電容電流測量的消諧控制裝置

隨著配電網(wǎng)規(guī)模的增大和配電線路的改造，系統(tǒng)對地電容也發(fā)生了變化，準(zhǔn)確測量對地電容電流水平是系統(tǒng)中性點運行方式、消弧線圈容量選擇的重要依據(jù)。自前，國內(nèi)外傳統(tǒng)的對地電容測量方法有直接法和間接法。直接法即單相金屬接地法，間接法有偏置電容法、諧振法、中性點外加電容法、綜合信息法、節(jié)點方程法和信號注入法、向量法等。其中，單相金屬接地法測對地電容時，需要設(shè)置系統(tǒng)的一相發(fā)生單相金屬性接地，檢測接地點的電流大小，從而近似測得配電網(wǎng)對地電容電流的大小。這種方法易產(chǎn)生弧光過電壓，可能對電網(wǎng)造成嚴(yán)重危害，并且危及操作人員的人身安全。中性點外加電容法，雖然不會人為產(chǎn)生故障，但仍是一次側(cè)測量，且操作過程復(fù)雜，對人身安全有隱患。諧振法使用范圍有限，偏置電容法在實際使用過程中，仍然有一些不可控因素會使得測量結(jié)果不準(zhǔn)確。

目前，信號注入法在工程上得到了廣泛應(yīng)用，這種方法在二次側(cè)進行測量，無須倒閘操作，實際應(yīng)用快捷方便而且安全性較高，但用信號注入法測系統(tǒng)的對地電容時，系統(tǒng)中性點接地參數(shù)會對反饋信號造成影響導(dǎo)致注入信號頻率的選擇不準(zhǔn)確，進而對測量結(jié)果準(zhǔn)確性有著重大變化。

為抑制鐵磁諧振過電壓故障而串接在互感器中性點的消諧裝置，會影響對地電容電流的測量和估算的精度，需要遠程無線傳輸控制其接入與退出的狀態(tài)。

有鑒于此，本文提出一種與無線傳輸控制技術(shù)一體化的消諧裝置，裝置實現(xiàn)在電壓互感器帶電運行的狀態(tài)下，通過可鎖止的接線將處于斷開狀態(tài)的裝置與消諧器并接，在進行系統(tǒng)電容電流測試時，檢測系統(tǒng)無故障后，工作人員通過無線遙控器對裝置進行合閘，實現(xiàn)帶電短接消諧器[1]。

1.遠程控制消諧裝置的設(shè)計

1.1消諧裝置結(jié)構(gòu)

變電站系統(tǒng)容性電流現(xiàn)有測試方法為電壓互感器開口三角繞組異頻信號注入法，使用該方法測量戶外中性點非有效接地系統(tǒng)對地容性電流時，首先需要將母線電壓互感器轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)，再采用人工短接的方式將其高壓側(cè)中性點所接消諧器退出運行。當(dāng)系統(tǒng)主接線為單母分段或雙母線時，該方法測試所需停電步驟大幅增加，導(dǎo)致測試效率嚴(yán)重降低。針對上述問題，設(shè)計具有無線通信功能的消諧器帶電短接裝置，具有一次消諧器的自動旁路功能，實現(xiàn)在設(shè)備不停電狀態(tài)下測試母線容性電流。該裝置的使用，從根本上避免了母線容性電流測試過程中頻繁的倒閘操作，使測試步驟大幅度降低，極大地提高了現(xiàn)場測試精度。

系統(tǒng)正常運行時，高壓繼電器K為斷開狀態(tài)，電壓互感器一次中性點經(jīng)過非線性流敏電阻R接地，當(dāng)電壓互感器檢修試驗或系統(tǒng)電容電流測試需要短接一次消諧器時，通過無線遙控器使得高壓繼電器K閉合，避免人為的消諧器短接工作，提高工作效率。

1.2短接裝置設(shè)計

短接裝置由主控模塊、電源模塊、無線傳輸模塊和高壓直流繼電器構(gòu)成。其中，電源模塊需外接220V交流電。

高壓陶瓷繼電器的動作驅(qū)動電壓為直流12V，額定電流為50A，耐壓強度為23kV，當(dāng)電磁驅(qū)動部分未加激勵電壓時，線圈內(nèi)無電流，不會產(chǎn)生磁通。此時，銜鐵在彈簧反力的作用下，讓高

E AE BE A B C C 君消諧器 m 3PT +X Y Z a0m mmx0

遙控短接 yO 7c0

裝置裝置N3 3 3 開口三角a h c

壓腔體中的電極與接觸片連接，形成回路。當(dāng)電磁驅(qū)動部分加上激勵電壓，線圈有電流并產(chǎn)生磁通，銜鐵克服彈簧反力吸合，接觸片隨之轉(zhuǎn)動，與原電極分離，轉(zhuǎn)向另一電極并連接，從而實現(xiàn)電路的接通與開斷。

1.3基于無線傳輸技術(shù)的遙控裝置

首先，無線傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性是一個挑戰(zhàn)。由于無線信號容易受到干擾和衰減，需要設(shè)計高效的傳輸協(xié)議和信道編碼方案，以確保數(shù)據(jù)的安全和完整性。此外，無線傳輸?shù)膸捄脱舆t問題需要解決。遠程控制需要及時響應(yīng)，而高延遲可能會影響操作的實時性。因此，需要尋求優(yōu)化方案來提高傳輸速度和減少延遲。

其次，要解決無線傳輸技術(shù)的安全性問題。遠程控制涉及對設(shè)備的操作和控制，因此必須確保數(shù)據(jù)的安全性，以防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和操縱。為此，可以使用加密算法和身份驗證機制來保護數(shù)據(jù)的機密性和完整性。此外，為了保證運行的安全性，還考慮使用物理隔離和安全協(xié)議來防正網(wǎng)絡(luò)攻擊和惡意操作。

無線傳輸技術(shù)通過無線電波的發(fā)送與接收實現(xiàn)遠程控制，其核心在于信號的無線傳輸機制。發(fā)送時是利用無線電頻率和調(diào)制技術(shù)將信息轉(zhuǎn)化為電磁波，然后將其發(fā)送到遠程設(shè)備。接收設(shè)備接收到信號后，將其轉(zhuǎn)化為可識別的信息，從而實現(xiàn)遠程控制。其中，高效的傳輸協(xié)議和信道編碼方案，以確保數(shù)據(jù)的安全和完整性是關(guān)鍵技術(shù)。

遙控裝置通過無線遙控方式進行非接觸式控制短接接裝置的分合，實現(xiàn)消諧器接入或旁路。無線控制方式可采用兩種方式：一是通過手持遙控器與短接裝置無線通信，控制短接裝置的分合閘。二是考慮到遙控器有丟失隱患，還可以設(shè)計成利用手機APP或微信小程序通過藍牙與短接裝置的連接，實現(xiàn)對短接裝置的遠距離控制。

2.裝置驗證

仿真算例為110/10kV中性點不接地方式的電纜配電網(wǎng)，電源等值電壓為110kV，變壓器變比為110/10kV，低壓側(cè)母線共4條出線，前三條為電纜線路，最后一條為架空線路，長度分別為linel：2km、line2：1.5km、line3：3km、line4：5km。具體接線圖如圖2所示。

系統(tǒng)中線路的相電壓、電流可由互感器測量。監(jiān)測在模型仿真分析過程中，需要測量系統(tǒng)的相電壓和相電流，也要測量系統(tǒng)故障后產(chǎn)生的零序電壓和零序電流，相電壓、相電流可以通過三相電壓電流模塊的“Vabc”和“Iabc”端子直接連接示波器測得。

根據(jù)電纜參數(shù)，線路1＼～3的零序電容分別為 0.4×10^-6F， 0.3×10^-6F， 0.6×10^-6F ，系統(tǒng)中性點采用不接地方式，在互感器注入信號，模擬計算三條線路的參數(shù)，仿真時將開關(guān)裝置斷開，計算得出的3條線路對地電容分別為 0.396×10^-6F， 0.297×10^-6F 和

0.593×10^-6F 。誤差分別為 0.081%. 0.092% 和 0.067% 當(dāng)不斷開開關(guān)裝置，仍然將消諧器加裝在一次側(cè)時，3條線路計算誤差分別為 2.081% 、 0.13% 和0.25% 。表明中性點加裝消諧器對地電容參數(shù)的測量存在影響，而采用遠程控制方式可以將開關(guān)裝置斷開，在測量或計算時可以避免影響。

可見采用遠程控制開關(guān)可以及時避免消諧器帶來的影響。

3.結(jié)束語

提出了一種基于遠程信號傳輸技術(shù)的中性點一次側(cè)消諧裝置設(shè)計方法，通過控制開關(guān)實現(xiàn)消諧器支路的遠程開斷，可以利用遠程信號的傳輸技術(shù)，利用藍牙和遙控器的方式，控制消諧器支路的開斷，使消息器避免影響對地參數(shù)的測量，從而提高配電網(wǎng)對地電容計算的準(zhǔn)確性，降低計算的誤差，利用仿真算例表明所涉及裝置的有效性。

參考文獻：

[1]邱進、陳江波、李輝、莫金龍、田野。配電網(wǎng)對地電容測量方法綜述[J].供用電，2017，34（05）：32-37.作者單位：杜新泱、牛亮、劉海生：國網(wǎng)新疆電力有限公司阿克蘇供電公司劉俊：安徽正廣電電力技術(shù)有限公司