一种消谐电阻自动跟踪调整方法
【专利摘要】本发明公开了一种消谐电阻自动跟踪调整方法，其特征是：所述消谐电阻RX跨接在电压互感器开口三角的两端，开口三角电流I为：I＝U△/RX，绕组M为开口三角三个绕组中电压最大的一相绕组，在绕组M的运行功率UMI不大于绕组M的极限功率KS时，设置所述消谐电阻RX跟踪开口三角电压U△进行调整。本发明方法实现了主动消谐，主动消耗引发谐振的能量，从根本上彻底根除了电压互感器谐振及其过电压，没有保护死区，确保系统安全运行。
【专利说明】
一种消谐电阻自动跟踪调整方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电压互感器消谐电阻自动跟踪调整的方法。
【背景技术】
[0002] 电压互感器谐振是十分常见的电力故障及事故，特别是配网，一方面由于电压互 感器铁心饱和引起的铁磁谐振过电压比较多，尽管采取了一些限制谐振过电压的措施，比 如消谐灯、消谐器、TV高压中性点增设电阻或单只TV等，但始终没有从根本上解决问题。TV 烧毁、熔丝熔断仍不断发生;另一方面，由于中性点不接地运行方式的主要特点是单相接地 后，允许维持一定的时间不致于引起用户断电，一般为2小时，在单相接地时，微机消谐器等 消谐措施不能实施，导致电压互感器谐振。
[0003] 长期以来，行业内关于消谐一直是一个热门话题，现有的消谐方法不能实现对谐 振的根除，较为常见的二次方式微机消谐器，其消谐方法是监测开口三角电压UA，判断是 否谐振，若是谐振，进一步判断是高频、分频或是工频，再给出消谐电阻吸收电压互感器谐 振的能量，以此实现消谐。这种方式的主要缺陷：一是在单相接地时，长时间投入其消谐电 阻会造成电压互感器严重过载烧毁;二是不能区分单相接地与工频谐振;三是必须在谐振 发生后判断是出是分频、高频或是工频谐振，若是分频和高频谐振则投入消谐电阻，若是工 频谐振或单相接地，短时间投入消谐电阻后，不再实施消谐，属被动式消谐；四是消谐电阻 消耗的是电压互感器谐振后谐振产生的能量，治标不治本;五是系统需要承受谐振过电压； 六是存在单相接地、工频谐振保护死区。
[0004] 显然，微机消谐器的最大缺陷是其在电压互感器谐振后才能实施消谐措施，无法 判断投入多大的消谐电阻才能使每个绕组都不过载。
【发明内容】
[0005] 本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种消谐电阻自动跟踪调 整方法，主动消耗引发谐振的能量，从根除电压互感器谐振及其过电压，消除保护死区，确 保系统安全运行。
[0006] 本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
[0007] 本发明消谐电阻自动跟踪调整方法的特点是:所述消谐电阻RX跨接在电压互感器 开口三角的两端，开口三角电流I为：I = Ua/Rx，绕组Μ为开口三角三个绕组中相电压UM为最 大的一相绕组，在绕组Μ的运行功率U MI不大于绕组Μ的极限功率KS时，设置所述消谐电阻RX 跟踪开口三角电压UA进行调整;所述绕组Μ的运行功率UMI不大于绕组Μ的极限功率KS表征 为:U MUA/Rx>KS，K为电压互感器励磁特性额定电压因数;S为电压互感器开口三角每相绕组 的额定视在功率。
[0008] 本发明消谐电阻自动跟踪调整方法的特点也在于:设定绕组Μ的相电压UM为:UM = (10(^+\21^)/3;则消谐电阻Rx不小于心：
[0009] Ri=(1〇〇A1+A2Ua)Ua/3KS；
[0010]其中，h为三相绕组不平衡系数，1彡2;人2为系统电压波动系数，1彡λ2< 2。 [0011]本发明消谐电阻自动跟踪调整方法的特点也在于：将〇~100V的开口三角电压υΛ 按照电压值分为Ν个区段，υΛι+为第i区段的最大电压值，则第i区段的消谐电阻Rx的值不小 于R2，R2 = (1 ΟΟλχ+λ；^^)Ua/3KS，i = l，2,……，N。
[0012]本发明消谐电阻自动跟踪调整方法的特点也在于:假定绕组Μ的相电压UM的最大
则消谐电阻Rx不小于R3，
[0013]本发明消谐电阻自动跟踪调整方法的特点也在于：将〇~100V的开口三角电压υΛ 按照电压值分为Ν个区段，UAl+为第i区段的最大电压值，则第i区段的消谐电阻Rx的值不小
[0014] 本发明消谐电阻自动跟踪调整方法的特点也在于:所述开口三角电压υΛ是通过监 测开口三角的电压直接获得;若是以开口三角电压υ Λ为唯一的监测对象，当υΛ=0时，将消 谐电阻Rx调整为Rxo，0 <Rxo < 1 ο Ω。
[0015] 本发明消谐电阻自动跟踪调整方法的特点也在于:所述开口三角电压υΛ是通过监 测开口三角的电流I间接获得。
[0016] 本发明消谐电阻自动跟踪调整方法的特点也在于:在开口三角电压UA的增量突变 量达到10%时，首先将消谐电阻Rx调整为最大值Rxm以确保开口三角绕组不过载，随后设置 所述消谐电阻Rx跟踪开口三角电压U A进行调整;所述最大值Rxm是对应于开口三角电压UA为 100伏时的值。
[0017]与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
[0018] 1、本发明为主动消谐的方式，可以彻底避免电压互感器发生谐振，消除保护死区， 确保系统安全运行；
[0019] 2、本发明方法中消谐电阻自动跟踪调整，消谐电阻全时段运行；
[0020] 3、本发明直接消耗可能引发谐振的能量，包括空母线合闸、故障消失、雷击、系统 操作等"激发"的能量，消除谐振产生的根源，而不是电压互感器谐振后谐振产生的能量。
[0021] 4、本发明解决了系统中性点任何情况及故障下的消谐电阻如何调整的问题；
[0022] 5、本发明方法中消谐电阻自动跟踪调整，确保任何运行状态下开口三角绕组不因 过载而烧毁。
[0023] 6、本发明的应用可以使系统消除电压互感器谐振及谐振过电压，消除谐振导致电 压互感器烧毁的情况。
[0024] 7、本发明在系统故障时能够抑制电压的暂态过程，有利于其它保护数据处理。
【附图说明】
[0025]图1为电压互感器开口三角跨接自动跟踪消谐电阻Rx接线示意图；
[0026]图2为UA = 3U()电压矢量解析图；
[0027]图3为Um=(100+U^)/3值最大的电压矢量分析图。
【具体实施方式】
[0028]参见图1，本实施例中消谐电阻自动跟踪调整方法是：消谐电阻Rx跨接在电压互感 器开口三角的两端，开口三角电流I为：1= Ua/Rx，绕组Μ为开口三角三个绕组中相电压Um为 最大的一相绕组，在绕组Μ的运行功率UmI不大于绕组Μ的极限功率KS时，设置所述消谐电阻 Rx跟踪开口三角电压UA进行调整;绕组Μ的运行功率UmI不大于绕组Μ的极限功率KS表征为： UmUa/Rx>KS，K为电压互感器励磁特性额定电压因数;S为电压互感器开口三角每相绕组的 额定视在功率。
[0029]开口三角三个绕组为串联连接，开口三角电流I是流经开口三角每个绕组的电流； 当开口三角电压大于〇伏，开口三角三个绕组中会有一个绕组的电压为最大，绕组的功率为 UmI ;开口三角三个绕组不超过其极限功率就不会发热烧毁，因电流相等，只要三个绕组中 电压最大相运行功率不超过其极限功率，其它两个绕组也就不会超过其极限功率;因而，调 整消谐电阻使得电压最大相绕组的运行功率不超过其极限功率，就能保障开口三角不会发 热烧毁。
[0030] 为了增强抗谐振能力，相关规定是按照相额定电压的1.9倍设计铁芯励磁特性，也 就是电压互感器励磁特性额定电压因数K为1.9,电压互感器每相绕组的极限功率为额定功 率的K倍。对于抗饱和铁芯电压互感器，为了更进一步提高其抗谐振能力，将其K加大取值为 2.5〇
[0031] 本实施例中，设定绕组Μ的相电压Um为:Um= (10(^+\21^)/3;则消谐电阻Rx不小于 Ri，Ri取值为：
[0032] Ri=(100Ai+A2Ua)Ua/3KS；
[0033] 其中h为三相绕组不平衡系数，系统电压波动系数，1<λ2<2;
[0034] 将0~100V的开口三角电压UA按照电压值分为Ν个区段，UAl+为第i区段的最大电压 值，则第i区段的消谐电阻Rx的值不小于R2，R 2 = (1 ΟΟλ^λ；^)IW3KS，i = l，2,……，N。
[0035] 电压互感器制造过程中会出现三相不一致，系统运行中电压会波动，这些因素在 计算消谐电阻时需要得到考虑，因此引入三相绕组不平衡系数h和系统电压波动系数λ 2。
[0036] 以是开口三角每个电压值下消谐电阻的最小值，为保障开口三角绕组不过载发 热，故消谐电阻Rx不小于R!，但Rx越接近R!效果越好。
[0037]按开口三角电压分段是为便于实际控制，消谐电阻与开口三角电压是正相关关 系，故每段的消谐电阻值取为该段上最大电压值对应的消谐电阻值，这样才能保障开口三 角内的绕组不超过其极限功率。
[0038] 假定绕组Μ的相电压Um的最大值Umm为：
，则消谐电阻Rx不小于R3，
;将0~100V的开口三角电压υΛ按照电压值分为N个区段，U Ai+为第i 区段的最大电压值，则第i区段的消谐电阻Rx的值不小于R4，
? = 1, 2,……，Ν〇
[0039] 将开口三角最大相电压UM取为其
，以此简化消谐电阻的计算， 计算出的消谐电阻R3大于R!。
[0040] 具体实施中，开口三角电压υΛ可以是通过监测开口三角的电压直接获得;若是以 开口三角电压υΛ为唯一的监测对象，当υ Λ = 0时，将消谐电阻Rx调整为Rxo，0〈 Rxo〈 10 Ω ;开口 三角电压UA也可以是通过监测开口三角的电流I间接获得，开口三角电压UA= IRx。
[0041] 在开口三角电压UA的增量突变量达到10%时，比如系统发生故障或系统突变波动 造成的三相不平衡，由于突变前的消谐电阻Rx值很小，突变后有可能导致开口三角中的绕 组过载，监测突变后的开口三角电压值小于其不过载下的电压值，首先将消谐电阻Rx调整 为最大值Rxm以确保开口三角绕组不过载，随后设置所述消谐电阻Rx跟踪开口三角电压UA进 行调整;所述最大值Rxm是对应于开口三角电压U A为100伏时的值。
[0042]作用原理：
[0043] 在绕组Μ的运行功率UmI不大于绕组Μ的极限功率KS时，由UmUa/Rx>KS推导出：
[0044] Rx 永 UmUa/KS (1)
[0045] 按如下方式计算开口三角三个绕组中出现最大电压绕组的电压：
[0046] 开口三角电压UA是中性点对地电压Uo的3倍，即UA = 3Uo，图1以矢量图示出对应关 系，中性点漂移到P点时的电压矢量分别为巧矢量和为巧。，Uae 与％的矢量和为。
[0047] 对于中性点漂移到P点，按如下方式估算三相最大相电压，如图2所示，中性点漂移 到P点的电压为Uo，以0点为中心Uo为半径画圆，匕为最大相，只有P点在Q点位置时，Ua最大， 且：
[0048] Ua = 33.33+Uo=(100+UA)/3 (2)
[0049] 或者说，当中性点发生漂移时，用式(2)估算的最大相电压值不小于最大相实际电 压值，无论是负荷不平衡还是单相接地、两相短路等故障造成中性点漂移时，三相中最大相 电压值可以通过式(2)进行估算，故：
[0050] Um=(100+Ua)/3 (3)
[0051] 为应对三相绕组制造的不平衡，引入三相绕组不平衡系数h，且1彡为应对 系统电压波动带来电压升高超过额定电压的影响，引入系数λ 2,且1<λ2<2,根据式⑶获得 设定绕组Μ的相电压UM为：
[0052] Um=(100Ai+A2Ua)/3 (4)
[0053] 贝丨J消谐电阻Rx不小于R!，并有：
[0054] Ri=(1〇〇Ai+A2Ua)Ua/3KS (5)
[0055] 常规铁芯K值为1.9，抗饱和铁芯K值为2.5;对于制造好的电压互感器，其K值和S值 为确定的值。
[0056] 对于K值和S值已经确定的电压互感器，将0~100V的开口三角电压υΛ按照电压值 分为Ν个区段，UAl+为第i区段的最大电压值，则第i区段的消谐电阻Rx的值不小于R2，由式 (5)求得：
[0057] R2=(100Ai+A2Ua)Ua/3KS (6)
[0058] 其中，i = i，2,……，N。
[0059] 为了简化计算也可以设置消谐电阻Rx按如下方式跟踪开口三角电压Ua进行调整。
[0060] 当UA=100V时：
，这个电压值是三个绕组电压的最大值，如果 开口三角绕组中最大相的电压按照该
I考虑，开口三角的三个绕组均不会 过载，这一方式有效简化了计算过程，同时考虑电压波动的系数λ2,且1<λ2<2,故假定:绕 组Μ的相电压Um的最大值Umm为：
，则消谐电阻Rx不小于R3:
[0062] 对于K值和S值已经确定的电压互感器，将0~100V的开口三角电压υΛ按照电压值 分为Ν个区段，υΛι+为第i区段的最大电压值，则第i区段的消谐电阻Rx的值不小于R4,并有：
[0064] 其中，i = i，2,……，Ν。
[0065] 实施例1
[0066]已知1(=1.9,5 = 5(^4，系统运行最大电压为额定电压的1.1倍以下，长期运行在开 口三角电压Ua= 5V，在Τ1时间UA突变为UA= 80V，在Τ2时间UA又恢复到UA= 100V，在Τ3时间 UA又恢复到Ua=5V，以本发明方法自动跟踪开口三角电压调整消谐电阻。
[0067]由于系统运行最大电压为额定电压的1.1倍以下，即λ2=1.1，并取λ1 = 1.1，根据式 (6)，在UA= 5V时的消谐电阻Rx = 2.02欧姆，取R5 = 2.5欧姆；UA= 80V时的消谐电阻Rx = 55.57欧姆欧姆，取R8Q = 56欧姆;UA= 100V时的消谐电阻Rx = 77.19欧姆，取R1QQ = 78欧姆。 [0068] 首先在系统长期运行在UA=5V时，在开口三角跨接的电阻为Rx = R5 = 2.5欧姆;在 T1时间测量到υΛ突变到80V，将消谐电阻调整到Rx = R8Q = 56欧姆;在T2时间测量到υΛ突变到 100V，将消谐电阻调整到Rx = R1Q() = 78欧姆;在Τ3时间开口三角电压又恢复到UA=5V，将消 谐电阻调整到Rx=R5 = 2.5欧姆。
[0069] 实施例2
[0070]已知K = 2.5，S = 50VA，由于是末端变电所，又是长线路供电负荷不稳定的边远栗 站变电所，系统电容效应非常严重，在没有负荷时电压很高，故系统运行最大电压为额定电 压的1.2倍以下，长期运行在开口三角电压U A=0V，在T1时间Ik突变为UA= 70V，在T2时间UA 又恢复到υΛ= 100V，在Τ3时间υΛ又恢复到υΛ=0V，以本发明方法自动跟踪开口三角电压调 整消谐电阻。
[0071]由于系统运行最大电压为额定电压的1.2倍以下，因而取12 = 1.2,根据式(7)，在 UA=0V时的消谐电阻Rx = 0欧姆，短接开口三角无法再监测开口三角时，取Ro= 1欧姆;UA= 70V时的消谐电阻Rx = 38.79欧姆欧姆，取R7Q = 40欧姆;UA= 100V时的消谐电阻Rx = 55.43欧 姆，取Riqq = 60欧姆。
[0072] 首先在系统长期运行在UA=0 V时，在开口三角跨接的电阻为Rx = Ro = 1欧姆;在T1 时间测量到υΛ突变到70V，将消谐电阻调整到Rx = R7Q = 40欧姆；在T2时间测量到υΛ突变到 100V，将消谐电阻调整到Rx = R1Q() = 60欧姆;在Τ3时间开口三角电压又恢复到UA=0V，将消 谐电阻调整到Rx=Ro = 1欧姆。
[0073] 实施例3
[0074]已知K = 1.9，S = 50VA，系统运行最大电压为额定电压的1.1倍以下，长期运行在开 口三角电压Ua= 5V，在T1时间UA突变为UA= 80V，在T2时间UA又恢复到UA= 100V，在T3时间 Ua又恢复到UA=60V，在Τ4时间UA又恢复到UA= 5V系统恢复正常。
[0075]系统运行最大电压为额定电压的1.1倍以下，即λ2 = 1.1，λ1 = 1.1，按开口三角电压 分为6个区段Ν=6,根据式(9)求得Ri，对应参数Um、L·见表1。
[0077] 长期运行下UA= 5V，消谐电阻工作在第1区段，消谐电阻RX = h = 8欧姆。在T1时间 监测到UA突变为Ua=80V>Um+=10V，将消谐电阻调整到U A=80V对应的第5区段电阻RX = R5 = 58欧姆，在T2时间监测到UA突变为Ua=100V>Um+ = 85V，将消谐电阻调整到UA=100V 对应的第6区段电阻Rx = R6 = 68欧姆，在Τ3时间监测到UA突变为Ua=60V<Um+ = 75V，将消 谐电阻调整到UA=60V对应的第4区段电阻RX = R4 = 51欧姆，在T4时间监测到UA突变为UA= 5V<Um-= 55V，将消谐电阻调整到UA=5V对应的第1区段电阻1^ = 1^ = 8欧姆
【主权项】
1. 一种消谐电阻自动跟踪调整方法，其特征是:所述消谐电阻Rx跨接在电压互感器开口 三角的两端，开口三角电流I为：I =UA/Rx，绕组M为开口三角三个绕组中相电压Um为最大的 一相绕组，在绕组M的运行功率UmI不大于绕组M的极限功率KS时，设置所述消谐电阻Rx跟踪 开口三角电压Ua进行调整;所述绕组M的运行功率UmI不大于绕组M的极限功率KS表征为： UmUa/Rx>KS，K为电压互感器励磁特性额定电压因数;S为电压互感器开口三角每相绕组的 额定视在功率。2. 根据权利要求1所述的消谐电阻自动跟踪调整方法，其特征是:设定:绕组M的相电压 Um为:Um= (ΙΟΟλχ+λ；^)/^;则消谐电阻Rx不小于R1: Ri=(100Ai+A2Ua)Ua/3KS； 其中，A1为三相绕组不平衡系数，1 2;人2为系统电压波动系数，1 2。3. 根据权利要求2所述的消谐电阻自动跟踪调整方法，其特征是：将0~IOOV的开口三 角电压Ua按照电压值分为N个区段，U Al+为第i区段的最大电压值，则第i区段的消谐电阻Rx 的值不小于R2，R2 = (lOOAi+AWjIk/SKS，i = l，2,……，N。4. 根据权利要求1所述的消谐电阻自动跟踪调整方法，其特征是:假定绕组M的相电压Um 的最大值Umm为:U_r 100 λ 2 / $ ,则消谐电阻Rx不小于R3，R3 =100 λ 2UA / A KS.-5. 根据权利要求4所述的消谐电阻自动跟踪调整方法，其特征是：将0~IOOV的开口三 角电压Ua按照电压值分为N个区段，U Al+为第i区段的最大电压值，则第i区段的消谐电阻Rx 的值不小于1?4，114=100入21^卜/#118，1=1,2,,.....,Na6. 根据权利要求1所述的消谐电阻自动跟踪调整方法，其特征是:所述开口三角电压Ua 是通过监测开口三角的电压直接获得;若是以开口三角电压υΛ为唯一的监测对象，当Ua= 0 时，将消谐电阻Rx调整为Rxo，〇 <Rxo < 1 〇 Ω。7. 根据权利要求1所述的消谐电阻自动跟踪调整方法，其特征是:所述开口三角电压Ua 是通过监测开口三角的电流I间接获得。8. 根据权利要求1所述的消谐电阻自动跟踪调整方法，其特征是:在开口三角电压Ua的 增量突变量达到10%时，首先将消谐电阻Rx调整为最大值Rxm以确保开口三角绕组不过载， 随后设置所述消谐电阻Rx跟踪开口三角电压Ua进行调整;所述最大值Rxm是对应于开口三角 电压Ua为100伏时的值。
【文档编号】H01F27/34GK106024339SQ201610579591
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月21日
【发明人】张安斌
【申请人】张安斌