一种电网相位校准系统

技术领域

本发明涉及一种电网相位校准系统，属于电网交流供电系统技术领域。

背景技术

我国采用三相电，电网的三相之间有120°的相位差。在电网设备投入运行或者连接两个电力系统时，需要事先进行核相工作，以确保线路两端连接的电气设备相位相同，电力系统安全稳定。想要准确判断多地之间的电压相位情况，需要同时采集相位信息并计算分析得出结果，否则核相结果可能存在较大误差。随着智能电网的铺设和完善，无论是城市还是乡村，电网的情况越来越复杂，电网的施工与维护所牵涉的范围将越来越广。两地之间的电压核相将逐渐不能满足工程量增加提出的新需求。

主流的核相方式是两两核相，受到处理系统的限制，核相主体局限于两地之间。开展大范围的电网工程时，依次两两核相的效率低下，操作繁琐，人为因素等导致误差的概率也随之上升。

核相距离较近时，核相仪内置的通讯模块通过无线通讯的方式，进行近程核相，近程核相原理如图1所示。一个掌机发射和两地的采集器与电网相连，采集器采集电网的电压相位信息。并采集的信息发送至掌机，由掌机统一处理，计算并显示核相结果。内置通讯模块的核相仪受距离限制严重，距离越远，通讯和同步的效果越差。当掌机和采集器的距离超过1km，会大大降低核相结果的可靠性。

核相距离较远时，采用远程核相，远程核相原理如图2所示。最初的远程核相需要两个人通过实时通话的方式，达到同时采集相位信息的目的。这种核相方式不仅极为不便，而且操作误差大，核相精度低。随着技术的发展，出现内置时钟的核相仪，通过设置统一的采集时间，达到两地同时采集相位信息的目的。随着使用时间增加，内置时钟的累积误差不断增加，直接影响核相结果的可靠性。技术进一步发展，核相仪内置GPS授时系统，通过连接三个以上的GPS卫星，得到与卫星信号同步的秒脉冲信号，实现远距离同时核相。这种方式适用于简单的电网工程，当工程项目多，范围大的时候，两两核相的方式依旧是限制效率的重要因素。

因为现有产品与技术无法完全满足工程的需要，带服务器的核相产品开始出现，带服务器的核相原理如图3所示，但是现有的产品仍有局限。采集器采集到的相位信息主要仍旧由掌机进行处理，掌机将处理结果发送给服务器，服务器只有简单的比较和存储功能，而不是具有庞大数据处理交互的动态群体。统一的核相系统没有建立。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种电网相位校准系统，同时采集任意地点的电压相位信息，建立动态的电压相位参考网络；待核准点与参考网络中的一点进行相位角比较，实现电网电压相位的校准。

本发明适用于10-1000kV的高压电网交流供电系统。方便快捷，使用中不受数量与地域的限制，有利于大型电网工程项目的推进与维护。

技术方案：一种电网相位校准系统，包括服务端、相位采集点和相位校核点；

所述服务端包括通讯模块、计算模块和分析模块；所述通讯模块用于接收相位采集点传输的数据，并将电网相位校准结果传输至相位校核点；计算模块用于将相位采集点采集的模拟信号转为数字信号，然后使用傅里叶变换算法计算谐波，得出电网相位校准结果，电网相位校准结果包括高压交流电的相位角、频率和波形；分析模块用于计算结果的分析，判断校核点自身的相位是否存在异常，得出准确的电网相位校准结果。

所述服务端是数据处理交互的中心，有收发数据、模数转换、计算分析、显示存储功能。

根据实际的需求，所述服务端为用于核相的服务器或者服务器群，主体不受限制，可以是一台服务器，或者是多台服务器组成，或者是云平台；服务端的服务地域不受限制，可以服务一个区县的交流供电系统，也可服务全国，建立全国统一的电网相位参考和校核体系。

所述相位采集点是10-1000kV的高压电网交流供电系统中的任意一点，用于建立动态统一电网电压相位参考体系。相位采集点包括固定采集点和临时采集点。固定采集点采集三个及以上高电压等级变电站的相位作为基准。临时采集点采集电网中任意电压等级的任意一点，以该点的电压相位信息作为临时参考信号。相位采集点的数量不受限制，将采集到的相位采集点相关数据送入服务端，实现全面统一的电网相位参考网络的建立。

相位校核点是电网中的电压相位待核准点。采集相位校核点的原始数据并上传至服务端，在服务端将收到的数据与服务端中指定的相位采集点进行相位角的比较，得到具体的电压核相结果，并发送至相位校核点，进而实现电网相位的统一。

服务端判断校核点自身的相位是否存在异常的方法如下：

通过采集器X、Y、Z采集相位校核点的三相信息，经服务端计算处理后，得出三相的相位角。将采集器X、Y、Z的相位角数据对应填入三维行向量l

服务端初始设置3个单位向量a

计算l

如果{l

否则服务端返回“相位异常”的提示。

电网本身不存在相位异常情况下，分析两地或多地间的电压相位情况。

服务端核准校核点与采集点相位角的方法如下：

采集器X、Y、Z的相位角数据对应填入三维行向量l

相位采集点的A、B、C三相数据对应填入三维行向量l中，l＝(A,B,C)。

服务端初始设置6个初等矩阵A

表示核准结果是，采集器X、Y、Z采集的数据分别对应相位采集点的A、B、C三相。

表示核准结果是，采集器X、Y、Z采集的数据分别对应相位采集点的A、C、B三相；

表示核准结果是，采集器X、Y、Z采集的数据分别对应相位采集点的B、A、C三相；

表示核准结果是，采集器X、Y、Z采集的数据分别对应相位采集点的B、C、A三相；

表示核准结果是，采集器X、Y、Z采集的数据分别对应相位采集点的C、B、A三相；

表示核准结果是，采集器X、Y、Z采集的数据分别对应相位采集点的C、A、B三相；

计算T

找出T

输入核相精度q，则Q＝3q

如果T

如果T

有益效果：与现有技术相比，本发明提供的电网相位校准系统，打破了传统核相时受到的核相数量与地域的限制，可以同时采集任意地点的电压相位信息，建立动态统一的电压相位参考网络，实现同一时间对多个地点的电网相位的校准；待核准点与参考网络中的一点进行相位角比较，得到准确的相位校准结果，提高工作人员施工和维护的效率，有利于大型电网工程项目的施工与维护。

附图说明

图1是近程核相原理图；

图2是远程核相原理图；

图3是带服务器的核相原理；

图4是固定相位采集点B和临时相位采集点L示意图；

图5是任意校准点D的相位统一示意图；

图6是校准点和固定相位采集点的核准示意图；

图7是判断流程图；

图8是一个相位校核点的校准示意图；

图9是多个相位校准点的校准示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

一种电网相位校准系统，包括服务端、相位采集点和相位校核点；服务端包括通讯模块、计算模块和分析模块；所述通讯模块用于接收相位采集点传输的数据，并将电网相位校准结果传输至相位校核点；计算模块用于将相位采集点采集的模拟信号转为数字信号，然后使用傅里叶变换算法计算谐波，得出电网相位校准结果，电网相位校准结果包括高压交流电的相位角、频率和波形；分析模块用于计算结果的分析，判断校核点自身的相位是否存在异常，得出准确的电网相位校准结果。

服务端是数据处理交互的中心，有收发数据、模数转换、计算分析、显示存储功能。根据实际的需求，服务端为用于核相的服务器或者服务器群，主体不受限制，可以是一台服务器，或者是多台服务器组成，或者是云平台；服务端的服务地域不受限制，可以服务一个区县的交流供电系统，也可服务全国，建立全国统一的电网相位参考和校核体系。

相位采集点是10-1000kV的高压电网交流供电系统中的任意一点，用于建立动态统一电网电压相位参考体系。如图4所示，相位采集点包括固定采集点和临时采集点。固定采集点采集三个及以上高电压等级变电站的相位作为基准。临时采集点采集电网中任意电压等级的任意一点，以该点的电压相位信息作为临时参考信号。相位采集点的数量不受限制，将采集到的相位采集点相关数据送入服务端，实现全面统一的电网相位参考网络的建立。

相位校核点是电网中的电压相位待核准点。采集相位校核点的原始数据并上传至服务端，在服务端将收到的数据与服务端中指定的相位采集点进行相位角的比较，得到具体的电压核相结果，并发送至相位校核点，进而实现电网相位的统一。

服务端判断校核点自身的相位是否存在异常的方法如下：

通过采集器X、Y、Z采集相位校核点的三相信息，经服务端计算处理后，得出三相的相位角。将采集器X、Y、Z的相位角数据对应填入三维行向量l

服务端初始设置3个单位向量a

计算l

如果{l

否则服务端返回“相位异常”的提示。

电网本身不存在相位异常情况下，分析两地或多地间的电压相位情况。

服务端核准校核点与采集点相位角的方法如下：

采集器X、Y、Z的相位角数据对应填入三维行向量l

相位采集点的A、B、C三相数据对应填入三维行向量l中，l＝(A,B,C)。

服务端初始设置6个初等矩阵A

表示核准结果是，采集器X、Y、Z采集的数据分别对应相位采集点的A、B、C三相。

表示核准结果是，采集器X、Y、Z采集的数据分别对应相位采集点的A、C、B三相；

表示核准结果是，采集器X、Y、Z采集的数据分别对应相位采集点的B、A、C三相；

表示核准结果是，采集器X、Y、Z采集的数据分别对应相位采集点的B、C、A三相；

表示核准结果是，采集器X、Y、Z采集的数据分别对应相位采集点的C、B、A三相；

表示核准结果是，采集器X、Y、Z采集的数据分别对应相位采集点的C、A、B三相；/>

计算T

找出T

设定核相精度q，则Q＝3q

T

如果T

Q＝3q

迭代找最小T

迭代开始令i＝1。

计算T

如果计算结果大于零，则令i＝2，计算T

如果T

如果T

如果T

如果T

如果T

则此时的T

假设输出的i值为6，则两地间的相位关系如图8所示。

输出的i值为6，找到对应的矩阵

任意数量的相位校核点，同时传输数据到核相服务器(群)，可以实现与固定或临时相位采集点的电压相位校准。

假设L地为临时相位采集点，D1地和D2地是两处相位校准点。D1地返回的i值为6，D2地返回的i值为5，则三地间的如图9所示。

D1地返回的i值为6，找到对应的矩阵