專利名稱：消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置電容電流的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電氣技術(shù)領(lǐng)域的測(cè)量方法，具體是一種消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置電容電流的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
在消弧線圈接地系統(tǒng)中，準(zhǔn)確的測(cè)量電網(wǎng)系統(tǒng)電容電流是消弧線圈有效補(bǔ)償對(duì)地電容電流的先決條件，它是消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置的主要功能之一。國(guó)內(nèi)廣泛使用的消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)電容電流的測(cè)定多采用調(diào)檔測(cè)量方式、諧波注入測(cè)量方式等，這些檢測(cè)方式雖然可以求出系統(tǒng)的對(duì)地電容，但各自都存在著缺點(diǎn)。系統(tǒng)電容電流的調(diào)檔測(cè)量方式利用有載開關(guān)改變消弧線圈的檔位，消弧線圈在不同檔位下中性點(diǎn)電壓和電流狀態(tài)發(fā)生改變，根據(jù)兩個(gè)不同狀態(tài)下的狀態(tài)量求出系統(tǒng)的電容電流。由于自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置需要不斷的調(diào)檔才能完成系統(tǒng)電容電流跟蹤測(cè)量，而調(diào)檔所用的有載開關(guān)是機(jī)械元件，反應(yīng)速度慢，調(diào)檔噪音大，調(diào)檔過(guò)于頻繁容易出現(xiàn)故障，可靠性不高。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利申請(qǐng)名稱《一種配電網(wǎng)單相接地電流測(cè)試方法》，專利申請(qǐng)?zhí)?2134294，該專利采用諧波注入測(cè)量方式向電網(wǎng)系統(tǒng)注入至少二個(gè)不同頻率的電壓信號(hào)，根據(jù)注入的電信號(hào)頻率和被測(cè)電網(wǎng)連接點(diǎn)的電流、電壓值計(jì)算出電網(wǎng)的電容電流值。該測(cè)量方式所需元件復(fù)雜，且向電網(wǎng)注入了不必要的諧波，不是一種理想的系統(tǒng)電容電流測(cè)量方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有對(duì)地電容電流測(cè)量技術(shù)中的不足，提供一種簡(jiǎn)單可靠的消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置電容電流的測(cè)量方法，使其在實(shí)施過(guò)程中不但避免了現(xiàn)有測(cè)量方法上的缺點(diǎn)，而且簡(jiǎn)單易行，不影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行，準(zhǔn)確率高，更適合在線實(shí)時(shí)跟蹤計(jì)算系統(tǒng)的電容電流。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明步驟如下
①、在消弧線圈的二次側(cè)串一電阻或在二次阻抗元件上直接并一個(gè)電阻，在電阻回路上串雙向并聯(lián)可控硅模塊；②、利用消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置的控制器，在設(shè)定時(shí)刻控制可控硅的開斷，從而控制電阻的投切；③、消弧線圈二次側(cè)電阻的投切引起消弧線圈一次側(cè)電流和電壓的變化，消弧線圈控制器根據(jù)測(cè)量?jī)煞N狀態(tài)的電氣量，利用系統(tǒng)電壓相量的單位圓計(jì)算方法，測(cè)出系統(tǒng)的對(duì)地電容電流；本發(fā)明中，如果消弧線圈沒(méi)有二次側(cè)，則從消弧線圈引出一個(gè)繞組作為消弧線圈二次側(cè)。
本發(fā)明中電阻的大小應(yīng)根據(jù)消弧線圈的參數(shù)和計(jì)算的精確度來(lái)選定為了保證電阻投切前后，一次系統(tǒng)的電流、電壓有一個(gè)較大的變化，有利于系統(tǒng)電容電流的計(jì)算，電阻值的選取不能太大，為了使可控硅導(dǎo)通是流過(guò)電阻的電流不能過(guò)大，電阻值的選取也不能過(guò)太小，一般為10倍的消弧線圈的二次繞組電抗值XL0。
在本發(fā)明電阻回路中串聯(lián)一個(gè)雙向可控硅，利用消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置的控制器控制可控硅的導(dǎo)通控制電阻的投切，可控硅每導(dǎo)通或斷開一次就可以計(jì)算一次對(duì)地電容電流，可控硅的導(dǎo)通時(shí)間根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的計(jì)算要求進(jìn)行設(shè)定(如若系統(tǒng)每5分鐘需要計(jì)算一次電容電流，則可控硅每5分鐘導(dǎo)通一次，為了能夠使可控硅導(dǎo)通時(shí)控制器有足夠的采樣值，可控硅導(dǎo)通的保持時(shí)間應(yīng)大于2秒)，從而達(dá)到在線實(shí)時(shí)跟蹤計(jì)算系統(tǒng)的電容電流的目的。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法只需在消弧線圈引出一個(gè)二次側(cè)，在二次側(cè)上串一個(gè)電阻，控制器只需控制電阻的投切即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電容電流的計(jì)算，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不需有載開關(guān)裝置，也不會(huì)產(chǎn)生諧波給電網(wǎng)一次系統(tǒng)帶來(lái)不利的影響，且經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的多次試驗(yàn)，誤差率在2％內(nèi)，測(cè)量結(jié)果比較準(zhǔn)確，能實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量消弧線圈接地系統(tǒng)中電容電流。


圖1本發(fā)明消弧線圈系統(tǒng)原理圖；圖2為本發(fā)明消弧線圈系統(tǒng)等效電路圖；
圖3為本發(fā)明電阻投切前后的電壓矢量圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例以阻尼電阻放二次的調(diào)匝式消弧線圈為例。
阻尼電阻放二次的調(diào)匝式消弧線圈系統(tǒng)如圖1所示L為帶二次的消弧線圈，U0為系統(tǒng)的不平衡電壓，C為系統(tǒng)的對(duì)地電容，R’為系統(tǒng)的電阻，R為消除系統(tǒng)諧振所用的阻尼電阻，r為計(jì)算系統(tǒng)電容電流所用的投切電阻，投切電阻r與阻尼電阻R并聯(lián)，雙向可控硅模塊K串在投切電阻r電路上，控制電阻r的投切?？煽毓枘KK通過(guò)消弧線圈控制器控制開斷引起電阻r的投切，控制器利用測(cè)量系統(tǒng)電流所用的電流互感器CT、測(cè)量中性點(diǎn)電壓所用的電壓互感器PT測(cè)得一次側(cè)電流電壓的變化，從而利用計(jì)算公式求解出系統(tǒng)的電容電流。投切電阻r的阻值應(yīng)根據(jù)阻尼電阻R來(lái)選取，保證在投切r前后消弧線圈一次側(cè)的電壓和電流一個(gè)較大的變化，能夠滿足計(jì)算電容電流的需要。
計(jì)算系統(tǒng)電容電流的消弧線圈系統(tǒng)等效電路圖如圖2所示，其中XL’為消弧線圈一次側(cè)的等效電抗，Rb為消弧線圈一次側(cè)的等效電阻。系統(tǒng)回路的電壓矢量關(guān)系式如(式1)所示，電阻r投切前后的電壓矢量關(guān)系式如(式2)所示，電阻r投切前后的電壓矢量單位圓圖如圖3所示。
U0=I[(R′+Rb)+j(XL′-Xc)](式1)U0=I1[(R′+Rb1)+j(XL1′-Xc)]U0=I2[(R′+Rb2)+j(XL2′-Xc)]]]>(式2)根據(jù)電阻r投切前后的電壓矢量圖中電壓的向量關(guān)系可得(式3)，進(jìn)而求得系統(tǒng)的容抗Xc(式4)和電容電流Ic(式5)。
I1(R′+Rb1)=I2(R′+Rb2)·1cosθ+I1(XL1′-XC)tgθI2(XL2′-XC)=I2(R′+Rb2)tgθ+I1(XL1′-XC)·1cosθ]]>(式3)XC=(Rb2-Rb1)I1I2sinθ+(I12XL1′+I22XL1′)-(XL1′+XL2′)I1I2cosθI12+I22-2I1I2cosθ]]>(式4)Ic=UnXc]]>(式5)注θ為電阻r投切前后消弧線圈一次線路電流的相角的差值θ＝θ1-θ2θ1、θ2為電阻r投切前后流過(guò)消弧線圈的系統(tǒng)電流的相角；I1、I2為電阻r投切前后的消弧線圈一次線路的電流幅值；Rb1、Rb2為r投切前后消弧線圈一次側(cè)的等效串聯(lián)電阻值；XL1′、XL2′為r投切前后消弧線圈一次側(cè)等效串聯(lián)電抗值Rb1=UN1I1cosβ1XL1′=UN1I1sinβ1]]>Rb2=UN2I2cosβ2XL2′=UN2I2sinβ2]]>β1、β2分別為r投切前后中性點(diǎn)電壓與線路電流的相位角差；UN1、UN2分別為r投切前后中性點(diǎn)電壓幅值；Un為系統(tǒng)線路的相電壓。
根據(jù)以上條件和計(jì)算公式在實(shí)際中進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)，其中調(diào)匝式消弧線圈容量S300/30KVA、U0＝58V、R’＝20Ω、R＝11.2Ω、C＝15.14uF、r＝10Ω，中性點(diǎn)電壓值和一次系統(tǒng)電流值由自動(dòng)控制裝置的控制器采集計(jì)算，在不同檔位的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。根據(jù)本發(fā)明方法得到的對(duì)地電容電流誤差率在1％左右，準(zhǔn)確度比較高。
表1


權(quán)利要求
1.一種消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置電容電流的測(cè)量方法，其特征在于，步驟如下①、在消弧線圈的二次側(cè)串一電阻或在二次阻抗元件上直接并一個(gè)電阻，在電阻回路上串雙向并聯(lián)可控硅模塊；②、利用消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置的控制器，在設(shè)定時(shí)刻控制可控硅的開斷，從而控制所述電阻的投切；③、消弧線圈二次側(cè)電阻的投切引起消弧線圈一次側(cè)電流和電壓的變化，消弧線圈控制器根據(jù)測(cè)量?jī)煞N狀態(tài)的電氣量，利用系統(tǒng)電壓相量的單位圓計(jì)算方法，測(cè)出系統(tǒng)的對(duì)地電容電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置電容電流的測(cè)量方法，其特征是，所述①中，如果消弧線圈沒(méi)有二次側(cè)，則從消弧線圈引出一個(gè)繞組作為消弧線圈二次側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置電容電流的測(cè)量方法，其特征是，所述①中，電阻的大小為10倍的消弧線圈的二次繞組電抗值XL0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置電容電流的測(cè)量方法，其特征是，所述利用系統(tǒng)電壓相量的單位圓計(jì)算方法，測(cè)出系統(tǒng)的對(duì)地電容電流，具體為XC=(Rb2-Rb1)I1I2sinθ+(I12XL1′+I22XL2′)-(XL1′+XL2′)I1I2cosθI12+I22-2I1I2cosθ]]>Ic=UnXc]]>其中θ為電阻r投切前后消弧線圈一次線路電流的相角的差值θ＝θ1-θ2I1、I2為r投切前后的消弧線圈一次線路的電流幅值；Rb1、Rb2為r投切前后消弧線圈一次側(cè)的等效串聯(lián)電阻值；XL1′、XL2′為r投切前后消弧線圈一次側(cè)等效串聯(lián)電抗值Rb1=UN1I1cosβ1XL1′=UN1I1sinβ1]]>Rb2=UN2I2cosβ2XL2′=UN2I2sinβ2]]>β1、β2分別為r投切前后中性點(diǎn)電壓與線路電流的相位角差；UN1、UN2分別為r投切前后中性點(diǎn)電壓幅值；Un為系統(tǒng)線路的相電壓。
全文摘要
一種消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置電容電流的測(cè)量方法，步驟如下①在消弧線圈的二次側(cè)串一電阻或在二次阻抗元件上直接并一個(gè)電阻，在電阻回路上串雙向并聯(lián)可控硅模塊；②利用消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置的控制器，在設(shè)定時(shí)刻控制可控硅的開斷，從而控制所述電阻的投切；③消弧線圈二次側(cè)電阻的投切引起消弧線圈一次側(cè)電流和電壓的變化，消弧線圈控制器根據(jù)測(cè)量?jī)煞N狀態(tài)的電氣量，利用系統(tǒng)電壓相量的單位圓計(jì)算方法，測(cè)出系統(tǒng)的對(duì)地電容電流。本發(fā)明簡(jiǎn)單易行，不影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行，且準(zhǔn)確率高，適合在線實(shí)時(shí)跟蹤計(jì)算系統(tǒng)的電容電流。
文檔編號(hào)G01R19/00GK101071145SQ20071004196
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2007年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月14日
發(fā)明者王建忠, 倪浩宏, 姚瑞清 申請(qǐng)人:思源電氣股份有限公司