直流配网（共3篇）
直流配网 篇1
1 引言
配网静止同步补偿器 (Static Synchronous Compensator, STATCOM) 的研究主要集中在主电路拓扑结构和装置多目标控制策略方面[1,2], 对于起到直流电压支撑作用的直流电容的选择研究较少且缺乏系统的理论分析, 也存在不同的见解[3]。文献[4]针对H桥级联型STATCOM, 根据无功电流和直流电压波动允许值来选择直流电容;文献[5]针对STATCOM多重化结构, 根据瞬时有功功率变化对直流电压波动的影响选择直流电容;文献[6]分析了系统不对称条件下直流电容对STATCOM性能的影响, 并给出了直流电容的选取原则。文献[7]研究了电网谐波电压对STATCOM的影响, 但该文献分析不包含电网电压不平衡的影响;文献[8]利用标幺值模型分析了电网电压不平衡和谐波情况下直流电压的波动和装置谐振情况, 但是理论分析结果与仿真结果存在显著差异。
本文利用基频开关函数, 推导出了配网STAT-COM在电网电压含有基波负序分量和谐波分量情况下直流电压波动幅值与STATCOM串联电感、直流电容的解析表达式, 据此分别以装置直流电压波动幅值最小和交流电流非基波正序分量 (包含基波负序分量和谐波分量) 有效值最小为约束条件, 得到了STATCOM直流电容的优化计算公式。最后, 搭建了STATCOM的仿真模型, 仿真结果验证了理论分析的正确性。
2 STATCOM的开关函数模型
如图1所示, 本文分析所针对的STATCOM主电路拓扑为典型的二电平电压源换流器 (Voltage Source Converter, VSC) 结构。图1中, 电网电压us分解为基波正序分量us.1+和非基波正序分量us.n, uc为VSC交流侧电压, udc为VSC直流侧电压。
设VSC采用SPWM调制策略, 调制深度为!。忽略VSC开关工作方式引入的高频谐波分量, VSC开关函数可用其基频分量来表示:
根据VSC的PWM调制原理, VSC的交直流侧电压和交直流侧电流分别有如下关系:
由图1可知, STATCOM的交流侧和直流侧的电压电流分别服从如下关系:
式中, Udc0为STATCOM直流侧稳态平均电压。
3 STATCOM的谐振分析
设电网电压中某个非基波正序分量us.n为
式中, ω为电源电压基波角频率;n为谐波次数;p表示相序。当us.n为正序分量时p=+1、负序分量时p=-1、零序分量时p=0。
业已证明, 电网电压中的n次p序分量会在直流电压中产生 (n-p) 倍频的波动[9]。设直流电压波动幅值为Ud, 则STATCOM直流电压的波动分量可表示如下:
根据式 (2) , (n-p) 倍频ud又在STATCOM交流逆变输出电压中产生 (n-p+1) 次正序电压分量uc.n+和 (n-p-1) 次负序电压分量uc.n-, 由式 (3) 和式 (5) 可知, 交流侧us.n, uc.n+和uc.n-产生的电流在VSC直流侧引起的直流电压波动为
令式 (7) 与式 (8) 相等, 整理可得Ud与LC之间的关系:
显然, 当LC满足
时, STATCOM对电网电压中的n次p序分量发生谐振。
4 直流电容器最优容量确定
下面分别以VSC中Ud最小和交流电流非基波正序分量 有效值最小为约束条件, 分析直流电容器容量的优化选择。在本节的示例中, 分别取L=1m H和λ=1.0。
4.1 直流电压波动最小时的电容量
在电网电压非基波正序分量us.n一定时, 由式 (9) 得到图2所示的Ud与C的关系曲线。
图2中, Ud极大值对应于谐振点的电容量, 当直流电容远离谐振电容值时Ud迅速趋小。从图2可以看出, 若以Ud最小为目标, 则直流电容量越大越好。实际应用中, 可以根据系统允许的Ud max和电网电压中可能出现的最大基波负序电压Us.1-选择直流电容, 即:
4.2 交流电流非基波正序分量最小时的电容量
4.2.1 电网电压不平衡对电容量的要求
图3给出了I1-、I3+和 与C的关系曲线。
由图3可知, 交流电流 存在三个特征点:
(1) 谐振点:当直流电容量满足下式时, 最大。
(2) 基波负序电流零点:当直流电容满足下式时, 中的i1-为零。
(3) 最小点:当直流电容满足下式时, 最小。
显然, 仅考虑电网电压基波负序分量us.1-时, 直流电容器的合适取值范围为
或
4.2.2 电网电压谐波分量对电容量的要求
如果电网电压含有谐波分量us.n, 图4给出了 随C的变化曲线。
图4表明, 单一频次谐波电压下, 直流电容越小I1+也越小。但为避免高次谐波下的谐振发生, 直流电容必须位于最低次谐波 (譬如5次谐波) 谐振点的右侧, 即:
4.2.3 直流电容的优化选择
综合考虑电网电压中的基波负序和谐波成分, 直流电容器最优容量由式 (16) ~式 (18) 共同决定。
图5给出了Us.1-=Us.5-时 与C的关系曲线。
由图5可知, 直流电容器的最优容量Copt落在基波负序和5次谐波负序谐振电容量之间, 即
最优容量可以按照上述取值区间边界的几何平均值来确定, 即:
此时Copt=3.42Creson.5, Creson.1=3.42Copt, 即Copt对相邻两个谐振电容量都有较大的冗余。
若定义串联电抗器的工频电抗和直流电容器的等效工频容抗分别为
取!=0.95, 则由式 (19) 可得
5 仿真验证
利用PSIM软件, 按照图1搭建STATCOM仿真电路模型对上述分析结论进行仿真验证。电路中的参数设置如表1。
由式 (10) 和式 (19) 求出STATCOM直流电容器的几个特征值: (1) 基波负序谐振电容量Creson.1=1267μF; (2) 5次谐波负序谐振电容量Creson.5=109μF; (3) 以Ud最小为目标的最优电容量Copt=∞, 文中取为10000μF; (4) 以 最小为目标的最优电容量Copt=371μF。图6给出了Ud和 随C的连续变化曲线, 可以看出, 仿真结果和理论分析是一致的。
6 结论
通过基频开关函数建模和分析, 导出了配网STATCOM在电网电压基波负序和谐波分量作用下的直流电压波动和交流电流非基波正序分量的计算模型, 给出了谐振发生的条件, 得到了不同优化目标下直流电容的最佳取值方法: (1) 若以STATCOM直流电压波动最小为目标, 则直流电容量越大越好; (2) 若以STATCOM交流电流非基波正序分量有效值最小为目标, 则直流电容器存在一个与串联电感相关联的最优电容值, 其等效工频容抗约等于串联电抗器工频电抗的30倍。
参考文献
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[9]Ying Jiang, Ake Ekstrom.General analysis of harmonic transfer through converters[J].IEEE Transactions on Power Electronics, 1997, 12 (2) :287-293.
直流配网 篇2
随着电力技术的发展、时代的进步, 配网设备也越来越自动化、智能化。在智能测控装置层出不穷的今天, 制约配网向自动化智能化发展的一大阻力便是缺少适合配网的、稳定、可靠的操作电源。配网现阶段设备操作电源主要有采用直流屏作为操作电源以及将PT将10k V系统电压逆变为交流220V来作为操作电源这两种方式。在实际使用上这两种方案各具优势和特色。但配网本身具有设备数量十分巨大、设备分布广且空间局促、设备运行环境恶劣复杂、维保工程量大等特点决定了配网直流电源设备必须满足体积小、对运行环境要求低、坚强可靠、尽可能免维护这些苛刻的条件。而这些苛刻的条件也就决定了直流屏作为操作电源以及PT逆变AC220V操作电源这两种方式都不能完全满足配网设备的实际要求。分布式直流电源是近年出现的新型的直流电源设备, 其本身特点满足未来配网发展的要求, 将会在配网自动化、智能化的发展趋势下不断推广使用。
1 PT逆变作为操作电源的情况分析
在小型10k V配电室配网典型设计中, 出于造价、运维成本等方面因素考虑, 通常是通过PT将10k V电源逆变为AC220V为高压柜等配电设备提供操作、控制、保护、信号等回路所需的电源。在一些带有保护装置的环网柜、柱上开关也经常采用这种方式作为操作电源。这种操作电源的方式占用空间小、实施简单、易于安装、经济实用、维护费用低, 但控制电源输出不稳定、可靠性不高。
1.1 PT逆变的方式在设备发生故障时易失去操作电压
2013年, 襄阳市余家湖工业园某建材厂变压器发生低压绕组内部线圈短路时, 高压进、出线柜由于采用PT逆变的方式作为操作电源, 保护装置无法正确动作, 造成故障越级跳闸。类似的案例还有很多, 这些案例充分暴露出以PT逆变为AC220V做为操作电源最大的安全隐患在于当设备发生短路故障时, PT一次侧电压迅速降低, PT二次侧产生的电压也将很难满足工作要求, 这将会造成设备完全失去控制电源, 高压设备及机电保护装置将无法启动。
其次, 当PT本身发生故障或PT一、二次保险发生熔断时, 也会造成配网设备失去操作电压, 配网设备失去保护。2012年1月, 在襄阳地区PT逆变作为操作电源的某居民配电室发生了一起严重的设备损伤事故, 后经查明造成此次事故的主要原因便是当系统出现过电压时, 造成PT一、二次保险熔断, 导致设备完全失去操作电源, 当故障发生时, 保护无法正确动作。
1.2 PT逆变作为操作电源易造成保护装置误动作
电源往往含有大量高频杂波和直流涟波, 而以PT逆变作为操作电源的方式并没有滤波设计, 如果输出的操作电源含有谐波过多, 提供电压质量不高时, 会干扰到保护装置敏感的芯片正常工作, 容易造成保护装置的误动作, 在电网波动较大的极端情况, 甚至可能造成保护装置、控制回路的烧毁。
如果作为控制电源的PT为双绕组PT, 同时负担保护、信号、操作电源时, 当控制回路发生接地或者短路的情况下, 都会造成PT二次侧开关跳闸, 将会造成低电压保护误动作。另外, 当需要接入控制回路元器件过多的时, PT自身容量难以满足需求, 影响保护和测量的准确性。此外PT逆变作为操作电源的方式, 不能提供通讯接口, 无法实施远程监控, 不能满足配网自动化智能化的要求。
综上所述, 在配网系统以自动化、智能化为发展方向, 对供电可靠性要求越来越高的大背景下, 传统的以PT逆变AC220V作为配网设备操作电源的方式已经严重不能满足配网发展的要求。
2 直流屏作为配网操作电源的情况分析
直流屏作为发电厂、变电站最可靠的操作电源, 已有了严格的技术标准和要求, 是一种成熟、稳定、可靠的操作电源, 并且功能齐备, 带有485通信接口, 可以实时远程监控。但是直流屏所需要严格的运行环境、较高的建设成本、严格的维护要求、独立的空间要求, 这些因素都限制了直流屏在配网中大规模推广。
2.1 直流屏的体积及建设成本制约了直流屏作为操作电源在配网中的应用
直流屏作为操作电源可靠性高, 但投资大, 配电室面积和运行维护工作量会有明显增加。对于中小用户而言, 受限于投资与维护的成本, 配网小型配电室一般不会考虑直流电源供电方式。而对于配有独立保护装置、需要操作电源的配网柱上开关、环网柜、箱式变电站而言, 直流屏所需的空间很难满足并且会大大增加建设成本。
2.2 配网设备运行的恶劣环境制约了直流屏作为操作电源在配网中的应用
直流屏蓄电池组对运行环境有着严格的要求, 一般应在环境温度5~35℃范围内运行。环境温度低于5℃或高于35℃都会降低蓄电池组寿命。当前大多数配电室未安装空调系统, 环境温度无法保证。且直流屏对充电电压也有严格的要求, 如果充电电源输出超出规定范围将造成蓄电池损坏、容量降低、寿命缩短等现象。而在配网中, 充电电源只能直接来源于配网终端, 充电电压波动较大, 难以满足对充电电压的要求。而且配网系统中分布最为广泛的室外设备的运行环境更为恶劣, 进一步极大限制了直流屏的在配网中的广泛运用。如果在配网系统中大规模推广使用直流屏, 将会造成直流电源无法达到直流屏应有的效果并且将极大增加电网维护成本。
2.3 蓄电池组严格的维护要求限制了直流屏作为操作电源在配网中的应用
按照蓄电池组运行维护管理规定, 在运行中, 运维人员应时刻监视蓄电池组的端电压值, 浮充电流值, 每只蓄电池的电压值、蓄电池组及直流母线的对地电阻和绝缘状态。还应时刻监视蓄电池组每只电池充电状态, 若因为单只电池严重过充电, 将使得电池组寿命严重缩短甚至出现安全隐患的现象。配网设备数以万计, 如果均采用直流屏作为操作电源严格按照蓄电池组运行维护规定进行维护, 对配网的运维人员将是一项巨大的挑战。
此外, 电池组的容量由最低容量的电池来决定。因单只蓄电池容量不满足运行要求拖垮整个蓄电池组的事例屡见不鲜。随时监视配网中蓄电池组每只电池的状态的工作量又必将是巨大的。而当直流屏蓄电池组达到使用寿命若需更换时, 更换直流屏整组蓄电池组耗时长, 费用高。
在襄阳地区带有保护装置的10k V高压柜等电气设备数以万计, 若全部采用直流屏供电, 高昂的造价将让电力企业难以负担;安装直流屏单独的空间要求在寸土寸金的市区稍显奢侈;基于庞大数量之下的直流屏严格的维护要求也将使设备管理单位疲于应付。故直流屏在配网系统中只适用于大型、关键性中心开闭所, 并不适合全面推广使用。
3 分布式电源的特点及优势
分布式直流电源是近年出现的新型的直流电源设备, 主要应用于小型开关站和用户末端为微机保护装置、仪表、指示灯等各种二次回路元件提供可靠不间断工作电源。避免交流失电时导致保护装置、控制回路失去作用, 为一次设备提供可靠地操作电源。
分布式直流电源可直接安装在开关柜等设备的仪表箱内, 可节约直流屏的占地面积。同时因电源在开关柜内, 可减少电缆使用量, 节约一次设备投资及电缆施工工作量。在一次设备数量不多时, 采用分布式直流电源的工程造价将远小于直流屏系统, 同时在运行中减少线损, 节约运行成本, 充分满足配网设备分散、体积小、环境恶劣、要求尽可能少维护的特殊要求。
目前市场上出现的直流分布式电源已具有以下特点与优势:充电器、蓄电池组、监控设备三合一、组成独立的直流电源系统;二次设备按工作性质及负荷大小分组, 每组二次设备由一面与设备并列布置的直流电源屏供电, 即直流电源屏下放到二次设备安装地。各直流电源屏的监控设备通过现场总线或局域网受控于上位控制机, 可以实现远程监控, 节省大量人力物力。当前的逆变开关、监控模块同样是体积小、容量大、效率高且自动化程度高, 还可实现远程监控和维护。分布式直流电源充电方式灵活, PT逆变为AV220、市电AV220、AC380、乃至太阳能充电都可以满足需要, 充分适合柱上开关、环网柜、箱变等必须在室外安装的设备。智能化管理维护, 智能化高频电源技术, 自监测、自诊断, 可当地显示、报警, 也可联网通信, 实现无人值守的自动化远程管理。内置蓄电池自动充电管理模块, 自动对电池进行智能化均浮充管理, 大大延迟蓄电池的寿命, 使运行更加可靠和安全。此外, 分布式直流电源采用的少量 (通常为1~2只) 免维护电池, 降低了维护要求的同时, 大大减少了当电池需要更换时的工作量及费用。
综合对比以上三种操作电源的运行方式、可靠性、造价、维护量等特点, 得到下表。从表中对这三种操作电源对比中不难得出在小型化、分散化的配网条件下, 分布式直流电源具有和配网的天然契合性, 值得在配网建设中大力推广使用。
4 关于现阶段使用分布式直流电源使用的建议
虽然分布式直流电源具有等一系列优点, 但是由于时近年来新出现的产品, 在对它的设计、安装、维护上也尚无明确的规定。在现阶段使用分布式直流电源的方法也正处于百花齐放、百家争鸣的阶段。下面作者将结合工作实际对分布式直流电源的使用提出自己的一些看法与建议。
4.1 分布式直流电源实际应用中电池容量选择的分析
图2所示为在某小型配电室分布式直流电源的实际应用, 在如图所示的小型配电室为装设VS1型断路器的KYN28型高压柜, 共有3面开关柜、1面PT柜。而设计人员为保证操作电源的可靠性, 为每一面带有断路器的开关柜均配有一台分布式电源。但是笔者认为这种设计方式并不经济, 又不能满足操作电源可靠性的要求。下面, 笔者将以图2为例, 提出在实际应用中对分布式直流电源电池容量的算法。
图2中, 每台高压柜的微机保护及信号灯用电总功率约为20W。其采用的VS1型断路器的具体参数为:额定电流3150A, 额定分断电流40k A, 合闸时间不大于100ms, 合闸功率不大于468VA;分闸时间不大于50ms, 分闸功率不大于368VA, 储能时间不大于10s, 功率不大于100W, 以备用时间为10小时计算。按照主流分布式直流电源技术说明, 分别按照考虑按持续放电负荷计算电池容量及冲击负荷计算电池容量计算方法如下:
(1) 按持续放电负荷计算电池容量。
电流大小为:I=60W/24V=2.5A
取可靠系数为1.4, 蓄电池容量为C10=10× (1.4×0.27) /1=35Ah
(2) 按折算至24V电池电压冲击负荷计算电池容量。
电流大小为:Ich= (468+60) /24=22A
取可靠系数为1.4, 电池放电曲线得冲击系数为0.78,
蓄电池容量为C10= (1.4×22) /0.78=39.4Ah
(3) 比较两个计算值知, 在本例中蓄电池容量由冲击负荷决定。即选用一台分布式直流电源, 配置2节12V的蓄电池, 容量选用40Ah, 在图2所描述的小型供电时, 可备用时间为10个小时。若要求备用时间较短或者断路器合闸电流较小时, 电池容量会适当变小, 一般的配置应为一台分布式直流电源, 需配置容量为40Ah的蓄电池即可完全满足需要。
4.2 现阶段分布式直流电源应用方式改进的建议
图3所示为某采用分布式直流电源的KYN28高压柜二次图, 在此高压柜已安设有10k V/220V的PT作为照明及电磁锁电源的情况下, 未将PT低压侧作为分布式电源的充电电源, 仍需外接交流220V作为充电电源, 这样设计增加了建设费用、占用了宝贵的低压出线、增加了故障点, 降低了运行可靠性。
如果分布式直流电源安装于重要设备, 对可靠性有很高要求。可以采取安装两台分布式直流电源通过电压继电器、中间继电器组成的二次回路来实现直流电源自动切换。这样当一台分布式直流电源电池用完或需要检修时, 另一台分布式直流电源可以为设备提供不间断的操作电源, 这样将大大提高了设备可靠性。
5 结束语
分布式直流电源具作为一种新型的操作电源, 有建设成本低、体积小、重量轻、维护量小、可靠性高、可远程监控等一系列优势与特点。在现阶段配网系统对可靠性要求越来越高, 同时不断迈向自动化、智能化, 分布式直流电源必将得到更加广泛的应用。
参考文献
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直流配网 篇3
临时接地线的挂接和拆除对农村配网线路停电改造和检修工作至关重要,在改造或检修工作完成以后和恢复送电之前,必须把包括原来人为设置的地线在内的所有安全措施拆除才能恢复系统供电[1],否则就会发生带地线合闸的重大事故。虽然各电力部门采取了严格的管理措施,并配置了相关检测仪器,但近年来,配电线路带地线合闸送电的恶性事故依然频繁发生,约占到各种恶性误操作事故的25%左右[2]。由于农村配网线路数量非常多、覆盖面广,并且检修位置不固定,容易发生临时接地线漏拆现象,对于人员素质较低、技术水平落后的地区和边远山区,发生事故的风险更高,管理手段已经不足以解决该问题,必须采用技术手段来防范此类事故的发生。
国内电网主要采用微机“五防”装置来防止一些误操作行为[3],但还存在严重不足[4]。目前采用的一些检测装置有的操作比较复杂,有的使用条件限制较多,有的对操作人员技术水平要求较高,均不易让施工人员接受,没有实用价值。近年来,电力科技人员围绕临时接地线检测方法和装置开展不少研究,主要方法有感应电压测量法[5]、防误式接地桩方法[6]、加装闭锁装置方法[7]和基于环路阻抗角的检测方法[8]。感应电压测量法是利用最后一组未拆除接地线进行检测,确定线路上无额外接地线的情况下再断开或拆除最后一组接地线,从而避免“带地线合闸”事故的发生。其原理是:临时接地线首先短接三相线路,再通过一根导线连接接地桩,利用双钳在其中两相短接线上进行测量,判断是否构成回路。由于在理想状态下该方法的采样电流只有10μA的发左右,易受环境干扰和回路增益噪声的影响,可靠性不高。防误式接地桩方法只适合于变压器高低压侧需要挂接地线的场合,需要与微机控制端连接,成本较高,适用面窄。加装闭锁装置方法只适用于变电站,不能用于农村配网线路的检测。基于环路阻抗角的检测方法是利用可变频接地电阻测试仪在线路首端加一感应电压信号,通过测试环路电流,在仪器内部计算出环路阻抗,以其相角为判据判定接地线状态,准确性较高,但受线路分布参数、线路长度和环境干扰的影响很大。
本文首先从农村配网线路的接地状态理论计算入手,研究检测农村配网线路是否存在接地隐患的方法,然后关注于检测装置使用的快速、可靠,不明显增加操作人员的工作量和复杂程度,真正能够起到防止带地线合闸的预警作用。
1 基于直流激励源的检测方法
上述的检测方法各有优缺点,但均不适合在农村配网线路上进行快速准确检测,为此,本文提出了基于直流激励源的检测方法,以满足农村配网线路临时接地线检测的需要。
1.1 原理介绍
线路对地绝缘电阻的检测有多种方式,例如电压法、电流法、电桥法等,但总体来说都需要一个激励源对测量对象施加电压或电流信号,文献[8]所述的交流激励源受线路分布参数和线路长度的影响,不适合对地绝缘电阻的测量。本方法采用直流激励源,比较适合农村配网线路阻抗特性的测量。
对于直流信号,农村配网线路R的值只与线路的直径和长度相关。其等值电路图和测量原理如图1所示。
图1中L为沿线路长度均匀分布的电感,R为线路的电阻。在线路和大地之间施加直流激励信号时,电感的感抗XL为:
式中:f为频率。
由于直流信号的频率f为0,因此,XL=0,线路无感抗,农村配网线路仅仅表现为纯阻性,线路电阻计算公式为:
式中:ρ为材料的电阻率;L为导体的长度S为导体的横截面积。
对于农村配网线路常用的LGJ-240/30钢芯铝绞线,直流电阻计算结果如表1所示。
显然,即使线路长度达到100km,其电阻也只有11.81Ω,由于线路对地绝缘电阻一般都在几百千欧以上,因此在测量回路中线路可以视为短路。
为了测量对地绝缘电阻,在线路和大地之间施加一定的直流激励电压V,根据欧姆定律:
式中:RL为对地绝缘电阻;R为-线路电阻(可以忽略不计);V为直流激励电压;I为电路中流过的直流电流。
当直流激励电压V一定时,测量线路的直流电流,滤除交流干扰信号后,可以计算得到线路与大地之间的绝缘电阻值RL,可以进一步推导出线路的接地状态。
因此,采用直流激励源的对地电阻测量方法不受线路分布参数的影响,通过合理的电路设计,滤除交流干扰后,可以准确测量农村配网线路的对地绝缘电阻。
从上述分析可知,采用交流激励源受线路分布参数影响非常大,且容易受环境干扰,其测量数据可靠性不高。而采用直流激励源则几乎不受环境干扰和分布参数的影响,计算公式简单,电路易于实现,可以满足农村配网线路临时接地线漏拆的检测要求。
1.2 硬件设计
根据理论分析结果,设计检测装置硬件框图如图2所示。
直流信号源由检测装置内置的电源模块提供,通过DSP芯片控制开关管驱动,提供10VA的直流电压。电阻检测模块包括运算放大器和二阶交流滤波器,电压信号通过电阻分压取样,采用逐级放大的方式,有效抑制干扰信号和噪声的影响。数据取样模块与DSP芯片A/D转换模块连接,进行数据采集。数据处理模块主要包括树状数字滤波、阻抗分析计算及智能判断几部分,主要由DSP数据处理芯片完成,最后将测量结果通过蜂鸣器和指示灯2种方式指示农村配网线路接地状态。实际检测装置外形如图3所示。
1.3 软件设计
为了实现对农村配网线路临时接地线的检测、判断和报警功能,设计检测装置的软件流程如图4所示。
从软件流程图4中可以看出,检测装置软件启动后,首先控制直流激励源模块处于输出状态,输出直流电压信号,然后通过AD转换模块实现线路电流、激励电压信号的取样和换算,再执行阻抗计算函数,计算当前线路的直流阻抗值。当直流阻抗RL≤L流阻kΩ时,检测装置红色指示灯闪烁发光,蜂鸣器发声,实现声光报警,指示当前线路中存在未拆除的临时接地线或弱绝缘现象。
2 现场试验
为了验证检测装置的检测效果,本检测装置在农村配网线路施工现场进行了实地测试。分别进行了未拆除地线、拆除地线、距离地线挂接点1、5km(条件限制,未到更大距离处)远地测试等试验,测试现场原理如图5所示。
图5中左侧为现场检测仪器的接线示意图,测试线通过绝缘检测杆连接到被测农村配网线路上,另一端通过检测仪接大地。为防止检测仪误接到带电线路上造成人身安全隐患,测试线通过绝缘杆挂接,并在测试线上加装了高压保护模块,防止高电压引入仪器。图中右侧为农村配网线路中可能存在的接地引下线示意图,当不存在接地引下线或线路不存在绝缘缺陷以及出现挂接了接地引下线或存在绝缘故障时,检测仪会发出不同的状态提示,指示当前线路的绝缘状态并与兆欧表实测值进行对比,检测结果见表2,实际现场检测如图6所示。
现场试验表明,该检测装置能够清晰地判断农村配网线路的接地状态,即使在5km的远端也能够准确指示,其检测结果与理论分析一致,检测响应时间最多只需要5s,因而本检测方法和依据本方法研制的检测装置可有效判断线路中是否存在额外的临时接地线,同时,本装置体积小巧,检测快速,操作简单,具有推广价值。
3 结语
本文为线路检修时临时接地线状态的判断提出了新的测量方法,并理论分析和现场试验验证了检测方法的有效性。所提出的基于直流激励源的检测方法快速、简单、实用,与其他的技术手段相比,无需大规模整改,不会明显增加工作量和复杂程度,适用于所有不同文化层次和技术水平的施工人员,并且还可以检测农村配网线路的绝缘情况,对弱绝缘或高阻接地现象也能很好地判断,配合其他的接地线管理系统或方法来预防带地线合闸送电,以消除人为因素造成恶性事故的隐患,为电力设备的安全运行和人员安全提供可靠保障。
摘要：农村配网线路临时接地线的准确检测对线路停电改造和检修后的供电至关重要。提出了采用直流激励源的农村配网线路临时接地线检测新方法。理论研究和现场试验表明,该方法计算公式简单,能够清晰地判断农村配网线路的接地状态,不受分布参数的影响,并具有快速、简单、实用的优点。
关键词：农村配网线路,临时接地线,直流激励信号
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