一种基于电能质量分析仪测量的低压配电网线路阻抗估计方法技术

一种基于电能质量分析仪测量的低压配电网线路阻抗估计方法，属于电能质量技术领域，具体步骤如下：步骤一：选取三相四线制低压配电网中的一段线路，基于电能质量分析仪得到线路首末端三相对本地中性点基波电压的相量值；步骤二：分别对首末端的三相对本地中性点的基波电压和三相基波电流进行正、负、零序分量分解；步骤三：计算相线阻抗；步骤四：计算中性线阻抗；步骤五：基于步骤一、二、三、四，多次测量计算，应用最小二乘法进行参数估计，采用上述方法建立低压配电网线路相线以及中性线阻抗估计。估计。估计。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电能质量分析仪测量的低压配电网线路阻抗估计方法


[0001]本专利技术属于电能质量
，尤其涉及一种电能质量分析方法。

技术介绍

[0002]在三相四线制的低压配电网中，有大量单相负荷接入，且负荷类型多样，使得负荷波动性较大，三相不平衡运行状态普遍存在。三相不平衡导致中性线有电流流过，线路损耗明显增大。据有关统计，配电环节的损耗是发输电环节损耗的2.3倍，且低压配电网的电能损耗占整个配网损耗的五分之四左右，给电力企业带来巨大的经济损失，阻碍了电力企业经济发展，不利于节能减排政策的实施。随着电网综合能源服务向用户侧的精益化管理与服务，迫切需要建立健全低压馈线相线以及中性线阻抗等基础参数档案，开展潮流分析、能效分析、电能质量治理技术经济分析等，为电力部门分析线路损耗构成、制定降低损耗措施提供可靠依据，从而提高供电能力以及用户的电能质量。目前，为了得到110kV及以上输电线路阻抗值，一般采用工程投运前的现场实测法，基于同步相量测量单元对运行中的输电线路阻抗参数进行估计；基于开发的微型PMU应用于10kV配电网进行线路阻抗参数估计，PMU只能测量三相电压、电流幅值及其相角，采用的三相电压均为线路相对于“虚拟地”(零电位)的相电压相量值，而实际现场测量中，10kV线路有很多支线和分支线，在测量点并不一定都能够找到测量所需的“虚拟地”，因此会因测量接线不当造成参数估计误差，甚至错误。基于高级测量体系(AMI)测量数据得到配电网线路的阻抗参数，但其是在低压配电网三相平衡的前提条件下进行的。不同于高压系统，低压配电网中主干线、支线、分支线结构复杂，实际现场施工设计图往往严重缺失，也难以开展现场投运前阻抗参数测试；另外，三相四线制配线中，中性线与保护线的连接方式有TN
‑
S、TN
‑
C和TN
‑
C
‑
S等不同布线形式，在现场更难以找到合适的“零电位”参考点进行相
‑
地电压测量。而且基于三相电流的测试计算中性线电流也会造成测量误差的累积，增大参数估计误差。因此，目前尚没有有效手段获取三相四线制低压配电网中相线以及中性线的阻抗参数。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出了一种基于电能质量分析仪测量的低压配电网线路阻抗估计方法。以标准时间信号为基准，使两台电能质量分析仪测得的线路首末端两节点的相量之间存在着统一的相位关系，误差为微秒级别，测量准确且实现了电能质量分析仪的便携式使用。基于GPS实现同步对时，并利用了电能质量分析仪的4个电流通道、4个电压通道，使用两台带GPS的电能质量分析仪分别安装于线路的首末端，提出同步测量线路首末端ABC三相对中性线基波电压的相量值以及ABCN四线基波电流相量值，并基于此量测值估计出三相四线制低压配电网线路中性线以及相线的基波阻抗参数。
[0004]本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种基于电能质量分析仪测量的低压配电网线路阻抗估计方法，具体步骤如下：
[0006]步骤一：选取三相四线制低压配电网中的一段线路，基于电能质量分析仪得到线路首末端三相对本地中性点基波电压的相量值；以及ABCN四线基波电流的相量值；
[0007]步骤二：分别对首末端的三相对本地中性点的基波电压和三相基波电流进行正、负、零序分量分解如下；
[0008][0009]F
A
、F
B
、F
C
分别为ABC三相相量值，F
A(1)
、F
A(2)
、F
A(0)
分别为ABC三相相量值对称分解后的正、负、零序分量；分别将线路首末端的三相对中性线基波电压相量值和三相基波电流相量值带入公式(1)得到线路首末端A相电压以及流过A相线路电流的正、负、零序分量；
[0010]步骤三：计算相线阻抗
[0011]首先计算线路首末端A相正序复功率，相线首端复功率为:
[0012][0013]相线末端复功率为:
[0014][0015]式中:为A相正序电流的共轭；为线路首端A相正序复功率；为线路末端A相正序复功率；
[0016]计算得到相线阻抗值为
[0017][0018]式中，U
A1(1)
为线路首端A相电压正序分量有效值；
[0019]步骤四：计算中性线阻抗
[0020]中性线首端复功率为
[0021][0022]中性线末端复功率为：
[0023][0024]式中：分别为中性线首末端复功率值；为中性线电流的共轭；
[0025]计算得到中性线阻抗为
[0026][0027]式中，U
A1(0)
为线路首端A相电压零序分量的有效值；
[0028]步骤五：基于步骤一、二、三、四，多次测量计算，应用最小二乘法进行参数估计
[0029][0030]式中：z为步骤三、四每次计算得到的相线以及中性线的电阻和电抗值；x为待估计的线路相线以及中性线的电阻和电抗值；ε为误差；采用上述方法建立低压配电网线路相线以及中性线阻抗估计。
[0031]本专利技术的优点与效果为：
[0032]本专利技术利用了电能质量分析仪的4个电流通道、4个电压通道，使用两台带GPS的电能质量分析仪分别安装于线路的首末端，提出同步测量线路首末端ABC三相对中性线基波电压的相量值以及ABCN四线基波电流相量值，并基于此量测值估计出三相四线制低压配电网线路中性线以及相线的基波阻抗参数。为电力部门分析线路损耗构成、制定降低损耗措施，进而提高供电能力以及用户的电能质量具有重要意义。
附图说明
[0033]图1为实施例1中线路的正序电路图；
[0034]图2为实施例1中线路的零序电路图；
[0035]图3为低压配电网线路相线以及中性线阻抗估计流程图；
[0036]图4为实施例中构造的仿真系统结构图。
具体实施方式
[0037]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步解释。
[0038]《民用建筑电气设计手册》中规定380V低压电缆供电线路长度在农村要求不大于500m，城市要求不大于250m。380V低压配电网线路距离短且电压低，基波对地电容以及相间电容分流很小，影响不大，因此忽略电容支路。假设每段线路ABC三相相线阻抗参数对称，该方法使用电能质量分析仪分段分支路进行测量和计算，该仪器可以直接测量提取得到基波电压、电流相量值。
[0039]具体步骤如下：
[0040]步骤一：选取三相四线制低压配电网中的一段线路，基于电能质量分析仪得到线路首末端ABC三相对本地中性点基波电压的相量值(U
A1
、U
B1
、U
C1
；U
A2
、U
B2
、U
C2
)以及ABCN四线基波电流的相量值(I
A
、I
B
、I
C
、I...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电能质量分析仪测量的低压配电网线路阻抗估计方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一：选取三相四线制低压配电网中的一段线路，基于电能质量分析仪得到线路首末端三相对本地中性点基波电压的相量值；以及ABCN四线基波电流的相量值；步骤二：分别对首末端的三相对本地中性点的基波电压和三相基波电流进行正、负、零序分量分解如下；F
A
、F
B
、F
C
分别为ABC三相相量值，F
A(1)
、F
A(2)
、F
A(0)
分别为ABC三相相量值对称分解后的正、负、零序分量；分别将线路首末端的三相对中性线基波电压相量值和三相基波电流相量值带入公式(1)得到线路首末端A相电压以及流过A相线路电流的正、负、零序分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王顺江，王爱华，苏安龙，赵琰，于浩，马艳娟，王东来，狄跃斌，凌兆伟，眭冰，
申请(专利权)人：沈阳工程学院，
类型：发明
国别省市：