10kV母线有功不平衡率实时监测系统设计

10kV母线有功不平衡率实时监测系统设计作者：孟召星王卫
来源：《城市建设理论研究》2013年第14期
摘要：目前所采取的监测方法是每月根据进出母线的关口电度量计算得出，实时性差，测量/计量回路一旦发生故障不能及时发现，造成二次测量数据不准，并影响计量数据。

如今我们正在使用该系统进行城东站母线功率平衡率的监测和试验工作，该系统试运行结束后不仅可向我局其它13座35kV变电站推广，还可向具备逻辑计算功能的其它智能调度技术支持系统推广。

关键词：功率不平衡；实时监测
中图分类号： N945.23 文献标识码： A 文章编号：
引言
变电站10kV母线电量不平衡率是根据进出母线电度之差计算，按照相关要求110kV及以下母线电量不平衡率应控制在正负2%之内。

目前所采取的监测方法是每月根据进出母线的关口电度量计算得出，实时性差，测量/计量回路一旦发生故障不能及时发现，造成二次测量数据不准，并影响计量数据。

一、设计提出的背景我局35kV变电站全部实行无人值班管理，设备运行情况采用电力调度监控中心调控值班员集中监控和变电站运行维护人员定期巡视的方法进行监视。

调度主站采用烟台东方电子DF8900电力应用一体化系统，站端自动化设备采用微机综合自动化保护装置，设备采集A、C两相电流进行测量监视，二次保护回路设有CT断线保护功能，当一、二次设备故障导致CT断线后能够发出CT断线告警功能，但当设备故障不足以造成CT断线时，设备有功功率采集的数据与实际负荷不一致、电度计量不准。

这种故障，相关人员进行设备巡视极难发现；电量核算人员虽能通过计算10kV母线电量不平衡率发现此种情况，但电量核算工作量大、周期长，导致故障不能及时发现。

为了能及时发现测量、计量回路故障，根据我局调度自动化系统现有的采集、逻辑计算及友好的人机交互图形界面功能，我们提出设计10kV母线有功不平衡率实时监测系统。

二、设计母线有功不平衡率实时监测的目的
对10kV母线有功不平衡率进行实时监测，其目的不仅在于判断10kV母线各进出线开关计量、测量回路运行是否正常，还能为电网线损分析提供技术支持手段，判断10kV母线上各种设备的整体运行工况，从而找出新设备安装调整、计量装置设备性能、运行方式、计算方法等方面存在的问题，以便采取有效的措施，把10kV母线电能损耗降低在一个比较合理的范围以内。

1、新设备（如电压互感器、电流互感器、母线、母线无功补偿设备、二次电缆、二次测量、计量设备等）安装调整后，查看当前有功不平衡率与历史数据进行比较，诊断新更换的设备在安装、运行中是否存在问题。

若当前有功不平衡率与历史数据相比变化不大且在合理范围，说明新更换的设备运行正常；若当前有功不平衡率与历史数据相比变化大但在正常范围，说明新设备性能与原设备相比存在差异；若当前有功不平衡率与历史数据相比变化大且超出正常范围，说明新设备性能或设备安装中存在问题，这时应对新设备的性能、安装工艺等方面进行重新检测，从而避免不必要的电能损失。

2、根据母线有功不平衡率的实时监测值，可知母线有功损失的实时值。

通过监测母线有功损失实时值的历史统计，可以掌握10kV母线正常电能损耗情况，为电能损耗分析提供技术支持手段。

——母线电能损耗包括无功补偿装置的电能损耗、站用变的电能损耗、母线上的电晕损耗、母线的负载损耗
——站用变的电能损耗包括站用变的负载损耗和空载损耗，若自动化系统未采集站用变的有功功率则站用变所带的负荷也应计入损耗（正常损耗）。

三、设计的理论基础
根据电工学的基本知识我们知道电能在单位时间内做功W=,当所做的功单位换算为kW.h 的时候W与电度量的数值相等。

10kV母线电量不平衡率=×100%
10kV母线有功（功率）不平衡率=×100%
由以上三个公式不难看出10kV母线电量不平衡率=统计期内10kV母线有功不平衡率的平均值。

在自动化数据采集的过程中，实时数据不但是不断变化的，而且在采集与传输过程中各个数据量存在不同期的情况，所以在自动化实时系统所显示的数据中输入母线的有功功率之和不等于输出母线的有功功率之和，但是我们可以通过监视统计期内10kV母线有功不平衡率的平均值来达到监视10kV母线电量不平衡率的目的，从而及时掌握设备的运行状况。

四、设计对调度自动化系统的要求
调度自动化系统能对进出10kV母线的所有设备进行有功功率的数据采集，数据采集应满足实时性的要求；
调度自动化系统具备数据库的扩展功能，新增数据能够及时存库，系统能对所存的历史数据进行统计分析；
调度自动化系统能进行逻辑运算功能，通过简单的编程计算得出所需要的实时数据；
调度自动化系统应具备友好的人机交互功能，相应数据通过人际交互图形界面展现出来。

五、系统实施
为使10kV母线有功不平衡率实时监测系统的实施具有更好的可操作性，我们计划先以35kV城东变电站为试点开展该系统的性能测试、试运行等工作，待该系统试运行6~12个月系统功能完备、运行稳定后，向全局14座35kV变电站推广。

1、城东站现场情况说明
35kV城东变电站10kV母线为单母线分段的接线方式，正常运行方式下1、2号主变并列运行带10kV母线1、2段母线及各出线开关，10kV母线上的设备包括两台电压互感器、两组并联电容器组、一台站用变、七台10kV出线开关及其它附属设备。

调度自动化主站遥测采集点包括511、512开关（流入有功）和571、572、573、574、575、576、577开关（流出有功）以及570、579电容器开关。

2、系统的建表设库、数据计算和界面显示
1）城东站的现场情况在调度自动化主站SCADA数据库内新建所需的遥测参数，包括流入母线的有功、流出母线的有功、母线有功的损耗值和母线有功不平衡率。

这些数据都是非采集量，在系统的遥测参数表中应注明为计算量标志，如右图1所示。

2）添加逻辑计算所需的用户过程表，在用户计算语言编程工具中编辑用户过程表所指定的计算公式并将相应程序添加至实时库。

编辑的计算公式包括：
流入母线的有功=|511开关有功+512开关有功|
流出母线的有功=571开关有功+572开关有功+573开关有功+574开关有功+575开关有功+576开关有功+577开关有功
母线有功损耗=流入母线有功-流出母线有功
母线有功不平衡率=母线有功损耗÷流出母线的有功
在用户计算语言编程过程中应特别注意使用DF8900系统指定的语法，用户计算语言如右图2所示：
用户控制语言的关键字及函数名为保留字；
变量名，关键字及函数名不区分大小写，但数据库操作区分大小写（因数据库的表名，对象名(即记录名)，域名(即列名)与大小写有关）；
数据库域名格式：对于数值型域，格式为：表名.对象名.域名；
对于字符串型域，格式为：表名.对象名.域名(string)；
变量名可由汉字，英文字母和下划线_组成，但不能以数字起头，其长度小于30；
字符串以双引号””括起来，其长度小于256字符；
每行源文件长度：小于2000字符；
每个源文件一个过程体，过程体可带输入参数，一个过程体可以调用其他的过程体，但不能直接或间接互相调用以避免死循环；
if语句和for语句允许嵌套；
各算符的优先级与c语言相同；
允许在过程中任意位置定义变量，但不能重名；
允许全屏编辑；
允许空格，空行和TAB键；
单语句允许换行；
注释可出现在行中任意位置。

3)绘制人机交互图形界面；
3、检查10kV母线不平衡系统的数据采集、数据处理和界面显示的正确性和合理性，如右图三所示。

若人机界面显示的母线有功损失与手工计算结果相符或相差很小（因数据传输过程中存在不同期情况）且在合理范围，则说明系统在公式录入、过程计算、界面显示中无问题；若人机界面显示的母线有功损失与手工计算结果相符或相差很小但超出合理值，应检查调度自动化数据在采集、传输、计算过程中是否存在问题；若人机界面显示的母线有功损失与手工计算结果相差很大，应检查系统在公式录入、过程计算、界面显示中存在的问题。

六、实施效果及应用范围
10kV母线有功不平衡率实时监测系统内嵌于调度自动化系统内，数据直接采用SCADA 的有功功率和无功功率，通过简单的逻辑计算得出10kV母线功率不平衡率，相应数据能通过人机图形界面展现出来，使管理人员能实时掌握10kV母线功率平衡情况，及时发现测量/计量回路故障。

目前我们正在使用该系统进行城东站母线功率平衡率的监测和试验工作，该系统试运行结束后不仅可向我局其它13座35kV变电站推广，还可向具备逻辑计算功能的其它智能调度技术支持系统推广。

参考文献
[1]贵州电力试验研究院华北电力科学研究院有限责任公司组编,雷铭主编，电力网降损节能手册,北京:中国电力出版社，2005
[2]烟台东方电子电力调度自动化事业部,集控站/变电站综合防误监控系统,山东,2004
[3]张玲,电工基础,化学工业出版社,2008。