CN111950848A - 一种基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断方法 - Google Patents

一种基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断方法 Download PDF

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Abstract

一种基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断方法，包括收集台区配变终端的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、视在功率、台区容量、线路长度、线路线径等参数信息，根据对称分量法将三相电压和电流分解为正序、负序和零序分量，计算得出各时段的功率因数、正序压降、负序不平衡度、变压器负载率等指标值，并与预设值进行对比，从而确定台区低电压的形成原因，最后根据低电压原因的类别和个数判别台区低电压的严重程度。本发明基于台区配变终端的监测数据以及线路参数，通过对称分量法对各序分量进行计算分析，实现对低电压原因的有效识别，为提高台区供电质量提供了一定的参考价值。

Description

一种基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断方法
技术领域
本发明涉及一种基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断方法，属配电网运行技术领域。
背景技术
近年来，随着居民用电量的急剧增长，不仅配电网运行的负担逐渐增加，用户对供电质量的要求也越来越高，低电压问题成为影响电能质量的主要因素之一。
目前，电力部门采取了安装自动补偿装置、利用直配变降低电压损耗等一系列治理低电压问题的措施，但由于低电压问题往往是由输电线路线径偏小、供电半径过大、三相用电不平衡以及负荷功率因数偏低等一种或多种原因共同造成的，使得准确识别低电压原因较为困难。同时，在实践工程中治理措施存在缺乏针对性的问题，影响了低电压治理的效果。因此，需要对造成低电压问题的原因进行多方面的分析，并找出其根本原因，进而采取有效的治理对策，提高低电压治理效果，保证电力供应的稳定性和可靠，性，为我国的经济建设和生产生活用电提供更加可靠的保障，推动我国电力行业的健康发展。
因此，亟需对台区低电压的原因展开分析，并提出有效的识别方法，以期达到彻底解决配电台区低电压问题的目的。
发明内容
本发明的目的是，为了解决台区低电压识别以及原因诊断，进而采取有效的治理对策，提出一种基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断方法。
实现本发明的技术方案如下，基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断方法，步骤如下：
(1)获取台区配变终端的监测数据和线路参数；监测数据包括各时段三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、视在功率以及台区配电变压器容量；线路参数包括线路长度及线径。
(2)根据台区采集的各时段三相电压及三相电流，通过傅里叶分析得到t时段的电压基波、电流基波有效值；对其进行对称分解，得到t时段电压序分量
Figure BDA0002576278950000021
以及电流序分量
Figure BDA0002576278950000022
并基于此计算各时段的功率因数
Figure BDA0002576278950000023
正序压降
Figure BDA0002576278950000024
负载率βt及负序不平衡度εu,t。
(3)将正序电压
Figure BDA0002576278950000025
与预设值U0相对比，获取台区低电压的原因。
(4)根据低电压原因类别以及个数判断台区低电压严重程度。
所述功率因数
Figure BDA0002576278950000026
的计算方法为：
Figure BDA0002576278950000027
式中，Pt是t时段的有功功率，St是t时段的视在功率。
所述正序压降
Figure BDA0002576278950000028
的计算方法为：
Figure BDA0002576278950000029
式中，
Figure BDA00025762789500000210
为低压台区供电末端的正序电压；R+jX为配电变压器和输电线路的等效供电阻抗；P+jQ为负荷功率。
变压器t时段的负载率βt的计算方法为：
Figure BDA00025762789500000211
式中Prate是变压器额定功率；Pt是t时段的有功功率。
t时段的负序不平衡度εu,t的计算方法为：
Figure BDA0002576278950000031
式中，U1i,t是各时段三相电压负序分量的均方根值；U2i,t是各时段三相电压正序分量的均方根值。
所述步骤(3)按以下步骤进行：
(1)对于正序分量
规则1：如果首末端正序压降
Figure BDA0002576278950000032
大于预设值U0，且不满足导则中各电压等级规定的供电半径要求，则台区低电压的原因为供电半径较大；
规则2：如果首末端正序压降
Figure BDA0002576278950000033
大于预设值U0，且满足导则中各电压等级规定的供电半径要求R0，此时若主变最大负荷时的功率因数
Figure BDA0002576278950000034
则台区低电压的原因为功率因数偏低；
规则3：如果首末端正序压降
Figure BDA0002576278950000035
大于预设值U0，且配变最大负荷时的功率因数
Figure BDA0002576278950000036
此时若首末端负荷P0超出了导线截面积对应的最大经济运行负荷Pmax，则台区低电压的原因为低压线路线径较小；
规则4：如果首末端正序压降
Figure BDA0002576278950000037
大于预设值U0，且首末端负荷P0没有超过导线截面积对应的最大经济运行负荷Pmax，此时若配变负载率βt大于85％，则台区低电压的原因为配变重载；
(2)对于负序分量
如果负序不平衡度εu,t≥2％，则台区低电压的原因为负荷三相不平衡；
(3)对于零序分量
规则1：如果故障相电压Ufp为0，则台区低电压的原因为断线故障；
规则2：如果故障相电压Ufp不为0，则台区低电压的原因为接地短路故障。
所述步骤(4)中台区的运行状态分为安全状态、紧急状态、警戒状态，具体判断依据如下：
安全状态：输出结果中包含一种稳态方面的低电压原因；
紧急状态：输出结果中包含两种及两种以上稳态方面的低电压原因；
警戒状态：输出结果中包含一种及一种以上暂态方面的低电压原因；
其中稳态方面的原因包括由正序分量、负序分量引起的低电压；暂态方面的原因包括由零序分量引起的低电压。
实现一种基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断方法的一种台区低电压识别以及原因诊断装置，为一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并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以下步骤：
(1)获取台区配变终端的监测数据和线路参数，并将其输入存储器数据库；
(2)通过傅里叶分析得到t时段的电压基波、电流基波有效值；对其进行对称分解；
(3)计算各时段的功率因数、首末端电压差ΔU1、负载率βt及负序不平衡度εu,t；
(4)当首末端正序压降ΔU1大于预设值U0，判断是否满足供电半径要求？如不满足供电半径要求，则台区低电压的原因为供电半径较大；如满足供电半径要求，则判断主变最大负荷时的功率因素，当功率因素
Figure BDA0002576278950000041
时，则台区低电压的原因为功率因数偏低；如功率因素满足要求，则判断首末端负荷P0是否大于最大经济运行负荷Pmax？当P0＞Pmax，则台区低电压的原因为低压线路线径较小；当P0＜Pmax，判断负载率βt是否大于85％？当βt＞85％时，则台区低电压的原因为配变重载；
(5)判断是否负序不平衡度εu,t≥2％，如εu,t≥2％，则台区低电压的原因为负荷三相不平衡；
(6)判断是否存在零序分量，若故障相电压Ufp＝0，则台区低电压的原因为断线故障；若故障相电压Ufp不为0，则台区低电压的原因为接地短路故障；
(7)将台区低电压的各种原因进行比较，获得台区低电压原因类别以及个数判断台区低电压严重程度。
本发明的有益效果是，本发明基于台区配变终端的监测数据以及线路参数，通过对称分量法对各序分量进行计算分析，通过计算机软件，实现对低电压原因的有效识别，为提高台区供电质量提供了一定的参考价值。
附图说明
图1为本发明基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断流程图。
具体实施方式
图1所示为本发明基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断流程图。
如图1所示，本实施例一种基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断方法，步骤如下：
步骤1：获取台区配变终端的监测数据和线路参数；监测数据包括各时段三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、视在功率以及台区配电变压器容量；线路参数包括线路长度及线径。
步骤2：根据台区采集的各时段三相电压及三相电流，通过傅里叶分析得到t时段的电压基波、电流基波有效值；对其进行对称分解，得到t时段电压序分量
Figure BDA0002576278950000061
以及电流序分量
Figure BDA0002576278950000062
并基于此计算各时段的功率因数
Figure BDA0002576278950000063
正序压降
Figure BDA0002576278950000064
负载率βt及负序不平衡度εu,t。
步骤3：将正序电压
Figure BDA0002576278950000065
与预设值U0相对比，获取台区低电压的原因：
(1)对于正序分量
规则①：如果首末端正序压降
Figure BDA0002576278950000066
大于预设值U0，且不满足导则中各电压等级规定的供电半径要求，则台区低电压的原因为供电半径较大；
规则②：如果首末端正序压降
Figure BDA0002576278950000067
大于预设值U0，且满足导则中各电压等级规定的供电半径要求R0，此时若主变最大负荷时的功率因数
Figure BDA0002576278950000068
则台区低电压的原因为功率因数偏低；
规则③：如果首末端正序压降
Figure BDA0002576278950000069
大于预设值U0，且配变最大负荷时的功率因数
Figure BDA00025762789500000610
此时若首末端负荷P0超出了导线截面积对应的最大经济运行负荷Pmax，则台区低电压的原因为低压线路线径较小；
规则④：如果首末端正序压降
Figure BDA00025762789500000611
大于预设值U0，且首末端负荷P0没有超过导线截面积对应的最大经济运行负荷Pmax，此时若配变负载率βt大于85％，则台区低电压的原因为配变重载；
(2)对于负序分量
如果负序不平衡度εu,t≥2％，则台区低电压的原因为负荷三相不平衡；
(3)对于零序分量
规则①：如果故障相电压Ufp为0，则台区低电压的原因为断线故障；
规则②：如果故障相电压Ufp不为0，则台区低电压的原因为接地短路故障。
步骤4：根据低电压原因类别以及个数判断台区低电压严重程度
台区的运行状态分为安全状态、紧急状态、警戒状态，具体判断依据如下：
安全状态：输出结果中包含一种稳态方面的低电压原因；
紧急状态：输出结果中包含两种及两种以上稳态方面的低电压原因；
警戒状态：输出结果中包含一种及一种以上暂态方面的低电压原因；
其中稳态方面的原因包括由正序分量、负序分量引起的低电压；暂态方面的原因包括由零序分量引起的低电压。

Claims (8)

1.一种基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断方法，其特征在于，所述方法步骤如下：
(1)获取台区配变终端的监测数据和线路参数；监测数据包括各时段三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、视在功率以及台区配电变压器容量；线路参数包括线路长度及线径；
(2)根据台区采集的各时段三相电压及三相电流，通过傅里叶分析得到t时段的电压基波、电流基波有效值；对其进行对称分解，得到t时段电压序分量
Figure FDA0002576278940000011
以及电流序分量
Figure FDA0002576278940000012
并基于此计算各时段的功率因数
Figure FDA0002576278940000013
正序压降
Figure FDA0002576278940000014
负载率βt及负序不平衡度εu,t；
(3)将正序电压
Figure FDA0002576278940000015
与预设值U0相对比，获取台区低电压的原因；
(4)根据低电压原因类别以及个数判断台区低电压严重程度。
2.根据权利要求1所述的一种基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断方法，其特征在于，所述功率因数
Figure FDA0002576278940000016
的计算方法为：
Figure FDA0002576278940000017
式中，Pt是t时段的有功功率，St是t时段的视在功率。
3.根据权利要求1所述的一种基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断方法，其特征在于，所述正序压降
Figure FDA0002576278940000018
的计算方法为：
Figure FDA0002576278940000019
式中，
Figure FDA00025762789400000110
为低压台区供电末端的正序电压；R+jX为配电变压器和输电线路的等效供电阻抗；P+jQ为负荷功率。
4.根据权利要求1所述的一种基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断方法，其特征在于，变压器t时段的负载率βt的计算方法为：
Figure FDA0002576278940000021
式中Prate是变压器额定功率；Pt是t时段的有功功率。
5.根据权利要求1所述的一种基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断方法，其特征在于，t时段的负序不平衡度εu,t的计算方法为：
Figure FDA0002576278940000022
式中，U1i,t是各时段三相电压负序分量的均方根值；U2i,t是各时段三相电压正序分量的均方根值。
6.根据权利要求1所述的一种基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断方法，其特征在于，所述步骤(3)按以下步骤进行：
(1)对于正序分量
规则1：如果首末端正序压降
Figure FDA0002576278940000023
大于预设值U0，且不满足导则中各电压等级规定的供电半径要求，则台区低电压的原因为供电半径较大；
规则2：如果首末端正序压降
Figure FDA0002576278940000024
大于预设值U0，且满足导则中各电压等级规定的供电半径要求R0，此时若主变最大负荷时的功率因数
Figure FDA0002576278940000025
则台区低电压的原因为功率因数偏低；
规则3：如果首末端正序压降
Figure FDA0002576278940000026
大于预设值U0，且配变最大负荷时的功率因数
Figure FDA0002576278940000027
此时若首末端负荷P0超出了导线截面积对应的最大经济运行负荷Pmax，则台区低电压的原因为低压线路线径较小；
规则4：如果首末端正序压降
Figure FDA0002576278940000028
大于预设值U0，且首末端负荷P0没有超过导线截面积对应的最大经济运行负荷Pmax，此时若配变负载率βt大于85％，则台区低电压的原因为配变重载；
(2)对于负序分量
如果负序不平衡度εu,t≥2％，则台区低电压的原因为负荷三相不平衡；
(3)对于零序分量
规则1：如果故障相电压Ufp为0，则台区低电压的原因为断线故障；
规则2：如果故障相电压Ufp不为0，则台区低电压的原因为接地短路故障。
7.根据权利要求1所述的一种基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断方法，其特征在于，所述步骤(4)中台区的运行状态分为安全状态、紧急状态、警戒状态，具体判断依据如下：
安全状态：输出结果中包含一种稳态方面的低电压原因；
紧急状态：输出结果中包含两种及两种以上稳态方面的低电压原因；
警戒状态：输出结果中包含一种及一种以上暂态方面的低电压原因；
其中稳态方面的原因包括由正序分量、负序分量引起的低电压；暂态方面的原因包括由零序分量引起的低电压。
8.实现如权利要求1～7所述的基于序分量的台区低电压识别以及原因诊断方法的一种台区低电压识别以及原因诊断装置，为一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并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程序时实现以下步骤：
(1)获取台区配变终端的监测数据和线路参数，并将其输入存储器数据库；
(2)通过傅里叶分析得到t时段的电压基波、电流基波有效值；对其进行对称分解；
(3)计算各时段的功率因数、首末端电压差ΔU1、负载率βt及负序不平衡度εu,t；
(4)当首末端正序压降ΔU1大于预设值U0，判断是否满足供电半径要求？如不满足供电半径要求，则台区低电压的原因为供电半径较大；如满足供电半径要求，则判断主变最大负荷时的功率因素，当功率因素
Figure FDA0002576278940000041
时，则台区低电压的原因为功率因数偏低；如功率因素满足要求，则判断首末端负荷P0是否大于最大经济运行负荷Pmax？当P0＞Pmax，则台区低电压的原因为低压线路线径较小；当P0＜Pmax，判断负载率βt是否大于85％？当βt＞85％时，则台区低电压的原因为配变重载；
(5)对于负序分量，判断负序不平衡度的大小，若负序不平衡度εu,t≥2％，则台区低电压的原因为负荷三相不平衡；
(6)判断是否存在零序分量，若故障相电压Ufp＝0，则台区低电压的原因为断线故障；若故障相电压Ufp不为0，则台区低电压的原因为接地短路故障；
(7)将台区低电压的各种原因进行比较，获得台区低电压原因类别以及个数判断台区低电压严重程度。
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