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3.3相位识别
3.3.1背景
三相电网通常存在相位不平衡的问题。当由某配电变电站供电的配电网连接在三相间未均匀分配时,就会产生这些问题。在极端的情况下,所有低压连接可接到同一相位。
低压相位不平衡的影响包括:①变压器容量减小(与最高负荷相比较);②线损增加;③资产寿命缩短(变压器);④用户电能质量问题(尤其是需要连接三相的负荷)。
在过去,由于检测特定用户的相位需要访问站点,这通常包括配电变电站及用户连接点两侧同时操作相位检测装置,因此配电供应商很难识别相位不平衡问题的严重性。
3.3.2新的方法
AusNetServices公司的智能电表数据除了记录电量信息外,还记录了瞬时电压值。智能电表通过NTP来同步时钟,每5min测量一次电压。
低压电网中的电压一般在230V,而短期事件会引起电压波动。通常,与由变电站或高压电网引起的事件相比,由用户行为(如使用热水器)引起的电压事件可能对供给同一相位其他用户的电压影响最大。
当电压事件在变电站一段距离外发生时,这种效果对于远离配电变电站的用户最为明显。
相反,变电站附近的测量值更容易识别其他相位的电压事件,而同相位的电压事件影响反而不那么明显。
随着时间的推移,足够数量的电压事件将可在电压记录数据中观测到,仅利用该电压数据即可识别同相位的用户。同步采样的电压可确保一个时间断面点的电网状态数据。
利用这些电压时序点,AusNetServices公司基于IBMCPLEX开发了将电表行为模式相似的电表集群归为同相位组的应用。该算法的目的是找到三相组,其中每个相位组包含了有着相似电压模式的电表——代表配电变电站的三个相位。必须注意这些相位组并未对应实际相位组(即R、W、B)。该分析的输出结果与实际相位组之间的关系是另一个独立分析过程。无法被分组的电表被认为是离群点。
3.3.3实际案例
为了验证相位识别应用的结果,对从配电变电站连接到每个用户的线路进行了人工相位识别。表1列举了一个变电站的样品比较。
在此示例比较中:
1)总共比较了23处连接配电变电站的住处,大部分仅使用单相位供电,少数住处需要两相到三相供电;
2)共有15处住处计算值与实际值匹配,正确率占总样本的65%;
3)8处计算值与实际情况不匹配,因为无法通过人工识别确定其连接相位。
目前,在匹配的住处,正在不断取得具有高精确度的结果。
相位识别非常有用,尤其是从人工角度来说,因为如果连接分配均匀,则可以迅速确定相位。这时,相位识别的好处就显现出来,如表2所示的电压分析问题。
1)表2中的左图展示了一个配电变电站所连接住处的相位组分布;
2)中图展示了具有电压问题的住处(蓝色表示低电压,绿色表示电压在工作范围内);
3)右图将相位分组叠加到电压分布图之上,标黄的相位组表明其具有低电压问题。
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