CN113904351A - 一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统及方法，包括若干补偿电容器及调度主站，所述补偿电容器分为母线补偿电容器和馈线补偿电容器，配电网母线的每一相分别与其对应的母线补偿电容器的一端连接，和/或配电网馈线的每一相分别与其对应的馈线补偿电容器的一端连接，所述馈线补偿电容器的另一端接地；所述补偿电容器均设置有独立的投切开关；所述调度主站通过远程控制三相补偿电容器的分相投切，实现中压配电网三相对地电容不平衡抑制。

Description

一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统及方法
技术领域
本公开属于对地电容不平衡抑制技术领域，尤其涉及一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
中压配电网(10kV-35kV)广泛采用中性点经消弧线圈接地系统，由于线路换相不充分等原因，会导致配电网正常运行时其各相对地等效电容存在不平衡现象。
发明人发现，对地电容不平衡会导致如下问题：
(1)中性点处的消弧线圈流过电流，配网中性点电压升高，而中性点电压的抬升是检测是否发生单相接地故障的判别依据，因此中压配网单相接地故障检测的准确性很大程度上取决于配网三相对地电容的不平衡程度。
(2)中性点电压长期升高不仅会对变压器带来额外损耗，而且还会使得消弧线圈对故障电流的补偿作用减弱，加深接地故障的危害。
针对线路三相对地电容不平衡引起的中性点电压抬升问题，现有方法主要采用以下方案，林清池等人在文献“35kV网络不平衡电容电流的测试与消除”中采用线路三相间充分换位的方法来消除三相对地电容不平衡及其引起的中性点电压抬升，但是，该方法难以适用于已投运线路；张昭南等人在文献“变压器入口等效电容引起的三相对地电压不平衡的分析及处理”中通过在中性点与地之间接入一个大电容来抑制三相对地电容不平衡引起的中性点电压抬升，但是该方法需要添加一次设备，且会影响消弧线圈的补偿精度；李佳政等人在文献“基于零序电压调控的配电网不平衡过电压抑制方法”中采用在中性点与地之间接入一个逆变电源，通过控制其输出电压来抵消线路三相对地电容不平衡引起的中性点电压抬升，但是，该方法需要添加一次设备，实施复杂且成本高。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提供了一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统及方法，所述方案利用电力系统的中压母线和中压馈线自带的可投切并联补偿电容器，对中压配电网三相对地电容的不平衡进行补偿，使配电网正常运行时中性点电压和流过消弧线圈的电流为零，实现中压配电网三相对地电容不平衡的有效抑制。
根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统，包括若干补偿电容器及调度主站，所述补偿电容器分为母线补偿电容器和馈线补偿电容器，配电网母线的每一相分别与其对应的母线补偿电容器的一端连接，和/或配电网馈线的每一相分别与其对应的馈线补偿电容器的一端连接，所述馈线补偿电容器的另一端接地；所述补偿电容器均设置有独立的投切开关；所述调度主站通过远程控制三相补偿电容器的分相投切，实现中压配电网三相对地电容不平衡抑制。
进一步的，所述调度主站控制所对应补偿电容器每相投入的电容值，其具体计算方式为：
Figure BDA0003349802150000021
其中，U为配电网额定相电压有效值，C为被补偿相原对地电容值，Imax为三相中最大对地电容电流的有效值。
根据本公开实施例的第二个方面，提供了一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制方法，其利用了上述的中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统，所述方法包括：
获取当前配电网标准数据及各相对地电容数据；
基于所述配电网标准数据及对地电容数据，结合补偿电容器投入电容值计算策略，获得各相投入电容值；
基于各相投入电容值，对各相补偿电容器的投切开关进行控制，实现中压配电网三相对地电容不平衡抑制。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
(1)本公开所述方案提供了一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统及方法，所述方案利用电力系统的中压母线或中压馈线自带的可投切并联补偿电容器，对中压配电网三相对地电容的不平衡进行补偿，使配电网正常运行时中性点电压和流过消弧线圈的电流为零，实现中压配电网三相对地电容不平衡的有效抑制。
(2)本公开所述方案利用分散于中压配网各处的补偿电容器补偿线路三相对地电容不平衡，进而抑制其引起的中性点电压抬升，且所述方案不需要添加一次设备就可对三相对地不平衡电容进行动态补偿以抑制其引起的中性点电压抬升，且便于实施。
本公开附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例一中所述的中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统示意图；
图2为本公开实施例一中所述的中压配电网三相对地电容不平衡抑制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一：
本实施例的目的是提供一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统。
本公开所述方案针对中性点经消弧线圈接地的中压配电网的三相对地电容不平衡问题，利用电力系统的中压母线和中压馈线自带的可投切并联补偿电容器补偿中压配电网三相对地电容的不平衡，使配电网正常运行时中性点电压和流过消弧线圈的电流为零。
其中，用于补偿中压配电网三相对地电容不平衡的电容器可以是变电站内中压母线并联补偿电容器，也可以是中压馈线并联补偿电容器；用于补偿中压配电网三相对地电容不平衡的电容器需要具备投切开关，且每相开关需要具备独立操作机构，使得三相电容器可分相投切；用于补偿中压配电网三相对地电容不平衡的电容器同调度主站之间采用5G通讯方式；用于补偿中压配电网三相对地电容不平衡的电容器每相投入的电容值ΔC为：
Figure BDA0003349802150000041
其中，U为配电网额定相电压有效值，C为被补偿相原对地电容值，Imax为三相中最大对地电容电流的有效值，二者可通过三点法测量得到。
具体的，如图1所示，一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统，包括若干补偿电容器及调度主站，所述补偿电容器分为母线补偿电容器和馈线补偿电容器，配电网母线的每一相分别与其对应的母线补偿电容器的一端连接，和/或配电网馈线的每一相分别与其对应的馈线补偿电容器的一端连接，所述馈线补偿电容器的另一端接地；所述补偿电容器均设置有独立的投切开关；所述调度主站通过远程控制三相补偿电容器的分相投切，实现中压配电网三相对地电容不平衡抑制。
进一步的，所述调度主站控制所对应补偿电容器每相投入的电容值，其具体计算方式采用公式(1)。
进一步的，所述母线补偿电容器之间和馈线补偿电容器之间均采用并联方式设置。
进一步的，所述补偿电容器设置有无线传输模块，通过所述无线传输模块与所述调度主站进行通讯。
进一步的，所述无线传输模块为5G通讯模块，相应的所述无线传输模块还可以为4G通讯模块、蓝牙模块以及wifi模块。
进一步的，所述调度主站通过远程控制三相补偿电容器的分相投切，具体包括：
根据计算获得的所对应补偿电容器每相投入的电容值，对配电网三相中的母线补偿电容器进行投切控制，使配电网正常运行时中性点电压和流过消弧线圈的电流为零；
或，
根据计算获得的所对应补偿电容器每相投入的电容值，对配电网三相中的馈线补偿电容器进行投切控制，使配电网正常运行时中性点电压和流过消弧线圈的电流为零；
或，
根据计算获得的所对应补偿电容器每相投入的电容值，对配电网三相中的母线补偿电容器和馈线补偿电容器分别进行投切控制，使配电网正常运行时中性点电压和流过消弧线圈的电流为零。
实施例二：
本实施例的目的是提供一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制方法。
一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制方法，其利用了上述的中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统，所述方法包括：
获取当前配电网标准数据及各相对地电容数据；
基于所述配电网标准数据及对地电容数据，结合补偿电容器投入电容值计算策略，获得各相投入电容值；
基于各相投入电容值，对各相补偿电容器的投切开关进行控制，实现中压配电网三相对地电容不平衡抑制。
进一步的，基于各相投入电容值，对各相补偿电容器的投切开关进行控制，具体包括：
根据计算获得的所对应补偿电容器每相投入的电容值，对配电网三相中的母线补偿电容器进行投切控制，使配电网正常运行时中性点电压和流过消弧线圈的电流为零；
或，
根据计算获得的所对应补偿电容器每相投入的电容值，对配电网三相中的馈线补偿电容器进行投切控制，使配电网正常运行时中性点电压和流过消弧线圈的电流为零；
或，
根据计算获得的所对应补偿电容器每相投入的电容值，对配电网三相中的母线补偿电容器和馈线补偿电容器分别进行投切控制，使配电网正常运行时中性点电压和流过消弧线圈的电流为零。
进一步的，所述补偿电容器投入电容值计算策略，其具体计算方式为：
Figure BDA0003349802150000061
其中，U为配电网额定相电压有效值，C为被补偿相原对地电容值，Imax为三相中最大对地电容电流的有效值，二者可通过三点法测量得到。
进一步的，所述配电网标准数据包括配电网额定相电压有效值。
进一步的，所述各相对地电容数据包括被补偿相原对地电容值及对地电容的电流值。
上述实施例提供的一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统及方法可以实现，具有广阔的应用前景。
本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开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，本公开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。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、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。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统，其特征在于，包括若干补偿电容器及调度主站，所述补偿电容器分为母线补偿电容器和馈线补偿电容器，配电网母线的每一相分别与其对应的母线补偿电容器的一端连接，和/或配电网馈线的每一相分别与其对应的馈线补偿电容器的一端连接，所述馈线补偿电容器的另一端接地；所述补偿电容器均设置有独立的投切开关；所述调度主站通过远程控制三相补偿电容器的分相投切，实现中压配电网三相对地电容不平衡抑制。
2.如权利要求1所述的一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统，其特征在于，所述调度主站控制所对应补偿电容器每相投入的电容值，其具体计算方式为：
Figure FDA0003349802140000011
其中，U为配电网额定相电压有效值，C为被补偿相原对地电容值，Imax为三相中最大对地电容电流的有效值。
3.如权利要求1所述的一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统，其特征在于，所述母线补偿电容器之间和馈线补偿电容器之间均采用并联方式设置。
4.如权利要求1所述的一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统，其特征在于，所述补偿电容器设置有无线传输模块，通过所述无线传输模块与所述调度主站进行通讯。
5.如权利要求1所述的一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统，其特征在于，所述无线传输模块为5G通讯模块。
6.一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制方法，其特征在于，其利用了如权利要求1-5任一项所述的中压配电网三相对地电容不平衡抑制系统，所述方法包括：
获取当前配电网标准数据及各相对地电容数据；
基于所述配电网标准数据及对地电容数据，结合补偿电容器投入电容值计算策略，获得各相投入电容值；
基于各相投入电容值，对各相补偿电容器的投切开关进行控制，实现中压配电网三相对地电容不平衡抑制。
7.如权利要求6所述的一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制方法，其特征在于，所述补偿电容器投入电容值计算策略，其具体计算方式为：
Figure FDA0003349802140000021
其中，U为配电网额定相电压有效值，C为被补偿相原对地电容值，Imax为三相中最大对地电容电流的有效值。
8.如权利要求6所述的一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制方法，其特征在于，所述母线补偿电容器之间和馈线补偿电容器之间均采用并联方式设置。
9.如权利要求6所述的一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制方法，其特征在于，所述配电网标准数据包括配电网额定相电压有效值。
10.如权利要求6所述的一种中压配电网三相对地电容不平衡抑制方法，其特征在于，所述各相对地电容数据包括被补偿相原对地电容值及对地电容的电流值。
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