中心議題:
- 分布式電壓接線異常在線監(jiān)測技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理和特點(diǎn)
- 分布式在線相序監(jiān)測元件電路構(gòu)成和實(shí)際應(yīng)用
引言
智能電網(wǎng)(smart power grids),就是電網(wǎng)的智能化,它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,通過先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)。
我國的智能電網(wǎng)的基本特征就是在技術(shù)上要實(shí)現(xiàn)信息化、自動化、互動化。其最基礎(chǔ)的工作就是電力系統(tǒng)運(yùn)行中各種參數(shù)的收集體系的建立,如負(fù)荷電能在線監(jiān)測、變壓器運(yùn)行在線監(jiān)測、GIS室SF6氣體在線監(jiān)測等。然而,目前在線監(jiān)測工作才剛起步,很多工作都亟待開展。
0.4KV環(huán)網(wǎng)供電,是電力系統(tǒng)一個最基礎(chǔ)、最廣泛的供電網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),其重要性不言而喻。0.4KV環(huán)網(wǎng)供電品質(zhì)的好壞,直接影響到供電行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量。但是,應(yīng)該看到,由于使用廣泛,該基礎(chǔ)系統(tǒng)由于各種原因,在運(yùn)行過程中常常會發(fā)生相序接反、相位接錯、接線不緊或漏電燒保險絲造成的缺相等異常現(xiàn)象,對于此類缺陷,頻繁發(fā)生,但往往由于環(huán)境的分散、用戶不夠?qū)I(yè)等各種情況,耽誤了發(fā)現(xiàn)的時間,影響了供電質(zhì)量、延誤了正常用電。對電力系統(tǒng)和用戶來說都產(chǎn)生了負(fù)面的影響。
PT二次計量電壓回路,牽涉到電度表的計費(fèi)問題,因使用直徑過細(xì)的電纜,導(dǎo)致計量電壓下降,直接影響到計費(fèi)。更何況,計量回路相序接反、缺相等異常情況,更會導(dǎo)致電度表轉(zhuǎn)速減慢甚至不轉(zhuǎn),導(dǎo)致供電公司的營收大量減少。
在電力系統(tǒng)和一些用電大戶,對于以上兩種情況,目前并沒有比較好的自動檢測手段,主要是派專人進(jìn)行巡檢,效率低,成本高。當(dāng)然,對于涉及收電費(fèi)的計量系統(tǒng),針對某些重要用戶,系統(tǒng)中加裝了負(fù)荷電能監(jiān)測儀,進(jìn)行監(jiān)測。但是由于成本昂貴,不能大范圍推廣。
針對上述情況,在目前電力系統(tǒng)以及未來的智能電網(wǎng)中都希望一種能對0.4KV環(huán)網(wǎng)供電及計量系統(tǒng)進(jìn)行電壓相序分布式在線監(jiān)測手段,成本不高,無監(jiān)測盲區(qū),當(dāng)系統(tǒng)中電壓回路接線異常可實(shí)時發(fā)現(xiàn),其異常信號可瞬時發(fā)送到相關(guān)自動化監(jiān)控系統(tǒng),監(jiān)控系統(tǒng)快速進(jìn)行判斷并給出處理指令,將處理任務(wù)和異常發(fā)生點(diǎn)通知相關(guān)班組和人員進(jìn)行處理。此類異常的快速處理,對提高電力系統(tǒng)的供電品質(zhì)和服務(wù)質(zhì)量,有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1.分布式電壓接線異常在線監(jiān)測技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理和特點(diǎn)
分布式電壓接線異常在線監(jiān)測技術(shù),不僅僅是一項技術(shù)手段,也是一種管理手段,通過建立分布式在促使電壓接線異常這個長期困擾電力系統(tǒng)管理部門的頑癥得到有效解決。
當(dāng)然對于0.4KV環(huán)網(wǎng)供電回路和PT二次計量回路,建立分布式在線監(jiān)測,難度是不小的,因為牽涉的設(shè)備眾多,只要有接線連接的地方就有可能發(fā)生相序異?;蛉毕嗟那闆r,如果采用過多的在線相序在線監(jiān)測元件,其成本是不小的負(fù)擔(dān)。即使針對一個35KV變電站系統(tǒng),應(yīng)用在線相序異常檢測元件,估計也要幾十甚至上百個。也就是說,如果要有實(shí)時地監(jiān)測的效果,必須采用大量的在線相序監(jiān)測元件。那么,相序監(jiān)測元件的開發(fā)成本,是一個非常重要的指標(biāo)。經(jīng)過認(rèn)真分析,不難發(fā)現(xiàn),要想讓在線相序監(jiān)測技術(shù)廣泛使用,所研制的監(jiān)測元件一定要符合以下標(biāo)準(zhǔn):成本低廉、安裝簡便(不停電即可安裝)、免維護(hù)、不影響所監(jiān)測回路、報警信號可收集可遠(yuǎn)傳等。
監(jiān)測電壓回路接線異常,有現(xiàn)成的成熟技術(shù),應(yīng)用負(fù)序過濾器原理,即可達(dá)到相應(yīng)目的。原理實(shí)現(xiàn)上也很簡單。為了讓所開發(fā)的元件既適用于400V環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)的要求,又能夠正確反映PT二次計量回路的電壓接線異常情況,)所以在負(fù)序過濾器電路中除了選用各合適的參數(shù),還增加了自適應(yīng)電路。并且,由于400V環(huán)網(wǎng)供電中,由于負(fù)載的不對稱,常常使得電源不平衡造成負(fù)序過濾器的誤動,造成誤報警。為了躲避此現(xiàn)象,應(yīng)增設(shè)浮動門檻,以躲過三相不平衡電壓造成的影響。在原理實(shí)現(xiàn)上,我們可用向量圖進(jìn)行詳細(xì)分析。
圖1 三相負(fù)序電壓濾過器
根據(jù)上述向量圖,分析發(fā)生各類電壓接線異常情況時的mn間的電壓幅值,可得出以下結(jié)論:
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所開發(fā)的在線相序監(jiān)測元件,為能夠既可對380V環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)電壓回路異常進(jìn)行檢測,又能同時適用于PT二次計量電壓回路(相間電壓為100V)的在線檢測工作,有必要對這兩種情況進(jìn)行進(jìn)一步分析。
按負(fù)序過濾器的工作原理,從上述公式中,可得出,在標(biāo)準(zhǔn)電壓輸入下,可以計算出相關(guān)輸出電壓Umn值,見表1
從表中可發(fā)現(xiàn),380V電壓回路發(fā)生反相序接線時,Umn輸出電壓量最大;PT二次計量電壓回路發(fā)生B相缺相時,Umn輸出電壓最小。
所開發(fā)的在線相序監(jiān)測元件必須能夠?qū)ι鲜?種情況均能做出報警,而且最大能穩(wěn)定承受700V以下的高壓。這主要是考慮當(dāng)發(fā)生雷電瞬時過電壓和操作過電壓等系統(tǒng)異常情況,該相序監(jiān)測元件,不應(yīng)損壞。待系統(tǒng)正常后,該相序監(jiān)測元件可回復(fù)正常工作。
在線相序監(jiān)測元件的設(shè)計,應(yīng)能夠躲過三相電壓不平衡造成的Umn輸出,根據(jù)經(jīng)驗值,400V環(huán)網(wǎng)系統(tǒng),其不平衡電壓輸出估計在15~20V左右。再考慮裕量,乘上可靠系數(shù)K,一般取1.5倍,也就是說,在線相序監(jiān)測元件在工作時應(yīng)能躲過30V以下的不平衡輸出電壓??紤]因負(fù)載嚴(yán)重不對稱引起的三相不平衡,,在線相序監(jiān)測元件需采用浮動門檻保證不誤發(fā)信。
考慮到環(huán)網(wǎng)供電回路及計量回路的重要性,在線相序監(jiān)測元件,如本身元件發(fā)生異常,不應(yīng)影響到主回路,必須有相關(guān)保護(hù)措施。影響主回路有兩種情況:
1、由于在線相序監(jiān)測元件出現(xiàn)故障,引起主回路短路接地;
2、由于在線相序監(jiān)測元件,內(nèi)部芯片選擇上,選用了較大功率的芯片,結(jié)果影響到計量電壓的幅值,造成少計量,電能計費(fèi)上有所損失。
所以,在線相序監(jiān)測元件必須杜絕上述兩種情況的出現(xiàn)。
2.分布式在線相序監(jiān)測元件電路構(gòu)成和實(shí)際應(yīng)用
圖2 在線相序監(jiān)測元件功能框圖
在線相序監(jiān)測元件電路組成中,最關(guān)鍵的是電源輸入(采樣)回路和報警輸出回路。由于當(dāng)?shù)貓缶⒉荒軡M足自動化監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)集中收集、分類處理,及時傳送和處理的要求,所以同樣提供了干接點(diǎn)輸出,以滿足各類自動化監(jiān)測系統(tǒng)的需要。
在線相序監(jiān)測元件的安裝技術(shù),也是需要重點(diǎn)考慮的,一般的繼電器安裝,要么需要螺絲固定、要么需要專門的槽鋼固定,很不方便。如果在線相序監(jiān)測元件,也采用上述安裝結(jié)構(gòu),在對安全要求極高的電氣柜屏內(nèi)安裝,沒有可行性。,有必要采用一種新型結(jié)構(gòu)和安裝工藝,來解決這個問題。由于在線相序監(jiān)測元件,電子電路簡單,利用芯片貼片技術(shù),可以做得很小很輕,所以完全可以利用一種粘結(jié)技術(shù),將在線相序監(jiān)測元件粘結(jié)在需監(jiān)測點(diǎn)旁鐵板上、繼電器外殼上或電度表的表殼上,安裝非常方便,而且不用維護(hù),如果不用直接扯下來,無任何安全問題。這也保證了在線相序監(jiān)測元件可以很大膽放心地使用。
在線相序監(jiān)測元件可廣泛應(yīng)用在0.4KV各個電源支路和PT二次計量支路上,使得電壓接線異常缺陷能得到有效監(jiān)測,其現(xiàn)實(shí)意義遠(yuǎn)比變電站直流監(jiān)測更為重大。畢竟0.4KV交流電路更為廣泛可見,該項技術(shù)也為我們的用戶在自己管轄區(qū)域處理相關(guān)電壓接線異常提供了更為有效和便捷的手段。
同樣,對于系統(tǒng)變電站或者某些大用戶(具備比較復(fù)雜的0.4KV環(huán)網(wǎng)接線),如果能將相序貼監(jiān)測到的相位異常信號,通過電纜或通訊方式進(jìn)入后臺監(jiān)控系統(tǒng)直接管理,那么對于處理所發(fā)生電壓異常的響應(yīng)時間會大大加快,處理缺陷人員的效率也會明顯提高,將有效縮短因電壓異常引起的各類停電時間。
3.總結(jié)
分布式電壓異常在線檢測技術(shù)不僅是一項技術(shù)上的革新,而且是一種管理理念的創(chuàng)新,它使得我們對0.4KV環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)和PT二次計量回路的電壓接線異常缺陷,有了可靠有效的手段及時發(fā)現(xiàn)、及時處理,對優(yōu)化電網(wǎng)管理工作,提高服務(wù)質(zhì)量,有著不可忽視的作用。