CN113608026A - 低压站用交流系统电缆的灵敏度确定方法及装置 - Google Patents

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CN113608026A CN202110869206.8A CN202110869206A CN113608026A CN 113608026 A CN113608026 A CN 113608026A CN 202110869206 A CN202110869206 A CN 202110869206A CN 113608026 A CN113608026 A CN 113608026A
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刘慧林
张超
袁文迁
马鑫晟
黄彬
蔡维
卢毅
谢丽芳
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    • G01R19/155—Indicating the presence of voltage

Abstract

一种低压站用交流系统电缆的灵敏度确定方法及装置，所述方法包括：获取系统参数、变压器参数、线路参数及脱扣器参数；根据原绕组侧短路电流、变压器高压侧电压及变压器低压侧电压，确定系统阻抗；根据变压器低压侧电压、额定容量、额定负载短路损耗及阻抗电压百分值，确定变压器阻抗，根据线路参数，确定电缆阻抗；根据系统阻抗、变压器阻抗及电缆阻抗，确定单相短路电流，根据单相短路电流及脱扣器参数，确定电缆灵敏度。本发明通过对多种参数的准确计算，得到系统电缆的灵敏度，以实现对系统电缆灵敏度的校验，提前预防站用低压交流电缆线路末端电流过低时保护用断路器无法开断的情况，对实际提高站用交流系统的安全性具有指导意义。

Description

低压站用交流系统电缆的灵敏度确定方法及装置
技术领域
本发明涉及低压站用交流系统技术领域，尤指一种低压站用交流系统电缆的灵敏度确定方法及装置。
背景技术
目前，站用交直流系统的线路电缆出现绝缘问题发生金属性短路放电时无法及时发现，一旦发生交流电缆着火，保护用断路器灵敏度不足，无法在短时间内跳开，引发交流电缆起火，威胁同沟敷设的直流电缆安全。目前相关国家标准规定线路末端灵敏度不得低于1.5，但尚无明确的灵敏度计算及校验的方法。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明实施例的主要目的在于提供一种低压站用交流系统电缆的灵敏度确定方法及装置，实现准确的计算系统电缆的灵敏度，便于电缆灵敏度的校验。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种低压站用交流系统电缆的灵敏度确定方法，所述方法包括：
获取系统参数、变压器参数、线路参数及脱扣器参数；其中，所述系统参数包括原绕组侧短路电流，所述变压器参数包括变压器高压侧电压、变压器低压侧电压、额定容量、额定负载短路损耗及阻抗电压百分值；
根据所述原绕组侧短路电流、变压器高压侧电压及变压器低压侧电压，确定系统阻抗；
根据所述变压器低压侧电压、额定容量、额定负载短路损耗及阻抗电压百分值，确定变压器阻抗，并根据所述线路参数，确定电缆阻抗；
根据所述系统阻抗、变压器阻抗及电缆阻抗，确定单相短路电流，并根据所述单相短路电流及所述脱扣器参数，确定电缆灵敏度。
可选的，在本发明一实施例中，所述方法还包括：根据预设灵敏度值，对所述电缆灵敏度进行校验。
可选的，在本发明一实施例中，所述脱扣器参数包括额定电流及整定电流值。
可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述单相短路电流及所述脱扣器参数，确定电缆灵敏度包括：
根据所述单相短路电流及所述整定电流值，确定所述单相短路电流与所述整定电流值的比值，并将所述比值作为电缆灵敏度。
本发明实施例还提供一种低压站用交流系统电缆的灵敏度确定装置，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取系统参数、变压器参数、线路参数及脱扣器参数；其中，所述系统参数包括原绕组侧短路电流，所述变压器参数包括变压器高压侧电压、变压器低压侧电压、额定容量、额定负载短路损耗及阻抗电压百分值；
第一阻抗模块，用于根据所述原绕组侧短路电流、变压器高压侧电压及变压器低压侧电压，确定系统阻抗；
第二阻抗模块，用于根据所述变压器低压侧电压、额定容量、额定负载短路损耗及阻抗电压百分值，确定变压器阻抗，并根据所述线路参数，确定电缆阻抗；
灵敏度模块，用于根据所述系统阻抗、变压器阻抗及电缆阻抗，确定单相短路电流，并根据所述单相短路电流及所述脱扣器参数，确定电缆灵敏度。
可选的，在本发明一实施例中，所述装置还包括：校验模块，用于根据预设灵敏度值，对所述电缆灵敏度进行校验。
可选的，在本发明一实施例中，所述脱扣器参数包括额定电流及整定电流值。
可选的，在本发明一实施例中，所述灵敏度模块还用于根据所述单相短路电流及所述整定电流值，确定所述单相短路电流与所述整定电流值的比值，并将所述比值作为电缆灵敏度。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。
本发明通过对多种参数的准确计算，得到系统电缆的灵敏度，以实现对系统电缆灵敏度的校验，提前预防站用低压交流电缆线路末端电流过低时保护用断路器无法开断的情况，对实际提高站用交流系统的安全性具有指导意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种低压站用交流系统电缆的灵敏度确定方法的流程图；
图2为本发明一具体实施例中某站用交直流系统接线示意图；
图3为本发明实施例一种低压站用交流系统电缆的灵敏度确定装置的结构示意图；
图4为本发明一具体实施例中低压站用交流系统电缆的灵敏度确定装置的结构示意图；
图5为本发明一实施例所提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种低压站用交流系统电缆的灵敏度确定方法及装置。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
如图1所示为本发明实施例一种低压站用交流系统电缆的灵敏度确定方法的流程图，本发明实施例提供的低压站用交流系统电缆的灵敏度确定方法的执行主体包括但不限于计算机。图中所示方法包括：
步骤S1，获取系统参数、变压器参数、线路参数及脱扣器参数；其中，所述系统参数包括原绕组侧短路电流，所述变压器参数包括变压器高压侧电压、变压器低压侧电压、额定容量、额定负载短路损耗及阻抗电压百分值；
步骤S2，根据所述原绕组侧短路电流、变压器高压侧电压及变压器低压侧电压，确定系统阻抗；
步骤S3，根据所述变压器低压侧电压、额定容量、额定负载短路损耗及阻抗电压百分值，确定变压器阻抗，并根据所述线路参数，确定电缆阻抗；
步骤S4，根据所述系统阻抗、变压器阻抗及电缆阻抗，确定单相短路电流，并根据所述单相短路电流及所述脱扣器参数，确定电缆灵敏度。
其中，站用交流系统电缆末端最小短路电流为单相短路电流，当发生低压交流电缆末端金属短路时，保护用断路器应可靠开断，即要求末端单相金属短路电流/断路器瞬时或短延时脱扣定值≥灵敏度系数。在灵敏度计算中，首先确认系统阻抗、电缆阻抗，然后通过等效电路进行短路电流计算，最后根据断路器参数计算灵敏度。
进一步的，低压交流断路器灵敏度校验，是要保证低压交流电缆末端金属短路时，保护用断路器可靠开断。末端最小短路电流为单相短路电流，即要求末端单相金属短路电流/断路器瞬时或短延时脱扣定值≥灵敏度系数，低压系统阻抗主要可分为系统阻抗、变压器阻抗、电缆阻抗。
具体的，单相短路电流计算方法如下所示：
Figure BDA0003188370690000041
Figure BDA0003188370690000042
该公式在灵敏度计算中的取值应满足以下要求：
a)c为电压系数，灵敏度计算单相短路时取，取值应为1.0；
b)Un为相电压，低压站用电系统线电压为380V，则Un应为220；
c)Zph-n为系统相-零阻抗，380V厂用电系统短路电流计算中单相短路电流可直接按相-零回路所形成的阻抗进行计算，主要包括系统阻抗和线路阻抗。
此时，单相短路电流应为：
Figure BDA0003188370690000043
其中Rb、Xb为系统的电阻和电抗，Rl和Xl为线路的电阻和电抗。
(2)系统阻抗计算
系统阻抗计算主要式将站用变压器高压侧电网及变压器阻抗进行等效，包括高压侧系统电抗及变压器阻抗，前者计算方法如式(4)所示：
Figure BDA0003188370690000051
该公式在灵敏度计算中的取值应满足以下要求：
a)Sed为系统短路容量，站用交流系统中应归算到变电站高压侧，为站用交流系统中为原绕组侧短路电流I短路与变压器的绕组额定电压U的乘积；
b)Up为站用变压低压侧电压(kV)。
站用变压器阻抗计算方法如式(5)、(6)、(7)、(8)所示：
Figure BDA0003188370690000052
Figure BDA0003188370690000053
Figure BDA0003188370690000054
Figure BDA0003188370690000055
该公式在灵敏度计算中的取值应满足以下要求：
a)Se为站用变压器额定容量(kVA)；
b)Pd为站用变压器额定负载的短路损耗(W)，可通过铭牌或变压器能效限定值查出；
c)Ud％为阻抗压降，可通过铭牌查出；
d)Up为站用变压低压侧电压(kV)；
e)Ux％为电抗压降，可通过铭牌查出。
(3)电缆阻抗计算
站用电系统电缆阻抗计算如式(9)所示：
Figure BDA0003188370690000056
该公式在灵敏度计算中的取值应满足以下要求：
a)站用交流系统电缆为圆形导体电缆，正序和负序阻抗相等；
b)应考虑温度对导体电阻的影响，计算电阻参数时应在该公式基础上乘以了1.5的温度系数；
c)有不同的电缆型号串接时，分别进行计算求和。
通过电缆材料、芯数，截面积等参数查询Z(1)N和Z(0)N。
作为本发明的一个实施例，方法还包括：根据预设灵敏度值，对所述电缆灵敏度进行校验。
其中，预设灵敏度值可为业内规定值1.5，将电缆灵敏度与预设灵敏度进行比对，若小于预设灵敏度值，则系统电缆的灵敏度不合格，若不小于预设灵敏度值，则系统电缆的灵敏度合格。
作为本发明的一个实施例，脱扣器参数包括额定电流及整定电流值。
在本实施例中，根据所述单相短路电流及所述脱扣器参数，确定电缆灵敏度包括：根据所述单相短路电流及所述整定电流值，确定所述单相短路电流与所述整定电流值的比值，并将所述比值作为电缆灵敏度。
在本发明一具体实施例中，如图2所示为某站用交直流系统接线示意图，图中所示系统的相关参数如表1所示。
表1
Figure BDA0003188370690000061
以某变电站用交直流系统中央配电屏馈线断路器灵敏度校核为例进行说明。线路结构、电压等级等信息如表1所示，参照上述流程，计算系统阻抗、变压器阻抗、线路电缆阻抗等参数，确定线路用断路器灵敏度。
(1)系统阻抗计算，根据公式(4)：
Figure BDA0003188370690000071
(2)变压器阻抗计算，根据公式(5)到(8)：
Figure BDA0003188370690000072
Figure BDA0003188370690000073
Figure BDA0003188370690000074
Figure BDA0003188370690000075
(3)电缆阻抗计算：根据电缆参数查询相关数据，电缆正序零序电阻相等，每米正序短路电阻和短路电抗分别为0.146mΩ/m和0.071mΩ/m，相零电阻和相零电抗分别为0.596mΩ/m和0.161mΩ/m。
Z＝105·0.596+j105·0.161＝62.6+16.9jmΩ
(4)灵敏度校验，根据公式(3)进行计算，该条电缆的单相短路电流为：
Figure BDA0003188370690000076
末端断路器整定电流为2500A，灵敏度系数为3031/2500＝1.214，按照预设灵敏度值，例如国家标准(GB50054-2011)要求为不应小于1.5，该条电缆灵敏度不合格。
本发明通过对多种参数的准确计算，得到系统电缆的灵敏度，以实现对系统电缆灵敏度的校验，提前预防站用低压交流电缆线路末端电流过低时保护用断路器无法开断的情况，对实际提高站用交流系统的安全性具有指导意义。
如图3所示为本发明实施例一种低压站用交流系统电缆的灵敏度确定装置的结构示意图，图中所示装置包括：
数据获取模块10，用于获取系统参数、变压器参数、线路参数及脱扣器参数；其中，所述系统参数包括原绕组侧短路电流，所述变压器参数包括变压器高压侧电压、变压器低压侧电压、额定容量、额定负载短路损耗及阻抗电压百分值；
第一阻抗模块20，用于根据所述原绕组侧短路电流、变压器高压侧电压及变压器低压侧电压，确定系统阻抗；
第二阻抗模块30，用于根据所述变压器低压侧电压、额定容量、额定负载短路损耗及阻抗电压百分值，确定变压器阻抗，并根据所述线路参数，确定电缆阻抗；
灵敏度模块40，用于根据所述系统阻抗、变压器阻抗及电缆阻抗，确定单相短路电流，并根据所述单相短路电流及所述脱扣器参数，确定电缆灵敏度。
其中，站用交流系统电缆末端最小短路电流为单相短路电流，当发生低压交流电缆末端金属短路时，保护用断路器应可靠开断，即要求末端单相金属短路电流/断路器瞬时或短延时脱扣定值≥灵敏度系数。在灵敏度计算中，首先确认系统阻抗、电缆阻抗，然后通过等效电路进行短路电流计算，最后根据断路器参数计算灵敏度。
进一步的，低压交流断路器灵敏度校验，是要保证低压交流电缆末端金属短路时，保护用断路器可靠开断。末端最小短路电流为单相短路电流，即要求末端单相金属短路电流/断路器瞬时或短延时脱扣定值≥灵敏度系数，低压系统阻抗主要可分为系统阻抗、变压器阻抗、电缆阻抗。
具体的，系统阻抗、变压器阻抗、电缆阻抗、单相短路电流及电缆灵敏度的计算可参照公式(1)-公式(9)。
作为本发明的一个实施例，如图4所示，所述装置还包括：校验模块50，用于根据预设灵敏度值，对所述电缆灵敏度进行校验。
作为本发明的一个实施例，所述脱扣器参数包括额定电流及整定电流值。
在本实施例中，所述灵敏度模块还用于根据所述单相短路电流及所述整定电流值，确定所述单相短路电流与所述整定电流值的比值，并将所述比值作为电缆灵敏度。
基于与上述一种低压站用交流系统电缆的灵敏度确定方法相同的申请构思，本发明还提供了上述一种低压站用交流系统电缆的灵敏度确定装置。由于该一种低压站用交流系统电缆的灵敏度确定装置解决问题的原理与一种低压站用交流系统电缆的灵敏度确定方法相似，因此该一种低压站用交流系统电缆的灵敏度确定装置的实施可以参见一种低压站用交流系统电缆的灵敏度确定方法的实施，重复之处不再赘述。
本发明通过对多种参数的准确计算，得到系统电缆的灵敏度，以实现对系统电缆灵敏度的校验，提前预防站用低压交流电缆线路末端电流过低时保护用断路器无法开断的情况，对实际提高站用交流系统的安全性具有指导意义。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。
如图5所示，该电子设备600还可以包括：通信模块110、输入单元120、音频处理单元130、显示器160、电源170。值得注意的是，电子设备600也并不是必须要包括图5中所示的所有部件；此外，电子设备600还可以包括图5中没有示出的部件，可以参考现有技术。
如图5所示，中央处理器100有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置，该中央处理器100接收输入并控制电子设备600的各个部件的操作。
其中，存储器140，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述与失败有关的信息，此外还可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器100可执行该存储器140存储的该程序，以实现信息存储或处理等。
输入单元120向中央处理器100提供输入。该输入单元120例如为按键或触摸输入装置。电源170用于向电子设备600提供电力。显示器160用于进行图像和文字等显示对象的显示。该显示器例如可为LCD显示器，但并不限于此。
该存储器140可以是固态存储器，例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、SIM卡等。还可以是这样的存储器，其即使在断电时也保存信息，可被选择性地擦除且设有更多数据，该存储器的示例有时被称为EPROM等。存储器140还可以是某种其它类型的装置。存储器140包括缓冲存储器141(有时被称为缓冲器)。存储器140可以包括应用/功能存储部142，该应用/功能存储部142用于存储应用程序和功能程序或用于通过中央处理器100执行电子设备600的操作的流程。
存储器140还可以包括数据存储部143，该数据存储部143用于存储数据，例如联系人、数字数据、图片、声音和/或任何其他由电子设备使用的数据。存储器140的驱动程序存储部144可以包括电子设备的用于通信功能和/或用于执行电子设备的其他功能(如消息传送应用、通讯录应用等)的各种驱动程序。
通信模块110即为经由天线111发送和接收信号的发送机/接收机110。通信模块(发送机/接收机)110耦合到中央处理器100，以提供输入信号和接收输出信号，这可以和常规移动通信终端的情况相同。
基于不同的通信技术，在同一电子设备中，可以设置有多个通信模块110，如蜂窝网络模块、蓝牙模块和/或无线局域网模块等。通信模块(发送机/接收机)110还经由音频处理器130耦合到扬声器131和麦克风132，以经由扬声器131提供音频输出，并接收来自麦克风132的音频输入，从而实现通常的电信功能。音频处理器130可以包括任何合适的缓冲器、解码器、放大器等。另外，音频处理器130还耦合到中央处理器100，从而使得可以通过麦克风132能够在本机上录音，且使得可以通过扬声器131来播放本机上存储的声音。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种低压站用交流系统电缆的灵敏度确定方法，其特征在于，所述方法包括：
获取系统参数、变压器参数、线路参数及脱扣器参数；其中，所述系统参数包括原绕组侧短路电流，所述变压器参数包括变压器高压侧电压、变压器低压侧电压、额定容量、额定负载短路损耗及阻抗电压百分值；
根据所述原绕组侧短路电流、变压器高压侧电压及变压器低压侧电压，确定系统阻抗；
根据所述变压器低压侧电压、额定容量、额定负载短路损耗及阻抗电压百分值，确定变压器阻抗，并根据所述线路参数，确定电缆阻抗；
根据所述系统阻抗、变压器阻抗及电缆阻抗，确定单相短路电流，并根据所述单相短路电流及所述脱扣器参数，确定电缆灵敏度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据预设灵敏度值，对所述电缆灵敏度进行校验。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱扣器参数包括额定电流及整定电流值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述单相短路电流及所述脱扣器参数，确定电缆灵敏度包括：
根据所述单相短路电流及所述整定电流值，确定所述单相短路电流与所述整定电流值的比值，并将所述比值作为电缆灵敏度。
5.一种低压站用交流系统电缆的灵敏度确定装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取系统参数、变压器参数、线路参数及脱扣器参数；其中，所述系统参数包括原绕组侧短路电流，所述变压器参数包括变压器高压侧电压、变压器低压侧电压、额定容量、额定负载短路损耗及阻抗电压百分值；
第一阻抗模块，用于根据所述原绕组侧短路电流、变压器高压侧电压及变压器低压侧电压，确定系统阻抗；
第二阻抗模块，用于根据所述变压器低压侧电压、额定容量、额定负载短路损耗及阻抗电压百分值，确定变压器阻抗，并根据所述线路参数，确定电缆阻抗；
灵敏度模块，用于根据所述系统阻抗、变压器阻抗及电缆阻抗，确定单相短路电流，并根据所述单相短路电流及所述脱扣器参数，确定电缆灵敏度。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：校验模块，用于根据预设灵敏度值，对所述电缆灵敏度进行校验。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述脱扣器参数包括额定电流及整定电流值。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述灵敏度模块还用于根据所述单相短路电流及所述整定电流值，确定所述单相短路电流与所述整定电流值的比值，并将所述比值作为电缆灵敏度。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4任一项所述方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至4任一项所述方法的计算机程序。
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