[發(fā)明專利]一種用于變壓器中線電流抑制裝置的可靠性分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110284781.8
• 申請日: 2011-09-23
• 公開（公告）號: CN102375108A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設計）人: 周軍;范康林;范炯
• 申請（專利權）人: 四川省電力公司自貢電業(yè)局
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R19/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 舒啟龍

1.一種用于變壓器中線電流抑制裝置的可靠性分析方法，其特征是，通過電流傳感器和電壓傳感器采集線路運行電壓電流信號，由線路監(jiān)測終端及通信單元預處理，然后傳入PC機及GPRS終端，PC機利用設置的補償方法依據(jù)采集量確定補償量，并計算補償后變壓器中線電流，經(jīng)過統(tǒng)計分析確定變壓器中線電流抑制裝置的可靠性；實現(xiàn)步驟如下：

a、在變壓器出線側安裝電壓、電流傳感器，傳感器采集線路中電壓電流信號經(jīng)過甄別及轉換電路到中央處理器，中央處理器依據(jù)采集信號進行判斷變壓器是否正常運行，即有無過電壓，過電流現(xiàn)象，并確定正常運行時變壓器輸出端三相有功電流I′_pa、I′_pb、I′_pc，無功電流I′_qa、I′_qb、I′_qc；設定數(shù)據(jù)總采集次數(shù)為N，采集間隔為t，將每次采集的三相變壓器輸出端有功電流及無功電流，存入數(shù)組Dn′，并將N次總采集數(shù)據(jù)D送入上位PC機處理，Dn′與D數(shù)據(jù)格式如下所示：

D_n′＝{I′_pa?I′_pb?I′_pc?I′_qa?I′_qb?I′_qc}^T

D＝{D₁...D_n...D_N}

其中，n的范圍屬于[0?N]；

b、根據(jù)無功補償量及線路中實際電流電壓I′_pa、I′_pb、I′_pc、I′_qa、I′_qb、I′_qc、U′，確定線路中無功補償后電網(wǎng)中有功電流I_pa、I_pb、I_pc，無功電流I_qa、I_qb、I_qc的影響，計算公式：

Ipa=Ipa′+123U′(QcaΔ-QabΔ)]]>

Ipb=Ipb′+123U′(QabΔ-QbcΔ)]]>

Ipc=Ipc′+123U′(QbcΔ-QcaΔ)]]>

Iqa=Iqa′+12U′(QcaΔ+QabΔ)+QaYU′]]>

Iqb=Iqb′+12U′(QabΔ+QbcΔ)+QbYU′]]>

Iqc=Iqc′+12U′(QbcΔ+QcaΔ)+QcYU′]]>

c、設置中線電流抑制裝置的補償范圍，并確定實際補償量；確定中性線電流抑制的無功補償量的計算公式為：

目標函數(shù)：

minf(X)＝ω|I₀|²+|I₂|²+|Im(I₁)|²

其中，I₀為補償后零序電流，Im(I₁)為補償后正序分量虛部，I₂為補償前負序分量，為權函數(shù)，且權函數(shù)設置為大于0的數(shù)；通過調節(jié)權函數(shù)確定中線電流抑制的優(yōu)先性；I₀、I₁、I₂計算公式為：

I0=(Ipa+jIqa)+α2(Ipb+jIqb)+α(Ipc+jIqc)3]]>

I1=(Ipa+jIqa)+(Ipb+jIqb)+(Ipc+jIqc)3]]>

I2=(Ipa+jIqa)+α(Ipb+jIqb)+α2(Ipc+jIqc)3]]>

其中，α=-12+j32;]]>

約束條件的確定：

1)設置的補償范圍：

-α1≤QabΔ≤β1;]]>-α1≤QbcΔ≤β1;]]>-α1≤QcaΔ≤β1;]]>

-α2≤QaY≤β2;]]>-α2≤QbY≤β2;]]>-α2≤QcY≤β2;]]>

其中，為AB相間無功補償量，為BC相間無功補償量，為CA相間無功補償量，為A相與地之間無功補償量，為B相與地之間無功補償量，為C相與地之間無功補償量，α₁為最大相間感性無功補償，其值為負；α₂為最大相對地感性無功補償，其值為負；β₁為最大相間容性無功補償，其值為正；β₂為最大相對地容性無功補償，其值為正；

2)無功補償約束條件，具體要求可根據(jù)變壓器實際運行情況，通常以輸出感性無功為主：

Iqa′≤Iqa=Iqa′+12U′(QcaΔ+QabΔ)+QaYU′≤0]]>

Iqb′≤Iqb=Iqb′+12U′(QabΔ+QbcΔ)+QbYU′≤0]]>

Iqc′≤Iqc=Iqc′+12U′(QbcΔ+QcaΔ)+QcYU′≤0]]>

其中，電壓幅值U′為220V；

3)有功轉移約束條件：

0≤(Ip-Ip*)≤Ip′-Ip*,Ip′-I*≥00≥(Ip-Ip*)≥Ip′-Ip*,Ip′-I*<0]]>

其中，Ip*=Ipa′+Ipb′+Ipc′3]]>為有功電流的平均值；

4)中線電流約束條件

由于補償?shù)闹饕繕耸菍崿F(xiàn)中線電流治理，為確保補償后中線電流不增加，設零序電流滿足約束條件如下式所示：

|I₀|²≤|I′₀|²

式中，|I′₀|為補償前零序電流的模，|I₀|為補償后零序電流的模；

d、根據(jù)補償裝置實際補償量與負荷側電流確定補償后三相電流，從而獲得對第n次采集量補償后變壓器的二次側的中線電流，計算公式為：

I₍₀₎＝(I_pa+jI_qa)+α²(I_pb+jI_qb)+α(I_pc+jI_qc)

可靠性的判定依據(jù)：

1)由于目標函數(shù)非0，說明變壓器補償后零序電流，正序分量虛部，負序分量不趨于0；目標函數(shù)越大，補償裝置欠補償越嚴重；設目標函數(shù)控制量K1，當目標函數(shù)的值小于K1時，電流零序分量，負序分量，正序分量虛部趨于0，此時補償裝置不欠補償；統(tǒng)計目標函數(shù)大于K1時出現(xiàn)次數(shù)，確定其占總采樣次數(shù)N的比例M；

2)實際中，通過靜止無功補償裝置不能完全達到中線電流為0及無功補償趨于0，只能達到降低中線電流和無功電流，設中線電流治理后控制量為K2與功率因控制量K3，當目標函數(shù)超過K1時，判斷變壓器中線電流及功率因數(shù)是否超過控制量K2與K3，超過則補償裝置不可靠；

可靠性分析：

設置可靠性要求值Km，當M小于或等于Km，且目標函數(shù)超出閥值時中線電流保持在閥值K2內且功率因數(shù)在K3以上，說明補償裝置能夠有效抑制變壓器中線電流，且工作穩(wěn)定性高，具有一定可靠性；對于能否全電容補償?shù)呐袆e則通過設置補償范圍從0到無窮大，判斷該種情況下補償是否可靠判斷采用全電容補償是否滿足補償要求。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于變壓器中線電流抑制裝置的可靠性分析方法，其特征在于，所述線路監(jiān)測終端及通訊單元包括電流傳感器(11)、電壓傳感器(12)、信號濾波放大及轉換電路(13)、中央處理器(14)、現(xiàn)場端GPRS通訊模塊(15)及采集及通訊單元的電源(16)；所述電流傳感器(11)、電壓傳感器(12)采集線路電壓電流信號，其輸出端和信號濾波放大及轉換電路(13)的輸入端相連，信號濾波放大及轉換電路(13)的輸出端與中央處理器(14)的輸入端相連，中央處理器(14)的輸出端和現(xiàn)場端GPRS通訊模塊(15)相連，采集及通訊單元的電源(16)與信號濾波放大及轉換電路(13)、中央處理器(14)、現(xiàn)場端GPRS通訊模塊(15)的電源端相連；

所述PC機及GPRS終端由GPRS終端(17)和PC機(18)組成，GPRS終端(17)的輸入端與PC機(18)的串口相連。