配电网消弧线圈调谐方法、终端设备及系统与流程
本发明属于配电网技术领域，尤其涉及一种配电网消弧线圈调谐方法、终端设备及系统。
背景技术
配电网是电力系统电能发、变、输、配中的重要环节，是连接输电系统和电力用户的桥梁，直接关联着用户在电能安全、质量、经济等方面所提出的要求。但是随着电网的发展，配电网中电缆的增加及加长，当发生单相接地故障时，电容电流增大，由此引起的弧光过电压问题也日益严重，直接威胁到电力系统的安全可靠运行。目前，通常采用中性点经消弧线圈接地的接地方式来达到消弧的目的，消弧线圈在电网发生单相接地故障时，能够提供电感电流，补偿配电网的接地电容电流，达到减小接地残流、熄灭电弧的目的。
目前，通常由工作人员手动调节消弧线圈达到灭弧的效果，但是这种方法可靠性低的安全。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例提供了配电网消弧线圈调谐方法、终端设备及系统，以解决现有技术中工作人员手动调节消弧线圈可靠性低的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种配电网消弧线圈调谐方法，包括：
获取配电网的中性点电压；
在所述中性点电压大于第一预设阈值时，确定所述配电网的电容电流；
根据所述中性点电压和所述电容电流确定消弧线圈的目标线圈匝数，并将所述消弧线圈调节到所述目标线圈匝数。
在第一种实现方式中，所述将所述消弧线圈调节到所述目标线圈匝数，包括：
获取所述消弧线圈的线圈匝数与档位的对应关系列表；
根据所述对应关系列表获取与所述目标线圈匝数对应的目标档位，并将所述消弧线圈调节到所述目标档位。
结合第一种实现方式，在第二种实现方式中，所述根据所述对应关系列表获取与所述目标线圈匝数对应的目标档位，包括：
获取所述对应关系列表中的线圈匝数与所述目标线圈匝数的差值绝对值，将与所述目标线圈匝数差值绝对值最小的线圈匝数对应的档位作为目标档位。
在第三种实现方式中，所述根据所述中性点电压和所述电容电流确定消弧线圈的目标线圈匝数，包括：
根据表达式
在第四种实现方式中，所述确定所述配电网的电容电流，包括：
获取所述消弧线圈的当前电抗值xl1、当前电流值il1和当前相角θl1；
将所述消弧线圈的线圈匝数调节为第一线圈匝数，并获取调节后的消弧线圈调节电抗值xl2、调节电流值il2和调节相角θl2；
根据表达式
在第五种实现方式中，还包括：
获取所述配电网的最大电容电流icmax和标称电压uφ；
根据表达式
将与所述消弧线圈连接的阻尼电阻箱的电阻值设置为rd。
在第六种实现方式中，还包括：
获取所述配电网的三相电压；
在所述三相电压中任一相电压小于第二预设阈值时，短接与所述消弧线圈连接的阻尼电阻箱。
本发明实施例的第二方面提供了一种配电网消弧线圈调谐终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例第一方面所述方法的步骤。
本发明实施例的第三方面提供了一种配电网消弧线圈调谐系统，其特征在于，包括：
控制模块；
消弧线圈，与配电网连接；
电压测量模块，用于测量所述配电网中性点的电压；
电流测量模块，用于测量所述消弧线圈的电流；
阻尼电阻箱；
所述控制模块分别与所述消弧线圈、所述电压测量模块、所述电流测量模块和所述阻尼电阻箱连接；所述消弧线圈分别与所述电流测量模块和所述阻尼电阻箱连接；所述电压测量模块与所述配电网连接。
所述控制模块用于执行如本发明实施例第一方面所述方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例通过配电网的中性点电压判断是否需要调谐，在需要调谐时，确定配电网的电容电流，并根据中性点电压和电容电流确定消弧线圈的目标线圈匝数，将消弧线圈调节到目标线圈匝数，实现消弧线圈的自动调谐，与手动调谐相比，能够提高调谐精度，提高可靠性，并且节省人力物力，保证工作人员安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的配电网消弧线圈调谐系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的配电网消弧线圈调谐方法的实现流程示意图；
图3是本发明实施例提供的步骤s203的实现流程示意图；
图4是本发明实施例提供的步骤s202的实现流程示意图；
图5是本发明实施例提供的配电网消弧线圈调谐装置的示意图；
图6是本发明实施例提供的配电网消弧线圈调谐终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或器集合的存在或添加。
还应当理解，在此本说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
请参考图1，图1是本发明一实施例提供的配电网消弧线圈调谐系统的示意图，配电网消弧线圈调谐系统100包括控制模块101、消弧线圈102、电压测量模块103、电流测量模块104和阻尼电阻箱105。
消弧线圈102与控制模块101连接，消弧线圈102为调匝式消弧线圈，具有多级分接抽头，通过控制模块101控制有载分接开关调节匝数。消弧线圈102与配电网的中性点连接，在无中性点接地配电网中，消弧线圈102通过接地变压器模块与配电网连接。接地变压器模块每相由匝数相等的两个串联分绕组组成。该变压器绕组为z接线，具有零序阻抗低、激磁阻抗大、功耗小等特征。
电压测量模块103为电压互感器，分别与控制模块101连接和配电网连接，在无中性点接地配电网中，电压测量模块103通过接地变压器模块与配电网连接。电压测量模块用于测量配电网中性点电压，即消弧线圈102的电压，并将测量的中性点电压发送至控制模块101。
电流测量模块104为电流互感器，与消弧线圈102串联，用于测量消弧线圈102的电流，并将测得的电流发送至控制模块101。
阻尼电阻箱105串联在消弧线圈102的接地侧，用于防止消弧线圈在调匝时出现谐振，以满足电网正常运行时中性点位移电压不大于15％额定相电压的要求。控制模块101在发生单相接地故障时，快速短接阻尼电阻箱105，防止阻尼电阻箱105增大残流中的有功分量和发热，对电弧的熄灭产生不利影响。
控制模块101分别与消弧线圈102、电压测量模块103、电流测量模块104和阻尼电阻箱105连接，用于对消弧线圈102调谐。控制模块101还可以与人机交互模块连接，人机交互模块用于显示调谐信息。
请参考图2，图2是本发明一实施例提供的配电网消弧线圈调谐方法的实现流程示意图，应用于图1所示的控制模块101，该方法包括以下步骤：
步骤s201，获取配电网的中性点电压。
在本发明实施例中，电压测量模块实时或每隔预设时间测量配电网的中性点电压，电压测量模块测量到中性点电压后，将测量的中性点电压发送至控制模块。电压测量模块通过无线传输模块将中性点电压发送至控制模块，或者，电压测量模块与控制模块电连接，电压测量模块通过有线传输方式将中性点电压发送至控制模块。
步骤s202，在所述中性点电压大于第一预设阈值时，确定所述配电网的电容电流。
在本发明实施例中，控制模块获取到中性点电压后，与第一预设阈值进行比较，其中，第一预设阈值为需要进行调谐的中性点电压值，在中性点电压大于第一预设阈值时，判断需要对消弧线圈调谐，则控制模块确定配电网的电容电流。
步骤s203，根据所述中性点电压和所述电容电流确定消弧线圈的目标线圈匝数，并将所述消弧线圈调节到所述目标线圈匝数。
在本发明实施例中，控制模块根据中性点电压和电容电流确定消弧线圈的目标线圈匝数，并将消弧线圈的匝数调节到目标线圈匝数，使消弧线圈的电流补充电容电流，实现自动调谐。
本发明实施例通过配电网的中性点电压判断是否需要调谐，在需要调谐时，确定配电网的电容电流，并根据中性点电压和电容电流确定消弧线圈的目标线圈匝数，将消弧线圈调节到目标线圈匝数，实现消弧线圈的自动调谐，与手动调谐相比，能够提高调谐精度，提高可靠性，并且节省人力物力，保证工作人员安全。
在本发明实施例中，如图3所示，步骤s203中所述将所述消弧线圈调节到所述目标线圈匝数，包括以下步骤：
步骤s301，获取所述消弧线圈的线圈匝数与档位的对应关系列表。
在本发明实施例中，消弧线圈具有多级分接抽头，即多级档位，不同的档位对应不同的线圈匝数，控制模块获取线圈匝数与档位的对应关系列表。一种实现方式中，控制模块与人机交互模块连接，该对应关系列表由工作人员通过人机交互模块手动输入，另一种实现方式中，存储器中存储多种消弧线圈的线圈匝数与档位的对应关系列表，控制模块获取消弧线圈的标识信息，根据该标识信息从存储器中查找并获取对应的对应关系列表，其中，该标识信息为消弧线圈的名称或标识号。
步骤s302，根据所述对应关系列表获取与所述目标线圈匝数对应的目标档位，并将所述消弧线圈调节到所述目标档位。
在本发明实施例中，控制模块根据目标线圈匝数，从所述对应关系列表中获取目标档位，并控制消弧线圈的有载分接开关将消弧线圈调节到目标档位。
作为本发明的一个实施例，步骤s302中，所述根据所述对应关系列表获取与所述目标线圈匝数对应的目标档位，包括：获取所述对应关系列表中的线圈匝数与所述目标线圈匝数的差值绝对值，将与所述目标线圈匝数差值绝对值最小的线圈匝数对应的档位作为目标档位。
在本发明实施例中，控制模块计算对应关系列表中的各个线圈匝数与目标线圈匝数的差值绝对值，并将差值绝对值进行排序，选择最小的差值绝对值，并将对应的档位作为目标档位。
作为本发明的一个实施例，步骤s203中，所述根据所述中性点电压和所述电容电流确定消弧线圈的目标线圈匝数，包括：
根据表达式
作为本发明的一个实施例，请参考图4，步骤s202中所述确定所述配电网的电容电流，包括以下步骤：
步骤s401，获取所述消弧线圈的当前电抗值xl1、当前电流值il1和当前相角θl1。
在本发明实施例中，获取所述消弧线圈当前接入配电网的线圈匝数，根据当前接入的线圈匝数确定当前电抗值xl1，通过电流测量模块测量消弧线圈的当前电流值il1，当前相角θl1可以为通过电压测量模块测得的电压相角，也可以为电流测量模块测得的电流相角。
步骤s402，将所述消弧线圈的线圈匝数调节为第一线圈匝数，并获取调节后的消弧线圈调节电抗值xl2、调节电流值il2和调节相角θl2。
在本发明实施例中，控制模块控制有载分接开关，随机将消弧线圈的匝数调节为第一线圈匝数，以改变消弧线圈的电感。根据第一线圈匝数确定调节电抗值xl2，通过电流测量模块测量消弧线圈的调节电流值il2，在当前相角θl1为电压相角时，调节相角θl2为通过电压测量模块测得的电压相角，在当前相角θl1为电流相角时，调节相角θl2为通过电流测量模块测得的电流相角。
步骤s403，根据表达式
作为本发明的一个实施例，该方法还包括：获取所述配电网的最大电容电流icmax和标称电压uφ；根据表达式
在本发明实施例中，工作人员通过人机交互模块将配电网的最大电容电流icmax和标称电压uφ输入至控制模块。配电网的不对称度可以为2.5％。配电网的最大中性点电压u0max＝kuφ，k可以为15％。控制模块计算得到阻尼电阻箱的电阻值rd后，将阻尼电阻箱的电阻值调节为rd。
作为本发明的一个实施例，该方法还包括：获取所述配电网的三相电压；在所述三相电压中任一相电压小于第二预设阈值时，短接与所述消弧线圈连接的阻尼电阻箱。
在本发明实施例中，第二预设阈值用于判断配电网是否出现单相接地故障，在三相电压中有且仅有一相电压小于第二预设阈值时，判断出现单相接地故障，则控制模块通过继电器短接阻尼电阻箱，使阻尼电阻箱退出工作。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
请参考图5，图5是本发明一实施例提供的配电网消弧线圈调谐装置的示意图，配电网消弧线圈调谐装置包括获取单元501、确定单元502和调节单元503，各单元功能如下：
获取单元501，用于获取配电网的中性点电压；
确定单元502，用于在所述中性点电压大于第一预设阈值时，确定所述配电网的电容电流；
调节单元503，用于根据所述中性点电压和所述电容电流确定消弧线圈的目标线圈匝数，并将所述消弧线圈调节到所述目标线圈匝数。
作为本发明的一个实施例，调节单元503，用于获取所述消弧线圈的线圈匝数与档位的对应关系列表；
根据所述对应关系列表获取与所述目标线圈匝数对应的目标档位，并将所述消弧线圈调节到所述目标档位。
作为本发明的一个实施例，调节单元503，用于获取所述对应关系列表中的线圈匝数与所述目标线圈匝数的差值绝对值，将与所述目标线圈匝数差值绝对值最小的线圈匝数对应的档位作为目标档位。
作为本发明的一个实施例，调节单元503，用于根据表达式
作为本发明的一个实施例，确定单元502，用于获取所述消弧线圈的当前电抗值xl1、当前电流值il1和当前相角θl1；
将所述消弧线圈的线圈匝数调节为第一线圈匝数，并获取调节后的消弧线圈调节电抗值xl2、调节电流值il2和调节相角θl2；
根据表达式
作为本发明的一个实施例，调节单元503，还用于获取所述配电网的最大电容电流icmax和标称电压uφ；
根据表达式
将与所述消弧线圈连接的阻尼电阻箱的电阻值设置为rd。
作为本发明的一个实施例，还包括短接模块，用于获取所述配电网的三相电压；
在所述三相电压中任一相电压小于第二预设阈值时，短接与所述消弧线圈连接的阻尼电阻箱。
本发明实施例通过配电网的中性点电压判断是否需要调谐，在需要调谐时，确定配电网的电容电流，并根据中性点电压和电容电流确定消弧线圈的目标线圈匝数，将消弧线圈调节到目标线圈匝数，实现消弧线圈的自动调谐，与手动调谐相比，能够提高调谐精度，提高可靠性，并且节省人力物力，保证工作人员安全。
图6是本发明一实施例提供的配电网消弧线圈调谐终端设备的示意图。如图6所示，该实施例的配电网消弧线圈调谐终端设备600包括：处理器601、存储器602以及存储在所述存储器602中并可在所述处理器601上运行的计算机程序603。所述处理器601执行所述计算机程序603时实现上述各个配电网消弧线圈调谐方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤s101至s103。或者，所述处理器601执行所述计算机程序603时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图5所示单元501至503的功能。
示例性的，所述计算机程序603可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器602中，并由所述处理器601执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序603在所述配电网消弧线圈调谐终端设备600中的执行过程。例如，所述计算机程序603可以被分割成获取单元、确定单元和调节单元，各单元功能如下：
获取单元，用于获取配电网的中性点电压；
确定单元，用于在所述中性点电压大于第一预设阈值时，确定所述配电网的电容电流；
调节单元，用于根据所述中性点电压和所述电容电流确定消弧线圈的目标线圈匝数，并将所述消弧线圈调节到所述目标线圈匝数。
作为本发明的一个实施例，调节单元，用于获取所述消弧线圈的线圈匝数与档位的对应关系列表；
根据所述对应关系列表获取与所述目标线圈匝数对应的目标档位，并将所述消弧线圈调节到所述目标档位。
作为本发明的一个实施例，调节单元，用于获取所述对应关系列表中的线圈匝数与所述目标线圈匝数的差值绝对值，将与所述目标线圈匝数差值绝对值最小的线圈匝数对应的档位作为目标档位。
作为本发明的一个实施例，调节单元，用于根据表达式
作为本发明的一个实施例，确定单元，用于获取所述消弧线圈的当前电抗值xl1、当前电流值il1和当前相角θl1；
将所述消弧线圈的线圈匝数调节为第一线圈匝数，并获取调节后的消弧线圈调节电抗值xl2、调节电流值il2和调节相角θl2；
根据表达式
作为本发明的一个实施例，调节单元，还用于获取所述配电网的最大电容电流icmax和标称电压uφ；
根据表达式
将与所述消弧线圈连接的阻尼电阻箱的电阻值设置为rd。
作为本发明的一个实施例，还包括短接模块，用于获取所述配电网的三相电压；
在所述三相电压中任一相电压小于第二预设阈值时，短接与所述消弧线圈连接的阻尼电阻箱。
所述配电网消弧线圈调谐终端设备600可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述配电网消弧线圈调谐终端设备可包括，但不仅限于，处理器601、存储器602。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是配电网消弧线圈调谐终端设备600的示例，并不构成对配电网消弧线圈调谐终端设备600的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述配电网消弧线圈调谐终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器601可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器602可以是所述配电网消弧线圈调谐终端设备600的内部存储单元，例如配电网消弧线圈调谐终端设备600的硬盘或内存。所述存储器602也可以是所述配电网消弧线圈调谐终端设备600的外部存储设备，例如所述配电网消弧线圈调谐终端设备600上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器602还可以既包括所述配电网消弧线圈调谐终端设备600的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器602用于存储所述计算机程序以及所述配电网消弧线圈调谐终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器602还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
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