满足过补偿的要求，并通过接地残留和脱谐度来把控已安装的消弧线圈的补偿效果；即：也未关联母线的运行状态。

虽然，运行变电站消弧线圈的配置合理与否，取决于电容电流I_C和消弧线圈输出的额定感性电流I_L-max，但是二者均受限于母线运行情况；因此，考虑母线运行情况，且在同一种运行方式下测量电容电流I_C、计算情况下的消弧线圈组合配置情况才能真正做到合理判断。

3)本发明中，提出了按照先判断配置合理性、再判断运行合理性的判断流程；先判断配置合理性，指明了消弧线圈是否需要增容改造，即消弧线圈技改工程的迫切性；再判断运行合理性，探讨了当前消弧线圈运行合理与否，消弧线圈退出是否存在安全隐患等问题。将所谓的补偿容量不足的工程问题，按照生产实际情况，分成了“配置”和“运行”两个层面分别判断；可明确的告之运行人员消弧线圈“能投运而不投运”的技术风险。

4)本发明中，判断了消弧线圈的自适应能力，比起急于改造，重新核算其他运行方式下的消弧线圈的自适应能力，是一种无需经济投运的高效方法。

5)本发明中，引入了母线运行方式集合、消弧线圈与母线的连接集合和电容电流测试集合等参量，该方法不仅仅用于判断当前运行工况下消弧线圈配置和运行的合理性。对于变电站增容该着工程而言，通过设定母线运行方式集合的赋值，还可评估分段母线检修、消弧线圈检修时消弧线圈运行的合理性，以全面评估消弧线圈改造后的接地故障处置效果。

附图说明

图1为本发明判断方法示意图。

图2为本发明判断方法的实施流程图。

图3为示例的低压侧接线示意图。

具体实施方式

图1为本发明判断方法示意图，图2为本发明判断方法的实施流程图，由图1、图2可见，本发明的具体步骤如下：

步骤1，参数的获取与设定

步骤1.1，参数的获取

获取的参数包括：低压配电网电压等级U_e，分段母线接线方式，分段母线的编号，消弧线圈编号，消弧线圈调节原理，消弧线圈额定容量，消弧线圈安装位置，分段母线运行方式，消弧线圈运行情况；

步骤1.2，参数的设定

(1)设变电站低压侧母线分段数量为J段，将J段分段母线中的任意一段分段母线记为分段母线F_n，其中，n为分段母线的序号，n＝1，...，J，J≤4；

(2)设变电站低压侧母线上共配置K个消弧线圈，K≤J，将K个消弧线圈中的任意一个记为消弧线圈X_k，其中k为消弧线圈的序号，k＝1，...，K；将消弧线圈X_k的额定容量记为Q_k、额定容量下消弧线圈X_k输出的最大感性电流记为额定感性电流I_Lmax-k，

(3)如消弧线圈X_k安装于分段母线F_n，将该分段母线F_n的安装信息记为安装信息Z(n，k，I_Lmax-k)；特别地，当分段母线F_n未安装消弧线圈时，则该安装信息记为Z(n，0，0)；

(4)所述分段母线F_n的运行方式包括并列运行或分列运行，将分段母线F_n的运行方式记为分段母线运行方式N_n，分段母线运行方式N_n的值，按照以下方式确定：

分段母线F₁的分段母线运行方式N₁＝1；

当分段母线F_n为分列运行时，N_n＝1；

当分段母线F_n与分段母线F_n+1并列运行时，N_n＝1，N_n+1＝0；

当分段母线F_n、分段母线F_n+1、分段母线F_n+2并列运行时，N_n＝1，N_n+1＝0，N_n+2＝0；

将低压侧母线上J段分段母线运行方式N_n的集合记为运行方式集合N^*，N^*＝{N₁，...，N_n，...，N_J}；

(5)所述消弧线圈X_k的运行情况用消弧线圈运行Y_k表示，消弧线圈运行Y_k的值按照以下方式确定：

若消弧线圈X_k未投入运行，Y_k＝0；

若消弧线圈X_k投入运行，Y_k＝1；

步骤2，判断变电站当前运行工况下消弧线圈的连接情况

将当前运行工况下，安装于分段母线F_n上的消弧线圈X_k输出的最大感性电流，记为最大感性电流

对J段分段母线中的每一段分段母线F_n，依次从安装信息Z(n，k，I_Lmax-k)中得到配置的消弧线圈的序号k及额定感性电流I_Lmax-k，并将I_Lmax-k赋值于

得到n个最大感性电流

将当前运行工况下分段母线F_n的安装信息记为当前电气位置信息

将J段分段母线的当前电气位置信息

的集合记为连接集合LZ^*，

步骤3，测试当前运行工况下测试点的电容电流值

步骤3.1，设在变电站低压侧母线上共有D个测试点，将其中任意一个测试点记为测试点C_i，i＝1，...，D，其中D≤J；

记当前运行工况下分段母线F_n的测试位置信息为C(n，i)，其中，i表示测试点编号，测试位置信息C(n，i)表示当前运行工况下电容电流测试工作中的第i个测试点在分段母线F_n处，测试位置信息C(n，i)按照以下方式确定：

首先设定分段母线F₁处为第1个电容电流测试点，然后从分段母线F₂到分段母线F_J，依次判断分段母线运行方式N_n的数值：

若N_n＝0，则记为C(n，0)，表示分段母线F_n并列运行，不需进行电容电流测试；

若N_n＝1，则给定一个测试点编号i，并记录当前运行工况下电容电流的测试位置信息C(n，i)；

步骤3.2，根据步骤3.1中所得到的测试位置信息C(n，i)，利用电容电流测试仪对各测试位置信息C(n，i)中的各分段母线F_n进行电容电流测试，得到各分段母线F_n的电容电流值

定义分段母线F_n的测试信息记为

并将J段分段母线的测试信息的集合记为测试集合CS^*，

步骤4，判断当前运行工况下消弧线圈配置是否满足补偿要求

步骤4.1，将消弧线圈的接地残流记为接地残流

消弧线圈的脱谐度记为脱谐度υⁿ，计算公式分别如下：

若连接该消弧线圈的分段母线F_n分列运行，则：

若连接该消弧线圈的分段母线F_n并联运行，则：

其中，

为最大感性电流之和，所述最大感性电流之和

为：各段分段母线F_n并列运行时，所有并列在一起运行的各个分段母线F_n上所连接的所有消弧线圈输出的最大感性电流值

的和；

步骤4.2，对变电站低压侧母线的每一段分段母线F_n，从连接集合LZ^*和运行方式集合N^*中得到配置的消弧线圈的序号k及最大感性电流

分段母线运行方式N_n的数据，并通过分段母线运行方式N_n的数据确定步骤4.1中所述最大感性电流之和

步骤4.3，在当前运行工况下，以分段母线F_n为判断单元，逐个分段母线计算得到接地残流

和脱谐度υⁿ；

从测试集合

中获取D个测试点对应的分段母线F_n的数据，根据步骤4.1给定的公式计算出D个接地残流

和脱谐度υⁿ值；

步骤4.4，判断当前运行工况下消弧线圈配置是否满足补偿要求；

若υⁿ＜5％，认定当前运行工况下，补偿容量不足，执行步骤6；

若υⁿ≥10％，认定当前运行工况下，消弧线圈满足补偿要求，执行步骤5；

若5％≤υⁿ＜10％，认定当前运行工况下，消弧线圈基本满足补偿要求，密切关注电容电流变化情况，并执行步骤5；

步骤5，判断当前运行工况下消弧线圈运行的合理性

对K个消弧线圈中的每一个消弧线圈X_k判断消弧线圈运行的合理性，具体的，从安装信息Z(n，k，I_Lmax-k)中获取额定感性电流I_Lmax-k的数据，并判断消弧线圈运行Y_k的状态；

若Y_k＝1，与该消弧线圈X_k对应的

若Y_k＝0，该消弧线圈X_k未投入运行，

将上述数据重新代入步骤4.1的公式进行计算，得到考虑消弧线圈运行方式后连接在分段母线F_n上的消弧线圈X_k的脱谐度并记为第二脱谐度υ′ⁿ：

若υ′ⁿ＜5％，认定由于消弧线圈X_k退出运行，不能满足运行要求，排查消弧线圈X_k退出原因，并执行步骤6；

若υ′ⁿ≥5％，认定满足运行要求，该消弧线圈X_k可退出运行，以规避多台消弧线圈调谐的配合困难；

步骤6：改变运行方式，并检验消弧线圈的自适应能力

定义变电站的各段分段母线F_n调整运行方式后所形成的新的预设运行方式共计M个，将其中任何一种新的预设运行方式的编号记为m，m＝1，...，M，则新的运行方式集合记为预设运行方式集合

获取当前运行方式下的运行方式集合N^*，判断运行方式集合N^*中的所有分段母线的母线运行方式N_n是否均等于1：

1)是，则认定补偿容量不足，需要增容改造，即判断结束；

2)否，则核实N_n＝0的分段母线F_n是否可以调整为N_n＝1，即该分段母线F_n是否可以进行分列运行；

若不可以分列运行，认定补偿容量不足，需要增容改造，即判断结束；

若可以分列运行，即调整该分段母线F_n的运行方式使其调整后的运行方式N_n＝1，将N_n＝1代入原运行方式集合N^*得到一个新的运行方式集合记为预设运行方式集合

用

取代N^*返回步骤2-步骤4.3计算得到预设脱谐度

并再次进行判断：

若

认定该预设运行工况下，消弧线圈白适应能力不足，需要增容改造；

若

认定该预设运行工况下，消弧线圈自适应能力满足要求，调整运行方式后可满足补偿要求；

至此，运行变电站消弧线圈配置和运行合理性判断结束。

下面通过示例进行本发明的验证，图3为示例的低压侧接线示意图，其中：1-主变压器，2-分段开关，3-消弧线圈间隔开关设备。从图上看，共有三段分段母线，分别记为F₁、F₂、F₃，两个消弧线圈，分别记为X₁和X₂，消弧线圈X₃为调整运行方式后新增的消弧线圈。此外，每段分段母线上配置有主变压器1；各分段母线之间配置有分段开关设备2；各消弧线圈和分段母线之间装有该消弧线圈间隔的开关设备3。

步骤1，参数的获取与设定

步骤1.1，参数的获取

获取的参数包括：低压配电网电压等级U_e，分段母线接线方式，分段母线的编号，消弧线圈编号，消弧线圈调节原理，消弧线圈额定容量，消弧线圈安装位置，分段母线运行方式，消弧线圈运行情况。

某变电站低压配电网电压等级U_e＝35kV；1999年投运，其分段母线接线方式为单母三分段，分段母线的分段编号n分别为1、2和3，即J＝3；消弧线圈编号k分别为1、2，即K＝2；消弧线圈调节原理均为随调试；消弧线圈额定容量为Q₁＝750kVA，Q₂＝750kVA，

消弧线圈安装位置分别为：1号消弧线圈X₁安装于分段母线F₁，2号消弧线圈X₂安装于分段母线F₃，即三段母线的安装信息分别为(1，1，37.11)，(2，0，0)，(3，2，37.11)；分段母线运行方式均为并列运行，即N^*＝{N_n}＝{1，0，0}；消弧线圈运行情况均为投入运行，即Y₁＝Y₂＝1。

步骤2，判断变电站当前运行工况下消弧线圈的连接情况

根据步骤1的数据，当前运行方式下第k台消弧线圈输出的最大感性电流

分别为：

则：连接集合LZ^*＝{(1，1，37.11)，(2，0，0)，(3，2，37.11)}。

步骤3，测试当前运行工况下的电容电流值

三段母线并列运行，仅需要在分段母线1处测试；利用电容电流测试仪测试得到测试位置(1，1)的电容电流值

则：CS^*＝{(1，1，96.12)}。

步骤4，判断当前运行工况下消弧线圈配置是否满足补偿要求

三段母线并列运行，则：

则：

由于υ¹＜5％，判断为：该运行工况下，补偿容量不足；执行步骤6；

步骤6：改变运行方式，并检验消弧线圈的自适应能力

获取当前运行方式下的运行方式集合N^*＝{N_n}＝{1，0，0}，存在N_n＝0的情况；

沟通调度部门后，做出二种预设运行方式：A)三段母线分列运行：B)相邻两段母线并列运行；即M＝2。步骤2到4中的计算量均加带角标“(m)”，已做区分。

A)三段母线可以分列运行：

预设运行方式一所述的运行方式下，分段母线运行方式均为分列运行，即预设运行方式集合

其余信息不变。

重新返回步骤2进行运算。

步骤2，判断变电站当前运行工况下消弧线圈的连接情况；

连接集合

步骤3，测试当前运行工况下的电容电流值

三段母线分列运行，需要在分段母线F₁、分段母线F₂、分段母线F₃处测试；各测试位置(1，1)、(2，2)、(3，3)的电容电流值分别：28.71A，25.60A和36，31A。

则：测试集合

步骤4，判断当前运行工况下消弧线圈配置是否满足补偿要求；

n＝1时，

n＝2时，

n＝3时，

则

和

分段母线F2无消弧线圈，不作计算。

和

由于

判断为：该运行工况下，消弧线圈满足补偿要求；

分段母线2需要增加消弧线圈3；

由于

判断为：该运行工况下，消弧线圈不满足补偿要求；即该运行方式下，需要更换消弧线圈2；

步骤7：计算增容消弧线圈的容量

在三段分段母线分列运行的情况下，增加3号消弧线圈X₃₍₁₎的增容容量计算值为：

消弧线圈X₂₍₁₎的增容容量计算值为：

至此，合理性判断结束。

B)相邻两段母线并列运行

相邻两段母线并列运行；预设运行方式一中，消弧线圈1满足运行要求，所以选择分段母线F₁分列运行、分段母线F₂和F₃并列运行进行步骤6所述的自适应性核算；

执行步骤1至步骤4：

步骤1，参数的获取与设定；

根据分段母线F₁分列运行，分段母线F₂、分段母线F₃并列运行的运行方式集合

其他信息不变。

步骤2，判断变电站当前运行工况下消弧线圈的连接情况；

连接集合

步骤3，测试当前运行工况下的电容电流值；

需要在分段母线F₁、分段母线F₂处测试；测试位置(1，1)和(2，2)的电容电流值

则：测试集合

步骤4，判断当前运行工况下消弧线圈配置的合理性；

n＝1时，

由于分段母线1分列运行，与预设运行方式一相同；

n＝2时，分段母线F₂和F₃并列：

则：

即需要补偿的电容电流差值。

步骤7：计算增容消弧线圈的容量；

消弧线圈1满足补偿要求，无需改变；

分段母线F₂与分段母线F₃并列运行情况下，尽量保留原已安装的2号消弧线圈X₂，通过配置合理的新增3号消弧线圈X₃₍₂₎来满足该运行要求：

特别地，所述步骤7中计算消弧线圈容量中，消弧线圈新增或者增容改造时，消弧线圈容量选取时应兼顾考虑并列和分列两种运行方式，在经济技术合理的前提下，选择配置二者中容量大的消弧线圈。

据此，预设运行方式一，2号消弧线圈增容容量计算值为698kVA，3号消弧线圈容量计算值990.59kVA；预设运行方式二，2号消弧线圈保留不变，3号消弧线圈容量计算值1087.4kVA；

综上，就仅更换消弧线圈选择问题而言，比较后按照工程改造工作量，建议选择上述核算过程的“预设运行方式二”，按照设计选型要求，新增3号消弧线圈的容量可选择1100kVA或者1200kVA两个系列产品。

全部计算过程结束。

Claims (1)

1.一种运行变电站消弧线圈配置和运行合理性的判断方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，参数的获取与设定

步骤1.1，参数的获取

获取的参数包括：低压配电网电压等级U_e，分段母线接线方式，分段母线的编号，消弧线圈编号，消弧线圈调节原理，消弧线圈额定容量，消弧线圈安装位置，分段母线运行方式，消弧线圈运行情况；

步骤1.2，参数的设定

(1)设变电站低压侧母线分段数量为J段，将J段分段母线中的任意一段分段母线记为分段母线F_n，其中，n为分段母线的序号，n＝1，...，J，J≤4；

(2)设变电站低压侧母线上共配置K个消弧线圈，K≤J，将K个消弧线圈中的任意一个记为消弧线圈X_k，其中k为消弧线圈的序号，k＝1，...，K；将消弧线圈X_k的额定容量记为Q_k、额定容量下消弧线圈X_k输出的最大感性电流记为额定感性电流I_{L max-k}，

(3)如消弧线圈X_k安装于分段母线F_n，将该分段母线F_n的安装信息记为安装信息Z(n，k，I_{L max-k})；特别地，当分段母线F_n未安装消弧线圈时，则该安装信息记为Z(n，0，0)；

(4)所述分段母线F_n的运行方式包括并列运行或分列运行，将分段母线F_n的运行方式记为分段母线运行方式N_n，分段母线运行方式N_n的值，按照以下方式确定：

分段母线F₁的分段母线运行方式N₁＝1；

当分段母线F_n为分列运行时，N_n＝1；

当分段母线F_n与分段母线F_n+1并列运行时，N_n＝1，N_n+1＝0；

当分段母线F_n、分段母线F_n+1、分段母线F_n+2并列运行时，N_n＝1，N_n+1＝0，N_n+2＝0；

将低压侧母线上J段分段母线运行方式N_n的集合记为运行方式集合N^*，N^*＝{N₁，...，N_n，...，N_J}；

(5)所述消弧线圈X_k的运行情况用消弧线圈运行Y_k表示，消弧线圈运行Y_k的值按照以下方式确定：

若消弧线圈X_k未投入运行，Y_k＝0；

若消弧线圈X_k投入运行，Y_k＝1；

步骤2，判断变电站当前运行工况下消弧线圈的连接情况

将当前运行工况下，安装于分段母线F_n上的消弧线圈X_k输出的最大感性电流，记为最大感性电流

对J段分段母线中的每一段分段母线F_n，依次从安装信息Z(n，k，I_{L max-k})中得到配置的消弧线圈的序号k及额定感性电流I_{L max-k}，并将I_{L max-k}赋值于

得到n个最大感性电流

将当前运行工况下分段母线F_n的安装信息记为当前电气位置信息

将J段分段母线的当前电气位置信息

的集合记为连接集合LZ^*，

步骤3，测试当前运行工况下测试点的电容电流值

步骤3.1，设在变电站低压侧母线上共有D个测试点，将其中任意一个测试点记为测试点C_i，i＝1，...，D，其中D≤J；

记当前运行工况下分段母线F_n的测试位置信息为C(n，i)，其中，i表示测试点编号，测试位置信息C(n，i)表示当前运行工况下电容电流测试工作中的第i个测试点在分段母线F_n处，测试位置信息C(n，i)按照以下方式确定：

首先设定分段母线F₁处为第1个电容电流测试点，然后从分段母线F₂到分段母线F_J，依次判断分段母线运行方式N_n的数值：

若N_n＝0，则记为C(n，0)，表示分段母线F_n并列运行，不需进行电容电流测试；

若N_n＝1，则给定一个测试点编号i，并记录当前运行工况下电容电流的测试位置信息C(n，i)；

步骤3.2，根据步骤3.1中所得到的测试位置信息C(n，i)，利用电容电流测试仪对各测试位置信息C(n，i)中的各分段母线F_n进行电容电流测试，得到各分段母线F_n的电容电流值

定义分段母线F_n的测试信息记为

并将J段分段母线的测试信息的集合记为测试集合CS^*，

步骤4，判断当前运行工况下消弧线圈配置是否满足补偿要求

步骤4.1，将消弧线圈的接地残流记为接地残流

消弧线圈的脱谐度记为脱谐度υⁿ，计算公式分别如下：

若连接该消弧线圈的分段母线F_n分列运行，则：

若连接该消弧线圈的分段母线F_n并联运行，则：

其中，

为最大感性电流之和，所述最大感性电流之和

为：各段分段母线F_n并列运行时，所有并列在一起运行的各个分段母线F_n上所连接的所有消弧线圈输出的最大感性电流值

的和；

步骤4.2，对变电站低压侧母线的每一段分段母线F_n，从连接集合LZ^*和运行方式集合N^*中得到配置的消弧线圈的序号k及最大感性电流

分段母线运行方式N_n的数据，并通过分段母线运行方式N_n的数据确定步骤4.1中所述最大感性电流之和

步骤4.3，在当前运行工况下，以分段母线F_n为判断单元，逐个分段母线计算得到接地残流

和脱谐度υⁿ；

从测试集合

中获取D个测试点对应的分段母线F_n的数据，根据步骤4.1给定的公式计算出D个接地残流

和脱谐度υⁿ值；

步骤4.4，判断当前运行工况下消弧线圈配置是否满足补偿要求；

若υⁿ＜5％，认定当前运行工况下，补偿容量不足，执行步骤6；

若υⁿ≥10％，认定当前运行工况下，消弧线圈满足补偿要求，执行步骤5；

若5％≤υⁿ＜10％，认定当前运行工况下，消弧线圈基本满足补偿要求，密切关注电容电流变化情况，并执行步骤5；

步骤5，判断当前运行工况下消弧线圈运行的合理性

对K个消弧线圈中的每一个消弧线圈X_k判断消弧线圈运行的合理性，具体的，从安装信息Z(n，k，I_{L max-k})中获取额定感性电流I_{L max-k}的数据，并判断消弧线圈运行Y_k的状态；

若Y_k＝1，与该消弧线圈X_k对应的

若Y_k＝0，该消弧线圈X_k未投入运行，

将上述数据重新代入步骤4.1的公式进行计算，得到考虑消弧线圈运行方式后连接在分段母线F_n上的消弧线圈X_k的脱谐度并记为第二脱谐度υ′ⁿ：

若υ′ⁿ＜5％，认定由于消弧线圈X_k退出运行，不能满足运行要求，排查消弧线圈X_k退出原因，并执行步骤6；

若υ′ⁿ≥5％，认定满足运行要求，该消弧线圈X_k可退出运行，以规避多台消弧线圈调谐的配合困难；

步骤6：改变运行方式，并检验消弧线圈的自适应能力

定义变电站的各段分段母线F_n调整运行方式后所形成的新的预设运行方式共计M个，将其中任何一种新的预设运行方式的编号记为m，m＝1，...，M，则新的运行方式集合记为预设运行方式集合

获取当前运行方式下的运行方式集合N^*，判断运行方式集合N^*中的所有分段母线的母线运行方式N_n是否均等于1：

1)是，则认定补偿容量不足，需要增容改造，即判断结束；

2)否，则核实N_n＝0的分段母线F_n是否可以调整为N_n＝1，即该分段母线F_n是否可以进行分列运行；

若不可以分列运行，认定补偿容量不足，需要增容改造，即判断结束；

若可以分列运行，即调整该分段母线F_n的运行方式，使其调整后的运行方式N_n＝1，将N_n＝1代入原运行方式集合N^*得到一个新的运行方式集合记为预设运行方式集合

用

取代N^*返回步骤2-步骤4.3计算得到预设脱谐度

并再次进行判断：

若

认定该预设运行工况下，消弧线圈自适应能力不足，需要增容改造；

若

认定该预设运行工况下，消弧线圈自适应能力满足要求，调整运行方式后可满足补偿要求；

至此，运行变电站消弧线圈配置和运行合理性判断结束。

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