一種節能型輸電線損耗和故障檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明設一種節能型輸電線損耗和故障檢測方法。
【背景技術】
[0002] 我國目前輸電系統，存在著供電半徑大、季節性負荷變動大、線路無功損耗大、功 率因數低、無功功率不能就地平衡等問題，特別是由于工業生產中大量的非線性、沖擊性和 波動性負荷的存在給電網帶來了日益嚴重的電能質量問題，嚴重的影響了電網的電壓穩 定，威脅輸電線和用戶設備的正常運行。
[0003] Ξ相不平衡作為電能質量中的重點問題之一，也受到了廣泛的關注，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，但關于將運些損耗增 量在負荷側進行合理分配的研究還較為匿乏，且存在W下缺陷： 傳統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 數求得，但是在不同環境、不同時間、不同運行狀況下阻抗參數可能有很大變化，所W只考 慮電壓的不平衡程度完全無法反應電流不平衡。
[0004] 此外，隨著分布式發電技術的發展，越來越多的分布式電源(DG)接入輸電線或構 成微網后接入輸電線并網運行，運將導致輸電線的分支數量進一步增加，網絡結構更加復 雜，因此會增大故障發生概率。分布式電源的接入使得輸電線有傳統的福射型網絡變為多 端電源網絡，不僅網絡結構和性質發生了改變，由于DG的存在使得故障發生后電氣量變化 規律更加復雜，運給輸電線的故障檢測和隔離帶來更大的挑戰。
【發明內容】
[0005] 為解決上述問題，本發明提供一種節能型輸電線損耗和故障檢測方法，通過該方 法，可W及時準確的檢測輸電線的線路損耗增量和故障情況，實現輸電線路節能安全運行。
[0006] 為了實現上述目的，本發明提供一種節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到控制模塊的信號采集單元； 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送上述信息； 53. 線損計算單元根據上述來自信號獲取單元的電流和電壓信息進行線路損耗計算； 54. 故障識別單元根據當前各監測點的電流信息進行故障識別，如發現故障，則將故障 發送給故障報警單元。
[0007] 優選的，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相不平衡時各負荷的功率不平衡度參數UP化i，該各負荷的功率不 平衡度參數UP化1均按W下功率不平衡度參數IPR公式計算：
式中：s+=3v+r，其中r和r分別為負荷所在線路的負荷側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Ιι;θ+為V+和Γ的相角差；
?該式中有效視在功率 Se = 3VeIe，其中Ve為負荷所在線路的負荷側的等效電壓，為線電壓等效值，le為負荷所在線 路的負荷側的等效電流，為線電流等效值； 533. 根據所述總損耗增量ΔΡ和各負荷的功率不平衡度參數UP化1按照下述公式計算 各負荷的損耗增量A Pi，其公式為：
N為負荷數量； 534. 按照所述各負荷的損耗增量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荷的損耗增量A Pi對應分 配給各負荷。
[0008] 優選的，在所述步驟S31中，因 Ξ相不平衡造成的總損耗增量Δ P的計算公式為：Δ p= Δ PL+ A Pu+ A PFe，其中：A Pl為輸電線因立相不平衡造成的線路損耗增量，其計算公式 為：APl = Pl^Pl，其中楚為^相不平衡時產生的線路損耗，Pl為Ξ相平衡時產生的線路損 耗；A Pfj為輸電線因 Ξ相不平衡造成的變壓器附加銅耗；Δ扣e為輸電線因 Ξ相不平衡造成 的變壓器附加鐵耗。
[0009] 優選的，在步驟S3之前，先進一步地獲取和計算輸電線Ξ相不平衡時的輸電線運 行數據，包括： 獲取輸電線路中的Ξ相電流Iabc=[Ia Ib IcjT及輸電線路始、末端的Ξ相電壓Vabc = [VaO VbO VcO]哺Va'bc=[Va' Vb' Vc']T，其中Ia，Ib，Ic分別為輸電線路A，B，C相的電流實際值 (實際值指包括幅值和相角的值），￥3〇，￥6〇，￥。〇分別為輸電線路4,8，(：相的首端電壓實際值， Va'，Vb'，Vc'分別為輸電線路A，B，C相的末端電壓實際值； 通過公式Δ Vabc = Vabc-Va'bc = ZabJabc計算線路的串聯阻抗矩陣
若為未換相線路，通過變換矩陣
，其中a = cosl20°+i · sinl20°， i為虛數單位，及公式4.; 和爲;餐^采，計算得到I ο 12 = [ I。11 12 ] τ和
，其中I〇、Il、l2分別為電流labc的零序、正序W及負序分量實際值;Ιο、 Ι?、?2也可通過測量得到； 若為完全換相線路，令Zaa = Ζ化=Zee = Zs，Zab = Zbc = Zca = Zm，則零序阻抗分量為Zoo = Zs + 2Zm = Zo，正序阻抗分量為Zll = Zs-Zm = Zl，負序阻抗分量為Z22 = Zs-Zm = Z2，Zoi = Z〇2 = Zl2 = Z21 = 0； 所述輸電線路中的Ξ相電流IabE=[Ia Ib IcjT及輸電線路始、末端的Ξ相電壓Vabc = [￥30￥60￥。0^和￥3'6。=[￥3'￥6'￥。'^也可^通過測量電流、電壓的各序分量值，再通過相 應的反向換算得到； 計算所述負序電流分量12的不平衡復系數
W及所述 零序電流分量I日的不平衡復系勤
，其中，m0、m2分別為零序電 流分量10和負序電流分量12的復不平衡系數，δ0、δι、δ2分別為零序、正序、負序電流分量的相 角部分，β0、&為不平衡復系數的相角部分； 從變壓器銘牌讀取變壓器的短路損耗參數Pd和空載損耗參數Po，W及變壓器一次側額 定電流In和變壓器一次側額定電壓化;獲取運行時變壓器一次側A、B、C相的電流實際值Ια, IB，Ic并換算得到其有效值：^乂乂*變壓器二次偵UA、B、討目的電流實際值ΓA，ΓB，Γc并換 算得到其有效值及變壓器一次側機端電壓實際值Ua，化，化并換算得到其有效值 孩滬玲".礙 獲取IaL、IbL、IcL和InL，其分別為負荷所在線路的負荷側的A相、B相、C相和中性線中的 電流有效值，其中InL可直接測量得到，也可通過本領域公知公式求得； 獲取負荷所在線路的負荷側的A相、B相、C相電壓有效值￥3、￥6、￥。及其對應線電壓有效 .義按 值Vab、Vbc、Vea，計算《?-，其中化為星形連接的負載電阻，Κλ為；角形連接的負載電阻，Ry 和Ra根據實際負荷計算得到，算法為本領域公知技術。
[0010]優選的，在步驟S4中，采用如下方法識別線路故障： 獲取各監測點電流信息； 獲取各監測點的位置信息； 判斷獲取的電流信息是否位于預設數值范圍之外，所述信號處理器設定一個數值范 圍，數值范圍之內的電流值表示輸電線處于正常工作狀態，當采集的電流信息的數值位于 所述數值范圍之外時，表示輸電線的支路發生了故障，有可能短路或者斷路。
[0011]本發明提供的一種節能型輸電線損耗和故障檢測方法具有如下優點：（1)可W基 于實時獲取的輸電線的多個節點的電壓電流信息，實時分析判斷輸電線當前的線路損耗狀 態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性不平衡運行狀態下， 合理分配線損增量，使得輸電線節能安全的運行。
【附圖說明】
[0012] 圖1示出了本發明的一種輸電線節能安全運行系統的框圖； 圖2示出本發明的了一種節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能安全運行系統，該系統包括： 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