中性点不接地配电网对地参数精确测量方法、系统及介质

1.本技术涉及配电网对地参数测量技术领域，具体设计一种中性点不接地配电网对地参数精确测量方法、系统及介质。


背景技术：

2.中性点不接地配电网对地参数包括对地电容及对地泄漏电导。传统上认为对地电流中容性电流占比较大，且传统消弧线圈仅能补偿电容电流，对泄漏电流无能为力，因此，目前对地参数测量研究主要针对对地电容测量方法展开。随着我国配电网电缆线路敷设长度增加，单相接地故障电流中有功成分急剧攀升，导致故障电弧难以消除。全电流补偿消弧线圈能够对故障电流的无功、有功成分进行有效补偿，抑制故障过电压，降低故障建弧率，其补偿容量及作用效果主要依赖配电网对地电容及对地泄漏电导的测量精度。此外，近年来兴起的配电网有源消弧技术同样需要精确快速的对地电容及对地泄漏电导的实时测量技术作为有力支撑。
3.目前采用的中性点不接地配电网对地参数测量方法主要包括以下3种：第1种为偏置法，通过在配电网中加入一较大电容或串入一固定电阻和可调电抗，调节电抗可改变中性点位移电压，当中性点电压与偏置相电压对地电压正交时，通过测量中性点电压有效值及偏置相电压有效值来计算对地参数，此类方法的缺点在于测量过程中会造成配电网短时三相不平衡，非偏置相电压升高，易使系统绝缘薄弱处发生击穿。第2种测量方法通过在中性点进行电阻或电容的投切，并采集中性点对地参数前后的电气数据，实现对地参数测量。以上2种测量方法均需要与配电网一次侧直接接触，并改变一次系统拓扑结构与参数，测量过程繁琐、效率较低，且测量操作人员及设备存在一定安全风险。第3种方法为信号注入法，该类方法通过pt二次侧向配电网注入特征信号，并实时测量反馈信号，实现配电网对地参数测量。此类方法无须与一次设备直接接触，对配电网正常运行不造成影响，具有测量安全性高、测量方便等优点。信号注入法根据测量原理的不同可分为单频法、双频法及三频法等方式。单频法仅能计算配电网电容电流，无法计算泄漏电导电流，不能有效支撑有源消弧等新兴配电网故障处理技术的实现。双频法与三频法的参数测算过程较复杂，且受电压互感器内阻抗及消谐电阻的影响较大，同时测量精度与注入信号频率相关：若注入信号频率较高，则配电网对地容抗在测量回路总阻抗中所占比重较小，将导致较大的对地电容测量误差，同时测得的开口三角侧零序电流信号微弱，特征信号捕捉困难；若降低信号频率，则互感器励磁阻抗随之降低，励磁支路分流增加，引起对地泄漏电流测量误差增大。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种中性点不接地配电网对地参数精确测量方法、系统及介质，通过对零序电压的调控将有功和无功功率转变为只与零序电压、零序电流和对地参数有关，从而计算出对地参数。
5.为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
第一方面，本技术实施例提供一种中性点不接地配电网对地参数精确测量方法，包括以下具体步骤：在配电网正常运行时，在中性点外加可控电压源调控零序电压；根据调控前后馈线零序电流与零序电压关系，得出各馈线不平衡电流；通过定义的馈线零序功率表达式求各馈线及系统的有功与无功功率；结合零序功率与对地参数间关系求出各馈线及系统对地电导和电容参数。
6.所述配电网正常运行时线路满足，，为正常运行时的馈线i上零序电流，为正常运行时的零序电压，和为线路i上总对地电导与电容，、、为三相电源电动势，、、为馈线i三相对地导纳参数，为馈线i上因三相导纳不对称而产生的不平衡电流，i为馈线编号。
7.所述在中性点外加可控电压源调控零序电压的调压目标值的大小设定为15%相电压，即，此时可得调控后系统馈线i上零序电流，，馈线i中不易通过测量得到的不平衡电流，。
8.所述定义各馈线零序功率表达式为：，、分别表示馈线i上有功、无功功率，从表达式中可知零序功率的值与调控的零序电压和线路对地参数有关，根据定义的零序功率可以得到各个馈线的零序功率之和表达式：，其中，，由表达式可得出各馈线及系统对地参数表达式为：。
9.第二方面，本技术实施例提供一种中性点不接地配电网对地参数精确测量系统，包括，测量获取单元，用以实时测量获取配电网零序电压与各馈线零序电流；零序电压控制单元，用以通过中性点外加可控电压源调节控制系统的中性点零序电压；计算单元，用以由不平衡电流、馈线功率表达式计算得到各馈线上不平衡电流以及各馈线、系统的零序功率，并结合馈线功率与对地参数间数学联系进一步计算得到各馈线及系统对地泄漏电导与对地电容参数。
10.第三方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如上所述的中性点不接地配电网对地参数精确测量方法的步骤。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果是：在配电网正常运行时，不用对线路进行隔离处理从而测量该段线路的对地参数，测量方式简单可靠。
附图说明
12.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
13.图1为本技术实施例的基于中性点不接地配电网电路图；图2为本技术实施例的方法流程图；图3为本技术实施例的系统框图。
具体实施方式
14.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
15.术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
16.术语“第一”、“第二”等仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
17.参照图1和图2，本技术实施例提供一种中性点不接地配电网对地参数精确测量方法，包括以下具体步骤：在配电网正常运行时，在中性点外加可控电压源调控零序电压；根据调控前后馈线零序电流与零序电压关系，得出各馈线不平衡电流；通过定义的馈线零序功率表达式求各馈线及系统的有功与无功功率；
结合零序功率与对地参数间关系求出各馈线及系统对地电导和电容参数。
18.对于含有若干馈线的配电网，在正常运行时，满足下列式子（1）其中，为正常运行时的馈线i上零序电流，为正常运行时的零序电压，和为线路i上总对地电导与电容，、、为三相电源电动势，、、为馈线i三相对地导纳参数，为馈线i上因三相导纳不对称而产生的不平衡电流，i为馈线编号。
19.在配电网正常运行时，经可控电压源调控零序电压为 (因过大零序电压不利于配电网的安全运行，参考国家标准 gb/t 50064—2014《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》的规定：正常运行时，自动跟踪补偿消弧装置应确保中性点的长时间电压位移不超过系统标称相电压的15%。因此，正常时调压目标值大小设定为15%相电压，即)。此时可得调控后的系统馈线i上零序电流，（2）根据式（1）和（2）可求得馈线i的为
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（3）定义各馈线零序功率表达式为：（4）、分别为馈线i上有功、无功功率。此时各馈线零序功率之和表达式为： （5）式(5)中，。根据式子（4）和式子（5）可求得各馈线及系统对地参数表达式为：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（6）即测量配电网线路的有功和无功功率以及此时调控的零序电压就可以知道线路对地电导、电容参数，从而实现系统及馈线对地参数测量。
20.为了验证本发明描述的一种基于零序电压调控的中性点不接地配电网对地参数
精确测量方法的可靠性，在pscad/emtdc仿真软件上搭建了中性点不接地配电网的仿真模型，模型参数见表1。
[0021][0022]
经过外加电压源调控的零序电压为，此时测量各馈线的零序电压和零序电流。见表2。
[0023]
表2 零序电压、零序电流测量值
[0024]
此时计算对地参数的数值并与实际值相比较的表3。
[0025]
表3 对地参数测量结果及误差
[0026]
从仿真值与实际值相比较的结果和误差可看出，该方法的误差极小，不管是馈线还是母线，都可以实现对地参数精准测量。
[0027]
如图3，本技术提供一种中性点不接地配电网对地参数精确测量系统，包括测量获取单元1，用以实时测量获取配电网零序电压与各馈线零序电流；零序电压控制单元2，用以通过中性点外加可控电压源调节控制系统的中性点零序电压；
计算单元3，用以由不平衡电流、馈线功率表达式计算得到各馈线上不平衡电流以及各馈线、系统的零序功率，并结合馈线功率与对地参数间数学联系进一步计算得到各馈线及系统对地泄漏电导与对地电容参数。
[0028]
本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如上所述的中性点不接地配电网对地参数精确测量方法的步骤。
[0029]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
[0030]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0031]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0032]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0033]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0034]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
[0035]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (pram)、静态随机存取存储器 (sram)、动态随机存取存储器 (dram)、其他类型的随机存取存储器 (ram)、只读存储器 (rom)、电可擦除可编程只读存储器 (eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器 (cd-rom)、数字多功能光盘 (dvd) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0036]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0037]
以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。