CN115189373A - 一种确定三相不平衡产生原因的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种确定三相不平衡产生原因的方法、装置，属于电力故障诊断技术领域。其中方法包括：按照设置的采集频率采集数据，计算三相不平衡度，根据三相不平衡度标准范围设置三相不平衡度警告值和动作值，三相不平衡度在警告值和动作值之间时提高采集频率，当三相不平衡度大于动作值则根据变化趋势和历史数据判断故障类型，并进行故障排查与治理。本发明的方法能够提高三相不平衡原因确定的效率与准确性。

Description

一种确定三相不平衡产生原因的方法及其装置

技术领域

本发明属于电力故障诊断领域，具体涉及一种确定三相不平衡产生原因的方法及其装置。

背景技术

三相不平衡是指在电力***中三相电流(或电压)幅值不一致，且幅值差超过规定范围。由于各相电源所加的负荷不均衡所致，属于基波负荷配置问题。发生三相不平衡即与用户负荷特性有关，同时与电力***的规划、负荷分配也有关。

引起三相电压不平衡的原因有多种，如：单相接地、断线谐振等，运行管理人员只有将其正确区分开来，才能快速处理。现有技术中通常通过计算三相不平衡度来判断是否处于三相不平衡状态，也有相关文献对导致三相不平衡的原因进行了梳理，主要包括故障型和非故障型两类。但是现有的方案中缺乏对三相不平衡原因的快速区分的方法。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种确定三相不平衡产生原因的方法，结合处于三相不平衡度的不同阈值范围来动态化调整采集频率，以有效提高三相不平衡原因判断的效率和准确性。

本发明是通过以下技术方案实现的：为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种确定三相不平衡产生原因的方法，按照采集频率f采集台区输电干线相电压、电流数据，经网络发送至控制中心；

所述控制中心实时计算三相不平衡度，并将所述输电干线相电压、电流及所述三相不平衡度存入数据库；

根据所述三相不平衡度标准范围，设置所述三相不平衡度警告值E0和动作值E1；

当所述三相不平衡度大于所述警告值且小于所述动作值，提高所述采集频率，缩短监控周期；

当所述三相不平衡度大于所述动作值，根据所述三相不平衡度的变化趋势和历史数据，判断不平衡类型，所述不平衡类型包括故障型三相不平衡和非故障型不平衡；

针对所述故障型三相不平衡，立即通知维护人员进行问题排查，将最终处置方式与问题类型存入数据库；

针对所述非故障型三相不平衡，通过电力调配控制***调配负荷接入进行治理。

优选的，所述采样频率的计算方法如下：设当前时刻为t_N,所述采样频率f为

式中，min{}函数为了保证所述采样频率不会超过上限，

用于衡量当前所述三相不平衡度与所述警告值之间的差距；

用于衡量三相不平衡度变化率与所述动作值和所述警告值之差之间的关系，正向变化越快采集频率提高，反之则降低，η为所述三相不平衡度变化率作用率。

优选的，所述判断不平衡类型方法为：设当前时刻为t_N，

如果

且B(t_N)＞B_p则判定为故障型三相不平衡；

否则判定为非故障型三项不平衡；

式中，r(t_N)为采用二阶差分方式计算的所述三相不平衡变化率，r_p和B_p分别为所述历史数据中记录的分类正确样本数据的均值。

优选的，所述三相不平衡度变化率作用率设置为0.3，保证当所述三相不平衡度B(t)大于所述警告值E0时，所述采样频率f大于初始频率f0。

优选的，所述警告值和动作值计算方式如下：三相不平衡度标准范围ε₀，短时ε₁，设置E0＝0.9ε₀，E1＝0.9ε1。

优选的，所述三相不平衡度B(t)计算方法为：

优选的，所述问题排查按照如下方法进行：

步骤S601分析监测点的网络位置及参数特点；

步骤S602判断是否满足断线故障条件，是则判定为断线故障，否则进入步骤S603；

步骤S603判断是否满足接地故障条件，是则判定为接地故障，否则人工处理其他类型故障。

优选的，所述问题排查方法根据故障型三相不平衡专家经验库进行故障判断。

在本发明的第二方面，还提供了一种确定三相不平衡产生原因的装置，包括：

数据采集模块，按照采集频率f采集台区输电干线相电压、电流数据，经网络发送至控制中心；

所述控制中心实时计算三相不平衡度B(t)，并将所述输电干线相电压、电流及所述三相不平衡度存入数据库；

所述控制中心根据所述三相不平衡度标准范围，设置所述三相不平衡度警告值E0和动作值E1，设三相不平衡度标准范围ε₀，短时ε₁，设置：E0＝0.9ε₀，E1＝0.9ε₁；

采样频率调整模块，用于调整所述采样频率，如果所述三相不平衡度大于所述警告值且小于所述动作值，提示三相已经出现不平衡，并提高所述采集频率f，缩短监控周期，设当前时刻为t_N,所述采样频率f为

式中，min{}函数为了保证所述采样频率不会超过上限，

用于衡量当前所述三相不平衡度与所述警告值之间的差距；

用于衡量三相不平衡度变化率与所述动作值和所述警告值之差之间的关系，正向变化越快采集频率提高，反之则降低，η为所述三相不平衡度变化率作用率；

故障判断模块，如果所述三相不平衡度大于所述动作值，根据所述三相不平衡度的变化趋势和历史数据，判断不平衡的类型；

设当前时刻为t_N

如果

且B(t_N)＞B_p则判定为故障型三相不平衡，否则判定为非故障型三项不平衡，式中，r(t_N)为采用二阶差分方式计算的所述三相不平衡变化率，r_p和B_p分别为所述历史数据中记录的分类正确样本数据的均值；

故障排查模块，针对所述故障型三相不平衡，立即通知维护人员进行问题排查，将最终处置方式与问题类型存入数据库；

三相不平衡治理模块，针对所述非故障型三相不平衡，通过电力调配控制***调配负荷接入进行治理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结合三相不平衡度的不同阈值范围下频率的调整方法实现了动态调节频率，提高了采集数据的及时性与原因确定的准确性，本发明的采样频率调节方法综合考虑了频率范围、三相不平衡度与警告值之间的差距、三项不平衡变化率与动作值和警告值之间的关系，更加科学合理的采集数据，对三相不平衡原因的确定增加了及时性，尽快确定原因，及时处理，进而减少由于三相不平衡带来的损害。此外，本发明采用二阶差分方式计算三相不平衡变化率，并综合考虑历史数据中记录的分类正确样本数据的均值来判定原因类型，提高了判定的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例的确定三相不平衡产生原因的方法步骤示意图；

图2为本发明的实施例的三相不平衡故障判断方法示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。

本发明提供的一种确定三相不平衡产生原因的方法流程示意图如图1所示，包括：

步骤1以采集频率f采集台区输电干线相电压、电流数据，初始采集频率为f0(最大采集频率为fmax)，经过通信网络发送至控制中心。

步骤2实时计算三相不平衡度B(t)，并将电压、电流及三相不平衡度B(t)存入数据库。

本发明采用IEEE std 112-1991定义的电压不平衡度进行不平衡度计算，具体指的是相电压不平衡率，等于三相相电压方均根值与三相相电压方均根值的平均值之差的最大值与三相相电压方均根值的平均值的比值。三相不平衡度B(t)计算方法如下所示：

步骤3根据三相不平衡度B(t)标准范围，设置三相不平衡度警告值E0和动作值E1。

因为配电网络有其用电特性、网络拓扑等特点，所以三相不平衡度B(t)标准范围在不同地区、不同用电环境中也有所不同，因此可以根据标准范围设置警告值E0和动作值E1。

设三相不平衡度标准范围ε₀，短时ε₁。设置：

E0＝0.9ε₀，E1＝0.9ε₁；

设置该参数0.9主要是考虑电网的稳定健康运行，并且三相不平衡监测和动作执行有一定的滞后性，本发明将把参考指标相对于标准范围进行提升，要求更加严格，可以进一步维护电网的稳定运行。

步骤4如果三相不平衡度B(t)大于E0且小于E1，提示电网三相已经出现不平衡，尚未达到动作值E1。此时提高电压、电流的采集频率f，缩短监控周期。

设当前时刻为t_N,采样频率f为

式中，min{}函数为了保证采样频率不会超过上限，

用于衡量当前不平衡度与告警值之间的差距；

用于衡量三相不平衡度变化率与动作值和告警值之差之间的关系，正向变化越快，说明三相不平衡度越来越大，采集频率也应提高，反之则应降低。η为三相不平衡度变化率作用率，一般可设置为0.3，能够保证当B(t)大于E0时，采样频率f大于f0。

通过上述方式在出现三相不平衡情况下改变采样频率的方式，动态可调整的优化采样频率，进一步提高采样的科学性，数据收集的及时性，能够准确及时的判断三项不平衡的原因。

步骤5如果三相不平衡度B(t)大于E1，则此时需要对电网产生问题进行处理。根据三相不平衡度B(t)的变化趋势和历史数据，判断不平衡的类型是故障型和非故障型。

设当前时刻为tN

output故障型

else

output非故障型

式中，r(t_N)为采用二阶差分方式计算的三相不平衡变化率，r_p和B_p分别为历史数据中记录的分类正确样本数据的均值。

采用二阶差分方式计算三相不平衡变化率并结合了历史数据判断不平衡的类型准确性大大提高。

需要解释的是，本发明的故障型三项不平衡是指电力三相***中因出现接地故障或者短路故障多导致的不平衡，该中运行状况在电力***中通常不允许存在，需要尽快对故障进行切除，处理完成后恢复正常运行状态，主要包括四类原因：短路故障、断线故障、接地故障、谐振引起。

需要解释的是，本发明的非故障型不平衡指的是由于***三相负载不对称引起的，如负荷分布变化大造成的三相不平衡、季节性时段性负荷造成的三相不平衡。

步骤6针对故障型的三相不平衡情况，立即通知维护人员进行断路、断路等问题排查，并将最终处置方式与问题类型存入数据库。

附图2中对如何进行问题排查与判断给出了示例性说明。

步骤S601分析监测点的网络位置及参数特点；

步骤S602判断是否满足断线故障条件，是则判定为断线故障，否则进入步骤S603。

步骤S603判断是否满足接地故障条件，是则判定为接地故障，否则人工处理其他类型故障。

本发明的另一种实施方案中，建立故障型三相不平衡专家经验库，建立各类故障三相不平衡诊断故障的方法库，用于为专家提供故障型诊断判断流程与方法。

步骤7针对非故障型的三相不平衡情况，通过电力调配控制***调配负荷接入进行治理。

本发明的另一实施例中，提供了一种确定三相不平衡产生原因的装置。

包括数据采集模块，按照采集频率f采集台区输电干线相电压、电流数据，经网络发送至控制中心；

控制中心实时计算三相不平衡度B(t)，并将输电干线相电压、电流及三相不平衡度存入数据库；

控制中心根据三相不平衡度标准范围，设置三相不平衡度警告值E0和动作值E1，设三相不平衡度标准范围ε₀，短时ε₁，设置：E0＝0.9ε₀，E1＝0.9ε₁；

采样频率调整模块，用于调整采样频率，如果三相不平衡度大于警告值且小于动作值，提示三相已经出现不平衡，并提高采集频率f，缩短监控周期，设当前时刻为t_N,采样频率f为

式中，min{}函数为了保证所述采样频率不会超过上限，

用于衡量当前三相不平衡度与警告值之间的差距；

用于衡量三相不平衡度变化率与动作值和警告值之差之间的关系，正向变化越快，说明三相不平衡度越来越大，采集频率也应提高，反之则应降低，η为三相不平衡度变化率作用率；

故障判断模块，如果三相不平衡度大于动作值，根据三相不平衡度的变化趋势和历史数据，判断不平衡的类型；

设当前时刻为tN

如果

且B(t_N)＞B_p则判定为故障型三相不平衡，否则判定为非故障型三项不平衡，式中，r(t_N)为采用二阶差分方式计算的三相不平衡变化率，r_p和B_p分别为历史数据中记录的分类正确样本数据的均值；

故障排查模块，针对故障型三相不平衡，立即通知维护人员进行问题排查，将最终处置方式与问题类型存入数据库；

三相不平衡治理模块，针对非故障型三相不平衡，通过电力调配控制***调配负荷接入进行治理。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后应说明的是，上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (9)

1.一种确定三相不平衡产生原因的方法，其特征在于：

按照采集频率f采集台区输电干线相电压、电流数据，经网络发送至控制中心；

所述控制中心实时计算三相不平衡度，并将所述输电干线相电压、电流及所述三相不平衡度存入数据库；

根据所述三相不平衡度标准范围，设置所述三相不平衡度警告值E0和动作值E1；

当所述三相不平衡度大于所述警告值且小于所述动作值，提高所述采集频率，缩短监控周期；

当所述三相不平衡度大于所述动作值，根据所述三相不平衡度的变化趋势和历史数据，判断不平衡类型，所述不平衡类型包括故障型三相不平衡和非故障型不平衡；

针对所述故障型三相不平衡，立即通知维护人员进行问题排查，将最终处置方式与问题类型存入数据库；

针对所述非故障型三相不平衡，通过电力调配控制***调配负荷接入进行治理。

2.根据权利要求1所述的确定三相不平衡产生原因的方法，其特征在于所述采样频率的计算方法如下：设当前时刻为t_N,所述采样频率f为

式中，min{}函数为了保证所述采样频率不会超过上限，

用于衡量当前所述三相不平衡度与所述警告值之间的差距；

用于衡量三相不平衡度变化率与所述动作值和所述警告值之差之间的关系，正向变化越快采集频率提高，反之则降低，η为所述三相不平衡度变化率作用率；

3.根据权利要求2所述的确定三相不平衡产生原因的方法，其特征在于所述判断不平衡类型方法为：设当前时刻为t_N，

如果

且B(t_N)＞B_p则判定为故障型三相不平衡；

否则判定为非故障型三项不平衡；

式中，r(t_N)为采用二阶差分方式计算的所述三相不平衡变化率，r_p和B_p分别为所述历史数据中记录的分类正确样本数据的均值。

4.根据权利要求3所述的确定三相不平衡产生原因的方法，其特征在于：所述三相不平衡度变化率作用率设置为0.3，保证当所述三相不平衡度B(t)大于所述警告值E0时，所述采样频率f大于初始频率f0。

5.根据权利要求4所述的确定三相不平衡产生原因的方法，其特征在于所述警告值和动作值计算方式如下：三相不平衡度标准范围ε₀，短时ε₁，设置E0＝0.9ε₀，E1＝0.9ε₁。

6.根据权利要求1所述的确定三相不平衡产生原因的方法，其特征在于，所述三相不平衡度B(t)计算方法为：

7.根据权利要求1所述的确定三相不平衡产生原因的方法，其特征在于所述问题排查按照如下方法进行：

步骤S601分析监测点的网络位置及参数特点；

步骤S602判断是否满足断线故障条件，是则判定为断线故障，否则进入步骤S603；

步骤S603判断是否满足接地故障条件，是则判定为接地故障，否则人工处理其他类型故障。

8.根据权利要求1所述的确定三相不平衡产生原因的方法，其特征在于：所述问题排查方法根据故障型三相不平衡专家经验库进行故障判断。

9.一种确定三相不平衡产生原因的装置，其特征在于：

数据采集模块，按照采集频率f采集台区输电干线相电压、电流数据，经网络发送至控制中心；

所述控制中心实时计算三相不平衡度B(t)，并将所述输电干线相电压、电流及所述三相不平衡度存入数据库；

所述控制中心根据所述三相不平衡度标准范围，设置所述三相不平衡度警告值E0和动作值E1，设三相不平衡度标准范围ε₀，短时ε₁，设置：E0＝0.9ε₀，E1＝0.9ε₁；

采样频率调整模块，用于调整所述采样频率，如果所述三相不平衡度大于所述警告值且小于所述动作值，提示三相已经出现不平衡，并提高所述采集频率f，缩短监控周期，设当前时刻为t_N,所述采样频率f为

式中，min{}函数为了保证所述采样频率不会超过上限，

用于衡量当前所述三相不平衡度与所述警告值之间的差距；

用于衡量三相不平衡度变化率与所述动作值和所述警告值之差之间的关系，正向变化越快采集频率提高，反之则降低，η为所述三相不平衡度变化率作用率；

故障判断模块，如果所述三相不平衡度大于所述动作值，根据所述三相不平衡度的变化趋势和历史数据，判断不平衡的类型；

设当前时刻为t_N

如果

且B(t_N)＞B_p则判定为故障型三相不平衡，否则判定为非故障型三项不平衡，式中，r(t_N)为采用二阶差分方式计算的所述三相不平衡变化率，r_p和B_p分别为所述历史数据中记录的分类正确样本数据的均值；

故障排查模块，针对所述故障型三相不平衡，立即通知维护人员进行问题排查，将最终处置方式与问题类型存入数据库；

三相不平衡治理模块，针对所述非故障型三相不平衡，通过电力调配控制***调配负荷接入进行治理。

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