一種輸電線節(jié)能安全運(yùn)行系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)一種輸電線節(jié)能安全運(yùn)行系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國目前輸電系統(tǒng)，存在著供電半徑大、季節(jié)性負(fù)荷變動大、線路無功損耗大、功 率因數(shù)低、無功功率不能就地平衡等問題，特別是由于工業(yè)生產(chǎn)中大量的非線性、沖擊性和 波動性負(fù)荷的存在給電網(wǎng)帶來了日益嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題，嚴(yán)重的影響了電網(wǎng)的電壓穩(wěn) 定，威脅輸電線和用戶設(shè)備的正常運(yùn)行。
[0003] Ξ相不平衡作為電能質(zhì)量中的重點問題之一，也受到了廣泛的關(guān)注，目前對于由 Ξ相不平衡造成的輸電線損耗增量的計算方法已有較為成熟的研究，但關(guān)于將運(yùn)些損耗增 量在負(fù)荷側(cè)進(jìn)行合理分配的研究還較為匿乏，且存在W下缺陷： 傳統(tǒng)不平衡度的定義只考慮了電壓，沒有考慮電流。雖然電流可W通過電壓與阻抗參 數(shù)求得，但是在不同環(huán)境、不同時間、不同運(yùn)行狀況下阻抗參數(shù)可能有很大變化，所W只考 慮電壓的不平衡程度完全無法反應(yīng)電流不平衡。
[0004] 此外，隨著分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，越來越多的分布式電源(DG)接入輸電線或構(gòu) 成微網(wǎng)后接入輸電線并網(wǎng)運(yùn)行，運(yùn)將導(dǎo)致輸電線的分支數(shù)量進(jìn)一步增加，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加復(fù) 雜，因此會增大故障發(fā)生概率。分布式電源的接入使得輸電線有傳統(tǒng)的福射型網(wǎng)絡(luò)變?yōu)槎?端電源網(wǎng)絡(luò)，不僅網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生了改變，由于DG的存在使得故障發(fā)生后電氣量變化 規(guī)律更加復(fù)雜，運(yùn)給輸電線的故障檢測和隔離帶來更大的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種輸電線節(jié)能安全運(yùn)行系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)，可W及 時準(zhǔn)確的檢測輸電線的線路損耗增量和故障情況，實現(xiàn)輸電線路節(jié)能安全運(yùn)行。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，發(fā)明提供一種輸電線節(jié)能安全運(yùn)行系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括： 第一電壓采樣模塊，用于實時采集輸電線的多點的電壓信息和位置信息，包括輸電線 的首末端電壓信息和位置信息； 第一電流采樣模塊，用于實時采集輸電線的多點的電壓信息和位置信息，包括輸電線 的首末端電流信息和位置信息； 第二電壓采集模塊，用于實時采集發(fā)電設(shè)備的電壓信息和位置信息； 第二電流采集模塊，用于實時采集發(fā)電設(shè)備的電流信息和位置信息； 發(fā)電設(shè)備，用于向輸電線提供有功和無功功率； 變壓器，用于調(diào)節(jié)發(fā)電設(shè)備向輸電線輸出的電壓； 損耗增量分配模塊，用于將輸電線的Ξ相不平衡線路損耗增量進(jìn)行分配，W保持輸電 線路的平衡運(yùn)行； 故障報警顯示模塊，用于顯示輸電線路故障報警信息； 輸電線損耗和故障監(jiān)控裝置，包括:信號獲取單元、線損計算單元、故障識別單元和故 障報警單元，其中： 信號獲取單元分別從第一電壓采樣模塊、第一電流采樣模塊、第二電壓采樣模塊、第二 電流采樣模塊獲取相關(guān)電壓、電流信號，并把相應(yīng)信號發(fā)送給故障識別單元和線損計算單 元； 故障識別單元與故障報警單元相連接； 線損計算單元和損耗增量模塊分配模塊連接。
[0007]優(yōu)選的，所述線損計算單元，計算并分配Ξ相不平衡時的輸電線損耗增量，具體計 算方式如下： (1) 確定輸電線因 Ξ相不平衡造成的總損耗增量AP; (2) 確定輸電線Ξ相不平衡時各負(fù)荷的功率不平衡度參數(shù)UP化1，該各負(fù)荷的功率不平 衡度參數(shù)UP化1均按W下功率不平衡度參數(shù)IPR公式計算：
式中：s+=3v+r，其中r和r分別為負(fù)荷所在線路的負(fù)荷側(cè)的電壓和電流正序部分的 有效值，該正序部分可W被測量得到，也可W通過已有公式計算得到，其計算原理同下文提 到的正序電流分量Ii;e+為V+和Γ的相角差；
該式中有效視在功率Se = 3VeIe，其中Ve為負(fù)荷所在線路的負(fù)荷側(cè)的等效電壓，為線電壓等效值，le為負(fù)荷所在線路的 負(fù)荷側(cè)的等效電流，為線電流等效值； (3) 根據(jù)所述總損耗增量Δ P和各負(fù)荷的功率不平衡度參數(shù)UP化1按照下述公式計算各 負(fù)荷的損耗增量A Pi，其公式為：
N為負(fù)荷數(shù)量； (4) 按照所述各負(fù)荷的損耗增量Δ Pi對輸電線Ξ相不平衡時的輸電線損耗增量進(jìn)行分 配，即將輸電線Ξ相不平衡時的輸電線損耗增量按照所述各負(fù)荷的損耗增量A Pi對應(yīng)分配 給各負(fù)荷。
[000引優(yōu)選的，所述故障識別單元包括： 第一識別子單元，用于提取并識別來自信號獲取單元的輸電電流信息； 第二識別子單元，用于提取并識別來自信號獲取單元的輸電電流位置信息； 判斷單元，用于判斷所獲取的所述電流信息是否位于預(yù)設(shè)數(shù)值范圍之外，若是，所述信 號處理器發(fā)出報警指令和所述位置信息至所述故障報警單元，W使所述故障報警單元，將 所述位置信息發(fā)送給故障報警模塊，W顯示對應(yīng)的支路發(fā)生故障。
[0009]優(yōu)選的，所述判斷子單元包括:濾波器，用于通過預(yù)設(shè)的帶通濾波器對所獲取的所 述電流信息濾波，得到位于所述帶通濾波器的高端截止頻率和低端截止頻率之間的剩余的 電流信息;第一計算子器，用于對所述的剩余的電流信息作傅里葉變化，獲取所述的剩余的 電流信息的頻率響應(yīng);第二計算器，用于獲取所述的剩余的電流信息的頻率響應(yīng)的均值;邏 輯運(yùn)算器，用于判斷所述均值是否大于預(yù)設(shè)數(shù)值。
[0010] 優(yōu)選的，所述信號獲取單元通過無線網(wǎng)絡(luò)獲取經(jīng)所述各種電壓信息、電流信息和 位置信息。
[0011] 本發(fā)明提供的一種輸電線節(jié)能安全運(yùn)行系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：（0可W基于實時獲 取的輸電線的多個節(jié)點的電壓電流信息，實時分析判斷輸電線當(dāng)前的線路損耗狀態(tài)W及故 障情況。（2)可W實時報警顯示故障的位置，并且可W在Ξ性不平衡運(yùn)行狀態(tài)下，合理分配 線損增量，使得輸電線節(jié)能安全的運(yùn)行。
【附圖說明】
[0012] 圖1示出了本發(fā)明的一種輸電線節(jié)能安全運(yùn)行系統(tǒng)的框圖； 圖2示出本發(fā)明的了一種節(jié)能型輸電線損耗和故障檢測方法。
【具體實施方式】
[0013] 圖1示出了一種輸電線節(jié)能安全運(yùn)行系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括： 第一電壓采樣模塊1，用于實時采集輸電線10的多點的電壓信息和位置信息，包括輸電 線10的首末端電壓信息和位置信息； 第一電流采樣模塊2,用于實時采集輸電線10的多點的電壓信息和位置信息，包括輸電 線10的首末端電流信息和位置信息； 第二電壓采集模塊6，用于實時采集發(fā)電設(shè)備8的電壓信息和位置信息； 第二電流采集模塊7，用于實時采集發(fā)電設(shè)備8的電流信息和位置信息； 發(fā)電設(shè)備8,用于向輸電線提供有功和無功功率； 變壓器9,用于調(diào)節(jié)發(fā)電設(shè)備向輸電線10輸出的電壓； 損耗增量分配模塊5，用于將輸電線的Ξ相不平衡線路損耗增量進(jìn)行分配，W保持輸電 線路的平衡運(yùn)行； 故障報警顯示模塊4，用于顯示輸電線路故障報警信息； 輸電線損耗和故障監(jiān)控裝置3,包括:信號獲取單元31、線損計算單元32、故障識別單元 33和故障報警單元34,其中： 信號獲取單元31分別從第一電壓采樣模塊1、第一電流采樣模塊2、第二電壓采樣模塊 6、第二電流采樣模塊7獲取相關(guān)電壓、電流信號，并把相應(yīng)信號發(fā)送給故障識別單元33和線 損計算單元32; 故障識別單元33與故障報警單元34相連接； 線損計算單元32和損耗增量模塊分配模塊4連接。
[0014] 優(yōu)選的，所述線損計算單元，計算并分配Ξ相不平衡時的輸電線損耗增量，具體計 算方式如下： (1) 確定輸電線因 Ξ相不平衡造成的總損耗增量AP; (2) 確定輸電線Ξ相不平衡時各負(fù)荷的功率不平衡度參數(shù)UP化1，該各負(fù)荷的功率不平 衡度參數(shù)UP化1均按W下功率不平衡度參數(shù)IPR公式計算：
式中：s+=3v+r，其中r和r分別為負(fù)荷所在線路的負(fù)荷側(cè)的電壓和電流正序部分的 有效值，該正序部分可w被測量得到，也可w通過已有公式計算得到，其計算原理同下文提 到的正序電流分量ii;e+為r和r的相角差；
該式中有效視在功率Se= 3VeIe，其中Ve為負(fù)荷所在線路的負(fù)荷側(cè)的等效電壓，為線電壓等效值，le為負(fù)荷所在線路的 負(fù)荷側(cè)的等效電流，為線電流等效值； (3) 根據(jù)所述總損耗增量Δ P和各負(fù)荷的功率不平衡度參數(shù)UP化1按照下述公式計算各 負(fù)荷的損耗增量A Pi，其公式為：
N為負(fù)荷數(shù)量； (4) 按照所述各負(fù)荷的損耗增量Δ Pi對輸電線Ξ相不平衡時的輸電線損耗增量進(jìn)行分 配，即將輸電線Ξ相不平衡時的輸電線損耗增量按照所述各負(fù)荷的損耗增量A Pi對應(yīng)分配 給各負(fù)荷。
[0015] 優(yōu)選的，所述故障識別單元33包括： 第一識別子單元，用于提取并識別來自信號獲取單元的輸電電流信息； 第二識別子單元，用于提取并識別來自信號獲取單元的輸電電流位置信息； 判斷單元，用于判斷所獲取的所述電流信息是否位于預(yù)設(shè)數(shù)值范圍之外，若是，所述信 號處理器發(fā)出報警指令和所述位置信息至所述故障報警單元，W使所述故障報警單元，將 所述位置信息發(fā)送給故障報警模塊，W顯示對應(yīng)的支路發(fā)生故障。
[0016] 優(yōu)選的，所述判斷子單元包括:濾波器，用于通過預(yù)設(shè)的帶通濾波器對所獲取的所 述電流信息濾波，得到位于所述帶通濾波器的高端截止頻率和低端截止頻率之間的剩余的 電流信息;第一計算子器，用于對所述的剩余的電流信息作傅里葉變化，獲取所述的剩余的 電流信息的頻率響應(yīng);第二計算器，用于獲取所述的剩余的電流信息的頻率響應(yīng)的均值;邏 輯運(yùn)算器，用于判斷所述均值是否大于預(yù)設(shè)數(shù)值。
[0017] 優(yōu)選的，所述信號獲取單元通過無線網(wǎng)絡(luò)獲取經(jīng)所述各種電壓信息、電流信息和 位置信息。
[0018] 附圖2示出了本發(fā)明的一種節(jié)能型輸電線損耗和故障檢測方法，該方法具體步驟 如下： 51. 實時收集輸電線的監(jiān)測點的電壓、電流信息和位置信息，并將采集到的電壓、電流 信息和位置信息傳輸?shù)娇刂颇K的信號采集單元； 52. 信號獲取單元接收、存儲并向線損計算單元和故障識別單元發(fā)送上述信息； 53. 線損計算單元根據(jù)上述來自信號獲取單元的電流和電壓信息進(jìn)行線路損耗計算； 54. 故障識別單元根據(jù)當(dāng)前各監(jiān)測點的電流信息進(jìn)行故障識別，如發(fā)現(xiàn)故障，則將故障 發(fā)送給故障報警單元。
[0019] 優(yōu)選的，在步驟S3中采用如下方式計算線損： 531. 確定輸電線因 Ξ相不平衡造成的總損耗增量Δ P; 532. 確定輸電線Ξ相不平衡時各負(fù)荷的功率不平衡度參數(shù)UP化i，該各負(fù)荷的功率不 平衡度參數(shù)UP化1均按W下功率不平衡度參數(shù)IPR公式計算：
式中：s+=3v+r，其中r和r分別為負(fù)荷所在線路的負(fù)荷側(cè)的電壓和電流正序部分的 有效值，該正序部分可W被測量得到，也可W通過已有公式計算得到，其計算原理同下文提 到的正序電流分量Ii;e+為V+和Γ的相角差；
，該式中有效視在功率Se= 3VeIe，其中Ve為負(fù)荷所在線路的負(fù)