一种输电线节能安全运行系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设一种输电线节能安全运行系统。
【背景技术】
[0002] 我国目前输电系统，存在着供电半径大、季节性负荷变动大、线路无功损耗大、功 率因数低、无功功率不能就地平衡等问题，特别是由于工业生产中大量的非线性、冲击性和 波动性负荷的存在给电网带来了日益严重的电能质量问题，严重的影响了电网的电压稳 定，威胁输电线和用户设备的正常运行。
[0003] Ξ相不平衡作为电能质量中的重点问题之一，也受到了广泛的关注，目前对于由 Ξ相不平衡造成的输电线损耗增量的计算方法已有较为成熟的研究，但关于将运些损耗增 量在负荷侧进行合理分配的研究还较为匿乏，且存在W下缺陷： 传统不平衡度的定义只考虑了电压，没有考虑电流。虽然电流可W通过电压与阻抗参 数求得，但是在不同环境、不同时间、不同运行状况下阻抗参数可能有很大变化，所W只考 虑电压的不平衡程度完全无法反应电流不平衡。
[0004] 此外，随着分布式发电技术的发展，越来越多的分布式电源(DG)接入输电线或构 成微网后接入输电线并网运行，运将导致输电线的分支数量进一步增加，网络结构更加复 杂，因此会增大故障发生概率。分布式电源的接入使得输电线有传统的福射型网络变为多 端电源网络，不仅网络结构和性质发生了改变，由于DG的存在使得故障发生后电气量变化 规律更加复杂，运给输电线的故障检测和隔离带来更大的挑战。
【发明内容】
[0005] 为解决上述问题，本发明提供一种输电线节能安全运行系统，通过该系统，可W及 时准确的检测输电线的线路损耗增量和故障情况，实现输电线路节能安全运行。
[0006] 为了实现上述目的，发明提供一种输电线节能安全运行系统，该系统包括： 第一电压采样模块，用于实时采集输电线的多点的电压信息和位置信息，包括输电线 的首末端电压信息和位置信息； 第一电流采样模块，用于实时采集输电线的多点的电压信息和位置信息，包括输电线 的首末端电流信息和位置信息； 第二电压采集模块，用于实时采集发电设备的电压信息和位置信息； 第二电流采集模块，用于实时采集发电设备的电流信息和位置信息； 发电设备，用于向输电线提供有功和无功功率； 变压器，用于调节发电设备向输电线输出的电压； 损耗增量分配模块，用于将输电线的Ξ相不平衡线路损耗增量进行分配，W保持输电 线路的平衡运行； 故障报警显示模块，用于显示输电线路故障报警信息； 输电线损耗和故障监控装置，包括:信号获取单元、线损计算单元、故障识别单元和故 障报警单元，其中： 信号获取单元分别从第一电压采样模块、第一电流采样模块、第二电压采样模块、第二 电流采样模块获取相关电压、电流信号，并把相应信号发送给故障识别单元和线损计算单 元； 故障识别单元与故障报警单元相连接； 线损计算单元和损耗增量模块分配模块连接。
[0007]优选的，所述线损计算单元，计算并分配Ξ相不平衡时的输电线损耗增量，具体计 算方式如下： (1) 确定输电线因 Ξ相不平衡造成的总损耗增量AP; (2) 确定输电线Ξ相不平衡时各负荷的功率不平衡度参数UP化1，该各负荷的功率不平 衡度参数UP化1均按W下功率不平衡度参数IPR公式计算：
式中：s+=3v+r，其中r和r分别为负荷所在线路的负荷侧的电压和电流正序部分的 有效值，该正序部分可W被测量得到，也可W通过已有公式计算得到，其计算原理同下文提 到的正序电流分量Ii;e+为V+和Γ的相角差；
该式中有效视在功率Se = 3VeIe，其中Ve为负荷所在线路的负荷侧的等效电压，为线电压等效值，le为负荷所在线路的 负荷侧的等效电流，为线电流等效值； (3) 根据所述总损耗增量Δ P和各负荷的功率不平衡度参数UP化1按照下述公式计算各 负荷的损耗增量A Pi，其公式为：
N为负荷数量； (4) 按照所述各负荷的损耗增量Δ Pi对输电线Ξ相不平衡时的输电线损耗增量进行分 配，即将输电线Ξ相不平衡时的输电线损耗增量按照所述各负荷的损耗增量A Pi对应分配 给各负荷。
[000引优选的，所述故障识别单元包括： 第一识别子单元，用于提取并识别来自信号获取单元的输电电流信息； 第二识别子单元，用于提取并识别来自信号获取单元的输电电流位置信息； 判断单元，用于判断所获取的所述电流信息是否位于预设数值范围之外，若是，所述信 号处理器发出报警指令和所述位置信息至所述故障报警单元，W使所述故障报警单元，将 所述位置信息发送给故障报警模块，W显示对应的支路发生故障。
[0009]优选的，所述判断子单元包括:滤波器，用于通过预设的带通滤波器对所获取的所 述电流信息滤波，得到位于所述带通滤波器的高端截止频率和低端截止频率之间的剩余的 电流信息;第一计算子器，用于对所述的剩余的电流信息作傅里叶变化，获取所述的剩余的 电流信息的频率响应;第二计算器，用于获取所述的剩余的电流信息的频率响应的均值;逻 辑运算器，用于判断所述均值是否大于预设数值。
[0010] 优选的，所述信号获取单元通过无线网络获取经所述各种电压信息、电流信息和 位置信息。
[0011] 本发明提供的一种输电线节能安全运行系统具有如下优点：（0可W基于实时获 取的输电线的多个节点的电压电流信息，实时分析判断输电线当前的线路损耗状态W及故 障情况。（2)可W实时报警显示故障的位置，并且可W在Ξ性不平衡运行状态下，合理分配 线损增量，使得输电线节能安全的运行。
【附图说明】
[0012] 图1示出了本发明的一种输电线节能安全运行系统的框图； 图2示出本发明的了一种节能型输电线损耗和故障检测方法。
【具体实施方式】
[0013] 图1示出了一种输电线节能安全运行系统，该系统包括： 第一电压采样模块1，用于实时采集输电线10的多点的电压信息和位置信息，包括输电 线10的首末端电压信息和位置信息； 第一电流采样模块2,用于实时采集输电线10的多点的电压信息和位置信息，包括输电 线10的首末端电流信息和位置信息； 第二电压采集模块6，用于实时采集发电设备8的电压信息和位置信息； 第二电流采集模块7，用于实时采集发电设备8的电流信息和位置信息； 发电设备8,用于向输电线提供有功和无功功率； 变压器9,用于调节发电设备向输电线10输出的电压； 损耗增量分配模块5，用于将输电线的Ξ相不平衡线路损耗增量进行分配，W保持输电 线路的平衡运行； 故障报警显示模块4，用于显示输电线路故障报警信息； 输电线损耗和故障监控装置3,包括:信号获取单元31、线损计算单元32、故障识别单元 33和故障报警单元34,其中： 信号获取单元31分别从第一电压采样模块1、第一电流采样模块2、第二电压采样模块 6、第二电流采样模块7获取相关电压、电流信号，并把相应信号发送给故障识别单元33和线 损计算单元32; 故障识别单元33与故障报警单元34相连接； 线损计算单元32和损耗增量模块分配模块4连接。
[0014] 优选的，所述线损计算单元，计算并分配Ξ相不平衡时的输电线损耗增量，具体计 算方式如下： (1) 确定输电线因 Ξ相不平衡造成的总损耗增量AP; (2) 确定输电线Ξ相不平衡时各负荷的功率不平衡度参数UP化1，该各负荷的功率不平 衡度参数UP化1均按W下功率不平衡度参数IPR公式计算：
式中：s+=3v+r，其中r和r分别为负荷所在线路的负荷侧的电压和电流正序部分的 有效值，该正序部分可w被测量得到，也可w通过已有公式计算得到，其计算原理同下文提 到的正序电流分量ii;e+为r和r的相角差；
该式中有效视在功率Se= 3VeIe，其中Ve为负荷所在线路的负荷侧的等效电压，为线电压等效值，le为负荷所在线路的 负荷侧的等效电流，为线电流等效值； (3) 根据所述总损耗增量Δ P和各负荷的功率不平衡度参数UP化1按照下述公式计算各 负荷的损耗增量A Pi，其公式为：
N为负荷数量； (4) 按照所述各负荷的损耗增量Δ Pi对输电线Ξ相不平衡时的输电线损耗增量进行分 配，即将输电线Ξ相不平衡时的输电线损耗增量按照所述各负荷的损耗增量A Pi对应分配 给各负荷。
[0015] 优选的，所述故障识别单元33包括： 第一识别子单元，用于提取并识别来自信号获取单元的输电电流信息； 第二识别子单元，用于提取并识别来自信号获取单元的输电电流位置信息； 判断单元，用于判断所获取的所述电流信息是否位于预设数值范围之外，若是，所述信 号处理器发出报警指令和所述位置信息至所述故障报警单元，W使所述故障报警单元，将 所述位置信息发送给故障报警模块，W显示对应的支路发生故障。
[0016] 优选的，所述判断子单元包括:滤波器，用于通过预设的带通滤波器对所获取的所 述电流信息滤波，得到位于所述带通滤波器的高端截止频率和低端截止频率之间的剩余的 电流信息;第一计算子器，用于对所述的剩余的电流信息作傅里叶变化，获取所述的剩余的 电流信息的频率响应;第二计算器，用于获取所述的剩余的电流信息的频率响应的均值;逻 辑运算器，用于判断所述均值是否大于预设数值。
[0017] 优选的，所述信号获取单元通过无线网络获取经所述各种电压信息、电流信息和 位置信息。
[0018] 附图2示出了本发明的一种节能型输电线损耗和故障检测方法，该方法具体步骤 如下： 51. 实时收集输电线的监测点的电压、电流信息和位置信息，并将采集到的电压、电流 信息和位置信息传输到控制模块的信号采集单元； 52. 信号获取单元接收、存储并向线损计算单元和故障识别单元发送上述信息； 53. 线损计算单元根据上述来自信号获取单元的电流和电压信息进行线路损耗计算； 54. 故障识别单元根据当前各监测点的电流信息进行故障识别，如发现故障，则将故障 发送给故障报警单元。
[0019] 优选的，在步骤S3中采用如下方式计算线损： 531. 确定输电线因 Ξ相不平衡造成的总损耗增量Δ P; 532. 确定输电线Ξ相不平衡时各负荷的功率不平衡度参数UP化i，该各负荷的功率不 平衡度参数UP化1均按W下功率不平衡度参数IPR公式计算：
式中：s+=3v+r，其中r和r分别为负荷所在线路的负荷侧的电压和电流正序部分的 有效值，该正序部分可W被测量得到，也可W通过已有公式计算得到，其计算原理同下文提 到的正序电流分量Ii;e+为V+和Γ的相角差；
，该式中有效视在功率Se= 3VeIe，其中Ve为负荷所在线路的负