一种低压用电网安全监测方法
【专利摘要】本发明涉及电网安全，具体涉及一种低压用电网安全监测方法，包括以下步骤：采集低压用电网线路首端的三相暂态电流信号iA(t)、iB(t)、iC(t)和三相暂态电压信号uA(t)、uB(t)、uC(t)，电流信号和电压信号的数据采样频率为10kHz，时间窗为扰动后的一个半周波；将任意两相作为一个回路，形成高阶微分方程；求取步骤二中高阶微分方程系数；利用暂态高阶微分方程系数与稳态等值参数之间的关系求解等值参数；从采集到的三相暂态电流信号和三相暂态电压信号中提取出其中所包含的基频成份等特征。本发明能够以中性线阻抗大小和负荷的实际不平衡度相结合来判断用电网安全是否安全。
【专利说明】一种低压用电网安全监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电网安全，具体涉及一种低压用电网安全监测方法。
【背景技术】
[0002] 低压用电网络作为整个电网的最后一环，与用户直接相连，其安全性受到广泛关 注。国标规定在三相供电情况下需保证三相负荷平均分配、中性线上阻抗为零。但是实际 运行下三相负荷往往是不平衡的，加之中性线阻抗的存在，使得负荷侧虚拟中性点电压出 现偏移、至少一相负荷端电压升高，即产生中性点过电压。对用户而言，电器在过电压情况 下运行容易烧毁电器；其次，不平衡负荷产生的零序电流由中性线传导回系统侧，一旦中性 线由于电路老化、中性线接头接触不良等原因造成阻抗值异常增大时，中性线上电阻增大 的部位就有过热的危险，从而成为火灾隐患。因此对低压用电网进行不平衡度及电压保护 的安全监测至关重要。
[0003] 目前低压用电网安全监测使用的数据主要为公共连接点（PCC)处的三相对地电 压、电流信息。但PCC点对地电压受到上级电压以及地电位的制约，正常运行状态下为三相 对称电压。在负荷侧虚拟中性点电压存在的情况下，PCC点的对地电压无法表示用户侧的 真实压降及负荷的不平衡度。因此在虚拟中性点电压存在的非故障状态下，主要通过三相 电流来实现低压用电网的安全监测问题。但是，只使用电流信息同样无法表征负荷上的压 降，且用于三相负荷不平衡度监测时，由于三相电流受到中性线上阻抗的影响，同一个负荷 状态下中性线阻抗改变，所得负荷不平衡度随之改变，因此单独使用电流信息说服力不够。 另外，无法对中性线阻抗及其变化进行监测也是现有方法的不足。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种低压用电网安全监测方法，能够在三相负载不对称与 中性线阻抗存在的情况、稳态端口信息约束的情况下，收集暂态信息辨识等值模型参数。
[0005] 为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
[0006] 一种低压用电网安全监测方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤一，采集低压用电网线路首端的三相暂态电流信号iA(t)、iB(t)、i c(t)和三
[0008] 相暂态电压信号UA (t)、UB (t)、ue(t)，电流信号和电压信号的数据采样频率为 IOkHz，
[0009] 时间窗为扰动后的一个半周波（30ms);
[0010] 步骤二，将任意两相作为一个回路，形成高阶微分方程
【权利要求】
1. 一种低压用电网安全监测方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤一，采集低压用电网线路首端的三相暂态电流信号iA(t)、iB(t)、ic(t)和三相暂态 电压信号％(〇、UB(t)、!!。⑴，电流信号和电压信号的数据采样频率为10kHz，时间窗为扰动 后的一个半周波； 步骤二，将任意两相作为一个回路，形成高阶微分方程
其中参数am &1，…，aK和k bp…，bK，a和b为微分方程的待辨识系数，K称为等值阶 数，方程中UAB(t)(k)是电压小扰动信号Mt)的k阶导数，iA(t) (k)、iB(t)(k)是电流小扰动 信号iA(t)、i B(t)的k阶导数，K是负荷模型的等值阶数； 步骤三，求取步骤二中高阶微分方程系数； 步骤四，利用暂态高阶微分方程系数与稳态等值参数之间的关系求解等值参数，所述 暂态高阶微分方程系数与稳态等值参数之间关系如下 在K为偶数时，令
计算
在K为奇数时,令
计算
由此，得出负荷模型的A相稳态等值参数和以及B相稳态等值参数和:
步骤五，从采集到的三相暂态电流信号和三相暂态电压信号中提取出其中所包含的基 频成份，并写为正余弦函数的表达式，如下
步骤六，用得到的正余弦表达式的系数来表示步骤四中得到的等值阻抗参数，如下
步骤七，利用步骤六中得到的表达式作为约束条件，步骤（4)中计算得到的参数作为 初值，进行优化，得到各相等值阻抗精确值； 步骤八，通过
计算负荷侧虚拟中性点的漂移电压； 步骤九，计算三相负荷不平衡度，与三相负荷大小及虚拟中性点漂移电压一起，表征低 压用电网的安全性，电压不平衡度Su、电压不平衡度Si的计算公式如下：
其中：仏一三相电压的正序分量幅值均方根； 队一三相电压的负序分量幅值均方根；
其中山一三相电流的正序分量幅值均方根； 12-三相电流的负序分量幅值均方根； 12-三相电流的负序分量幅值均方根； 首先求取三相负荷上的实际压降的正负序分量：
其中：a = W ;
一三相电压的正、负、零序分量，
为利用稳态采样点拟合求出的电压相量，&为对应时间求出的虚拟 中性点电压相量， 继而取正负序幅值[/lJV、^/2JV求不平衡度εΛ，eu、S i的值越大，负荷的不平衡度越 大，对用电网的安全运行的威胁越大，电流不平衡度ε i计算相同的情况下，改进电压不平 衡度eu的计算，利用前面步骤中得到的实际负荷压降求取不平衡度Eun，可信度高。
【文档编号】G01R27/08GK104391198SQ201410690865
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】杨琦, 杨桦, 罗建, 吉畅, 罗明才, 代熲, 宋洪宾, 曾礼强, 徐川, 曾敏, 杨光学, 吴涛 申请人:国网四川省电力公司自贡供电公司, 国家电网公司