用于确定中压网络的每相的电压和功率的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了用于确定中压网络的每相电压和功率的装置及方法。基于通过通常在变压器（8）的等级处安装在电网（5，7）上的传感器（12，14，16）所获得的测量值，确定中压电网的电流参数，即，电流和电压相矢量以及功率。尤其是通过由在第一电网（7）上的测量值而推导的幅值和在中压电网（5）上所测量的相位角来确定中压电网（5）的每个导体的电压的相矢量。通过与电网的功率因数进行比较来进行中压电流相矢量、被测量的中压的角度、以及低压的被推导幅值之间的配对。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及不需要精密传感器而以精确的方式确定中压电网的电压和电流相矢量（phasor），并且涉及使用通常用于中压电网的装置来确定和监测每一个导体的功率。
技术介绍
如图1所示，通常以几个等级来构建电网1，其具有用于超高压和高压EHV/HVB（从35kV至高于200kV）输电或配电的第一电网2，并且该第一电网2被用于从发电厂3进行远距离输电和配电。在变压器4之后，中压HVA或MV配电网5通常介于1kV和35kV之间，并且在法国，其更精确地为15kV或者20kV，其负责以较小的规模输电至工业类型的客户6或者经由其它变电站8输电至低压LV电网7（在法国，具体地为0.4kV）。LV电网7为具有低功率需求的客户9供电。因此，传统的电源供给是单向电功率流F。在控制和监测方面，这些电网1的设备的等级不同。由于它们的降压和网状结构并且还由于其对于电网的发电和耗电之间的平衡的重要性，HV电网2被进行相对良好地装配。LV电网7也被进行相对良好地装配在配电站8的变压器二次侧（transformer secondary）的测量装置（measurement）和来自于计费表9的测量装置之间。另一方面，MV电网5主要设置有用于执行保护或重新配置的设备，而没有设置很多的测量装置。因此，在电网5处，电流传感器或者电压传感器往往集成在执行诸如电流断路或远程控制其他功能的设备中，从而适应于通常在规范化的环境中限定的传感器的技术。因此，配电站8通常装配有远程控制装置，该远程控制装置具有可接受的安装方式和精度的MV等级的电流传感器。然而，因为传感器的成本和侵入式安装，MV电压拾取器（pick-up）依然存在问题，其使现有电网5的任何升级都变得很难。MV电网5的控制和监测意味着传感器和低信号电子设备之间的严格的隔离等级，其中，低信号电子设备的功能是格式化和使用这些测量装置。因此，由于精度不足或者相对于初始功能不符合规范化要求，所以可用测量装置通常不能进行监测。然而，在新的典型的智能电网中，有必要充分接入和精确地监测中压（medium voltage）电网5。通过光伏板、风力发电站和小型发电站，在MV和LV这两者中的分散式发电装置的插入会导致非传统的反向电流和功率流F’。于是，有必要观测和控制若干处的电流F、F’（以保证流经不同导体的电流相对于不同导体的截面和其可容许的额定电流符合要求）、电压（以保证符合合同规定的电压方案）、以及有功功率、视在功率和无功功率（以能够执行功率流监测）。在变压器8的一次侧的传统三相功率测量装置需要测量三个一次电流和三个一次电压，通过逐项相乘而导出功率。为此，因而有必要具有可用于电流和电压的足够的传感器，以及中央测量单元。现有的解决方案使用昂贵的元件，并且因为可及性（accessibility），证实不可能对电网5进行升级。在MV/LV变电站8中，尽管通过安装在电缆上的线圈容易执行三个一次电流的测量，其中，所述线圈可以是带孔磁心（aperture core），但是由于连接点不一定可接入或者可用，所以实际上，三个一次电压的测量具有更多问题。可以以套管电容器的等级实施的测量会呈现出相间不平衡，尤其由于这些电容器的老化更是如此。此外，这种测量仅具有较低的精度等级（例如，在法国，允许偏差值在-25%至+25%的范围内）。在任何情况下，这种设备通常很笨重并且它们的安装会干扰有关变电站的电源。为了获得功率测量的可接受的精度，并且因此获得一次侧的电压测量的可接受的精度，本专利技术涉及利用具体依赖于LV侧所测量的电压的信息的特性的、MV/LV变电站的三相电压和功率的测量的检索（retrieval）。
技术实现思路
在这些优点中，本专利技术的目的是为了减轻现有的监测中压电网的缺点，并且是为了能够将传统的测量装置用于有效地监测电网的系统。就方法和装置而言，本专利技术被设计为用于功率因数或者大于0.89的中压三相电网，例如，在法国，功率因数大于或者等于0.93的中压三相电网。中压电网经由中/低压变压器耦合至低压三相电网，该变压器的变换参数是已知的并且可以被输入，以用于根据本专利技术执行测定。具体地，根据其特性之一，本专利技术涉及用于确定这种中压电网中每一相的电流的强度和电压的方法，所述方法包括确定中压电网中每一个相导体上的电流相矢量或者幅/角二元组（couple），确定中压电网中每一个相导体上的电压相矢量的角度，以及确定低压电网中每一个相导体上的电压相矢量的第一步骤。在这些相矢量确定之前，测量代表中压电网的至少一相的电流和电压的信号、代表低压电网的至少一相的电压的信号，通过根据本专利技术的方法来使用这些信号，该方法包括获取或接收这些信号的初始步骤。优选地，对于每一个相导体，测量该代表性信号中每一个信号，或者可能地，测量这些信号中的一些信号。可选地，在正常运行模式下，通过120°和240°的角旋转来获得代表其他未测量的相的信号。然后，该方法包括通过根据变压器的参数修改低压的电压相矢量来计算中压的三个推导的电压相矢量。最后，该方法包括将在第一步骤中所确定的三个电流相矢量的三元组（triplet）和三个重新构建的电压相矢量的三元组进行配对，因此，通过基于代表所获得的电压的信号，该配对通过将由在第一步骤中所确定的角度之一直接代替推导的电压相矢量中的角度，而与中压电压相矢量的三元组的重新构建相关联。该配对/重新构建步骤包括：对于相矢量的组中每个分量，将其与电网的最小功率因数进行比较，并且选择三个相矢量中其大于该功率因数的三个相矢量的对（pair）。优选地，通过计算该对的每个分量的有功功率和视在功率，以及其比率来计算每对的在优选实施例中，只要可以选择三个相矢量的对，则方法就中断，并且将相索引重新归结到（reattribute）该被选择的对，并且还重新归结到低压的电压相矢量。有利地，根据本专利技术，在监测方法中使用确定每一相的电流的强度和电压的上述方法，其中，在本专利技术中，导体的强度/电压相矢量二元组被用于通过使用适当的功率公式而提供关于在中压电网中和/或每个导体中流动的不同功率的信息，例如，全部相和每相的有功功率、无功功率以及视在功率和功率因数，以及传送的能量。可选地或者作为补充，通过重新索引的相矢量所提供的信息被用于提供关于监测电网的信息，诸如每个导体的电流和电压的均方根值、相应的谐波畸变率、关于时间窗的均值、最小值和最大值，或者甚至传送的能量。根据其他特性，本专利技术涉及用于确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定中压三相电网（5）中每一相的电流的强度和电压的方法，所述中压三相电网经由中/低压变压器（8）耦合至低压三相电网（7），所述方法包括：获取代表在所述中压电网（5）的至少一相上流动的电流（IMT_R，IMT_S，IMT_T）的信号，并且基于所述信号，确定在每一个相导体上的电流的幅/角二元组（A I_MV_R∠θI_MV_R，A I_MV_S∠θI_MV_S，A I_MV_T∠θI_MV_T）；获取代表在所述中压电网（5）的至少一相上流动的电压（VBT_X，VBT_Y，VBT_Z）的信号，并且基于所述信号，确定每一个相导体上的电压的角度（θV_MV_U、θV_MV_V、θV_MV_W）；获取代表在所述低压电网（7）的至少一相上流动的电压的信号，并且基于所述信号，确定每一个相导体上的电压的幅/角二元组（A V_LV_X∠θV_LV_X，A V_LV_Y∠θV_LV_Y，A V_LV_Z∠θV_LV_Z）；根据变压器（8）的特征参数，通过修改在所述低压电网上所确定的三个幅/角二元组（A V_LV_X∠θV_LV_X、A V_LV_Y∠θV_LV_Y、A V_LV_Z∠θV_LV_Z），计算用于所述中压电网的相导体的三个推导的电压的幅/角二元组（A V_MV_X∠θV_MV_X，A V_MV_Y∠θV_MV_Y，A V_MV_Z∠θV_MV_Z）；通过由被确定的相应的中压角度之一（θV_MV_U，θV_MV_V，θV_MV_W）代替推导的二元组（A V_MV_X∠θV_MV_X，A V_MV_Y∠θV_MV_Y，A V_MV_Z∠θV_MV_Z）的角度，来重新构建电压幅/角二元组（A V_MV_X∠θV_MV_U，A V_MV_Y∠θV_MV_V，A V_MV_Z∠θV_MV_W），并且通过选择在其中每个二元组的三个大于0.89的对，来在这些重新构建的二元组和用于所述中压电网的导体的强度幅/角二元组（A I_MV_R∠θI_MV_R，A I_MV_S∠θI_MV_S，A I_MV_T∠θI_MV_T）之间进行配对。...

【技术特征摘要】
2012.11.12 FR 12607221.一种用于确定中压三相电网（5）中每一相的电流的强度和电压的方
法，所述中压三相电网经由中/低压变压器（8）耦合至低压三相电网（7），
所述方法包括：
获取代表在所述中压电网（5）的至少一相上流动的电流（IMT_R，IMT_S，
IMT_T）的信号，并且基于所述信号，确定在每一个相导体上的电流的幅/角
二元组（A I_MV_R∠θI_MV_R，A I_MV_S∠θI_MV_S，A I_MV_T∠θI_MV_T）；
获取代表在所述中压电网（5）的至少一相上流动的电压（VBT_X，VBT_Y，
VBT_Z）的信号，并且基于所述信号，确定每一个相导体上的电压的角度（θ
V_MV_U、θV_MV_V、θV_MV_W）；
获取代表在所述低压电网（7）的至少一相上流动的电压的信号，并且
基于所述信号，确定每一个相导体上的电压的幅/角二元组
（A V_LV_X∠θV_LV_X，A V_LV_Y∠θV_LV_Y，A V_LV_Z∠θV_LV_Z）；
根据变压器（8）的特征参数，通过修改在所述低压电网上所确定的三
个幅/角二元组（A V_LV_X∠θV_LV_X、A V_LV_Y∠θV_LV_Y、A V_LV_Z∠θV_LV_Z），
计算用于所述中压电网的相导体的三个推导的电压的幅/角二元组
（A V_MV_X∠θV_MV_X，A V_MV_Y∠θV_MV_Y，A V_MV_Z∠θV_MV_Z）；
通过由被确定的相应的中压角度之一（θV_MV_U，θV_MV_V，θV_MV_W）代
替推导的二元组（A V_MV_X∠θV_MV_X，A V_MV_Y∠θV_MV_Y，A V_MV_Z∠θV_MV_Z）
的角度，来重新构建电压幅/角二元组（A V_MV_X∠θV_MV_U，
A V_MV_Y∠θV_MV_V，A V_MV_Z∠θV_MV_W），并且通过选择在其中每个二元组的
三个大于0.89的对，来在这些重新构建的二元组和用于所述中压电网
的导体的强度幅/角二元组（A I_MV_R∠θI_MV_R，A I_MV_S∠θI_MV_S，
A I_MV_T∠θI_MV_T）之间进行配对。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，获取代表在所述中压电网（5）
的至少一相上流动的电压（VMT_U，VMT_V，VMT_W）的信号包括获取用于每
一个相导体的三个代表性信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，获取代表在所述中压电网（5）
的至少一相上流动的电流（IMT_R，IMT_S，IMT_T）的信号包括获取用于每一个
相导体的三个代表性信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，获取代表在所述低压电网（7）
的至少一相上流动的电压（VBT_X，VBT_Y，VBT_Z）的信号包括获取用于每一
个相导体的三个代表性信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，重新构建所述电压幅/角二元组
（A V_MV_X∠θV_MV_U，A V_MV_Y∠θV_MV_V，A V_MV_Z∠θV_MV_W）和在这些重
新构建的二元组和所述强度幅/角二元组（A I_MV_R∠θI_MV_R，
A I_MV_S∠θI_MV_S，A I_MV_T∠θI_MV_T）之间进行配对包括以迭代的方式来计算
用于所述对的有功功率和视在功率，直到一对的大于0.89。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：与所述电网的相相对应
的索引重新归结到所述中压电网的电压和电流幅/角二元组的被选择对
（（A V_MV_A∠θV_MV_A；A I_MV_A∠θI_MV_A），（A V_MV_B∠θV_MV_B；
A I_MV_B∠θI_MV_B），（A V_MV_C∠θV_MV_C；A I_MV_C∠θI_MV_C）。
7.一种使用根据权利要求6所述的确定的每一相的强度/电压对以及所
述重新归结的对的强度/电压分量的乘积来确定所述中压电网中每一相的功
率的方法，以确定以下参数中的至少一个：全部相以及每相的有功功率、无
功利率和视在功率以及功率因数，以及传送的能量。
8.一种使用根据权利要求6所述的确定的每一相的强度/电压对来监测
中压电网的参数的方法，并且所述方法包括从所述对中确定以下参数中的至
少一个：每个导体的电流和电压的均方根值；相应的谐波畸变率；在每个导
体上的电流和电压的平均值、最小值和最大值。
9.一种用于确定其大于0.89的中压三相电网（5）中每一相的电
流的强度和电压的装置（10），所述中压三相电网经由中/低压变压器（8）耦
合至低压三相电网（7），所述装置包括：
第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：L梅萨吉特鲍德奥，C莫利尔，S西尼斯特罗，
申请(专利权)人：施耐德电器工业公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR