中心議題：

• 分布式電壓接線異常在線監測技術實現原理和特點
• 分布式在線相序監測元件電路構成和實際應用

引言

智能電網（smart power grids），就是電網的智能化，它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統技術的應用，實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全的目標。

我國的智能電網的基本特征就是在技術上要實現信息化、自動化、互動化。其最基礎的工作就是電力系統運行中各種參數的收集體系的建立，如負荷電能在線監測、變壓器運行在線監測、GIS室SF6氣體在線監測等。然而，目前在線監測工作才剛起步，很多工作都亟待開展。

0.4KV環網供電，是電力系統一個最基礎、最廣泛的供電網絡架構，其重要性不言而喻。0.4KV環網供電品質的好壞，直接影響到供電行業的服務質量。但是，應該看到，由于使用廣泛，該基礎系統由于各種原因，在運行過程中常常會發生相序接反、相位接錯、接線不緊或漏電燒保險絲造成的缺相等異常現象，對于此類缺陷，頻繁發生，但往往由于環境的分散、用戶不夠專業等各種情況，耽誤了發現的時間，影響了供電質量、延誤了正常用電。對電力系統和用戶來說都產生了負面的影響。

PT二次計量電壓回路，牽涉到電度表的計費問題，因使用直徑過細的電纜，導致計量電壓下降，直接影響到計費。更何況，計量回路相序接反、缺相等異常情況，更會導致電度表轉速減慢甚至不轉，導致供電公司的營收大量減少。

在電力系統和一些用電大戶，對于以上兩種情況，目前并沒有比較好的自動檢測手段，主要是派專人進行巡檢，效率低，成本高。當然，對于涉及收電費的計量系統，針對某些重要用戶，系統中加裝了負荷電能監測儀，進行監測。但是由于成本昂貴，不能大范圍推廣。

針對上述情況，在目前電力系統以及未來的智能電網中都希望一種能對0.4KV環網供電及計量系統進行電壓相序分布式在線監測手段，成本不高，無監測盲區，當系統中電壓回路接線異常可實時發現，其異常信號可瞬時發送到相關自動化監控系統，監控系統快速進行判斷并給出處理指令，將處理任務和異常發生點通知相關班組和人員進行處理。此類異常的快速處理，對提高電力系統的供電品質和服務質量，有著重要的現實意義。

1．分布式電壓接線異常在線監測技術實現原理和特點

分布式電壓接線異常在線監測技術，不僅僅是一項技術手段，也是一種管理手段，通過建立分布式在促使電壓接線異常這個長期困擾電力系統管理部門的頑癥得到有效解決。

當然對于0.4KV環網供電回路和PT二次計量回路，建立分布式在線監測，難度是不小的，因為牽涉的設備眾多，只要有接線連接的地方就有可能發生相序異常或缺相的情況，如果采用過多的在線相序在線監測元件，其成本是不小的負擔。即使針對一個35KV變電站系統，應用在線相序異常檢測元件，估計也要幾十甚至上百個。也就是說，如果要有實時地監測的效果，必須采用大量的在線相序監測元件。那么，相序監測元件的開發成本，是一個非常重要的指標。經過認真分析，不難發現，要想讓在線相序監測技術廣泛使用，所研制的監測元件一定要符合以下標準：成本低廉、安裝簡便（不停電即可安裝）、免維護、不影響所監測回路、報警信號可收集可遠傳等。

監測電壓回路接線異常，有現成的成熟技術，應用負序過濾器原理，即可達到相應目的。原理實現上也很簡單。為了讓所開發的元件既適用于400V環網供電系統的要求，又能夠正確反映PT二次計量回路的電壓接線異常情況，）所以在負序過濾器電路中除了選用各合適的參數，還增加了自適應電路。并且，由于400V環網供電中，由于負載的不對稱，常常使得電源不平衡造成負序過濾器的誤動，造成誤報警。為了躲避此現象，應增設浮動門檻，以躲過三相不平衡電壓造成的影響。在原理實現上，我們可用向量圖進行詳細分析。

圖1 三相負序電壓濾過器

根據上述向量圖，分析發生各類電壓接線異常情況時的mn間的電壓幅值，可得出以下結論：

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所開發的在線相序監測元件，為能夠既可對380V環網供電系統電壓回路異常進行檢測，又能同時適用于PT二次計量電壓回路（相間電壓為100V）的在線檢測工作，有必要對這兩種情況進行進一步分析。

按負序過濾器的工作原理，從上述公式中，可得出，在標準電壓輸入下，可以計算出相關輸出電壓Umn值，見表1

從表中可發現，380V電壓回路發生反相序接線時，Umn輸出電壓量最大；PT二次計量電壓回路發生B相缺相時，Umn輸出電壓最小。

所開發的在線相序監測元件必須能夠對上述9種情況均能做出報警，而且最大能穩定承受700V以下的高壓。這主要是考慮當發生雷電瞬時過電壓和操作過電壓等系統異常情況，該相序監測元件，不應損壞。待系統正常后，該相序監測元件可回復正常工作。

在線相序監測元件的設計，應能夠躲過三相電壓不平衡造成的Umn輸出，根據經驗值，400V環網系統，其不平衡電壓輸出估計在15~20V左右。再考慮裕量，乘上可靠系數K，一般取1.5倍，也就是說，在線相序監測元件在工作時應能躲過30V以下的不平衡輸出電壓。考慮因負載嚴重不對稱引起的三相不平衡，，在線相序監測元件需采用浮動門檻保證不誤發信。

考慮到環網供電回路及計量回路的重要性，在線相序監測元件，如本身元件發生異常，不應影響到主回路，必須有相關保護措施。影響主回路有兩種情況：
1、由于在線相序監測元件出現故障，引起主回路短路接地；
2、由于在線相序監測元件，內部芯片選擇上，選用了較大功率的芯片，結果影響到計量電壓的幅值，造成少計量，電能計費上有所損失。

所以，在線相序監測元件必須杜絕上述兩種情況的出現。

2．分布式在線相序監測元件電路構成和實際應用

圖2   在線相序監測元件功能框圖

在線相序監測元件電路組成中，最關鍵的是電源輸入（采樣）回路和報警輸出回路。由于當地報警，并不能滿足自動化監測系統數據集中收集、分類處理，及時傳送和處理的要求，所以同樣提供了干接點輸出，以滿足各類自動化監測系統的需要。

在線相序監測元件的安裝技術，也是需要重點考慮的，一般的繼電器安裝，要么需要螺絲固定、要么需要專門的槽鋼固定，很不方便。如果在線相序監測元件，也采用上述安裝結構，在對安全要求極高的電氣柜屏內安裝，沒有可行性。，有必要采用一種新型結構和安裝工藝，來解決這個問題。由于在線相序監測元件，電子電路簡單，利用芯片貼片技術，可以做得很小很輕，所以完全可以利用一種粘結技術，將在線相序監測元件粘結在需監測點旁鐵板上、繼電器外殼上或電度表的表殼上，安裝非常方便，而且不用維護，如果不用直接扯下來，無任何安全問題。這也保證了在線相序監測元件可以很大膽放心地使用。

在線相序監測元件可廣泛應用在0.4KV各個電源支路和PT二次計量支路上，使得電壓接線異常缺陷能得到有效監測，其現實意義遠比變電站直流監測更為重大。畢竟0.4KV交流電路更為廣泛可見，該項技術也為我們的用戶在自己管轄區域處理相關電壓接線異常提供了更為有效和便捷的手段。

同樣，對于系統變電站或者某些大用戶（具備比較復雜的0.4KV環網接線），如果能將相序貼監測到的相位異常信號，通過電纜或通訊方式進入后臺監控系統直接管理，那么對于處理所發生電壓異常的響應時間會大大加快，處理缺陷人員的效率也會明顯提高，將有效縮短因電壓異常引起的各類停電時間。

3．總結

分布式電壓異常在線檢測技術不僅是一項技術上的革新，而且是一種管理理念的創新，它使得我們對0.4KV環網供電系統和PT二次計量回路的電壓接線異常缺陷，有了可靠有效的手段及時發現、及時處理，對優化電網管理工作，提高服務質量，有著不可忽視的作用。