提高電網運行中消弧線圈應用效率的方法研究

仝新宇 王永杰 陳向東

（國網天津市電力公司城西供電分公司 天津 300190）

在我國，電力系統中性點接地方式分為兩類：直接接地（含小電阻接地）和不直接接地（含經消弧線圈接地）。一般情況下，110kV及以上的系統中性點采用直接接地方式，66kV及以下系統中性點采用不直接接地方式。

城西電網以110kV及以下配網為主體，其中35kV系統的接地方式大都采用中性點經消弧線圈接地。這種接地方式下，當系統發生單相接地故障時，接地點將通過接地線路對應電壓等級電網的全部對地電容電流。如果此電容電流相當大，就會在接地點產生間歇性電弧，引起過電壓，從而使非故障相對地電壓極大增加。在電弧接地過電壓的作用下，可能導致絕緣損壞，造成兩點或多點的接地短路，使事故擴大。消弧線圈一般裝設在變壓器中性點與地之間，其目的就是利用消弧線圈的感性電流補償接地故障時的容性電流，使接地故障電流減少，以致自動熄弧，保證繼續供電，提高可靠性。

在實際工作中，消弧線圈應根據所補償的電容電流數值確定容量，并將調節至某一檔位，使其電感量偏離其所補償的電容電流值，以避免發生諧振。容量選擇不合適或偏離值過大或過小，都會影響消弧線圈的使用壽命，甚至危急電網安全穩定運行。若補償后電感電流等于電容電流為全補償，會引起串聯諧振，使消弧線圈感受很高的電壓；補償后電感電流小于電容電流為欠補償，會發生中性點位移而危及絕緣，因此實際中為確保電網安全穩定，往往多采取過補償方式，即補償后電感電流大于電容電流。

此前，調度部門使用Word表格對消弧線圈數據信息進行管理，這種模式容易錄入錯誤或被誤刪，更新也只是簡單的覆蓋，沒有歷史記錄可查。另外，消弧線圈檔位的計算由調控員手動進行，所需時間長且結果容易出現偏差，不僅效率低，更會給電網安全穩定運行帶來不確定性因素。

針對以上問題，本文設計和開發了一套基于高可靠性的消弧線圈智能管理系統，一方面優化相關數據信息的管理模式，另一方面應用先進的方法自動計算消弧線圈檔位，且基于設定的用戶角色對計算結果進行審核。該系統實用性強，計算速度快且正確率高，有效解決了工作中的實際問題。

1 消弧線圈檔位校驗方法

1.1 消弧電抗器補償原則為

1.1.2 中性點電壓Un不大于15%相電壓，Un≤0.15Uφ。

1.2 脫諧度是影響滅弧的主要因素

1.2.1 弧道中的殘余電流Ig

12%；當脫諧度小于0.05時，殘流增大也是可以接受的。

1.2.2 恢復電壓上升到最大值的時間

圖1 電壓恢復時間與脫諧度關系

當d=0.05時，恢復電壓升至最大值的時間如圖1所示。

由圖1可以看出，當v=0.05時，恢復電壓時間已經減少一半左右。這對滅弧不利，v最好在0.025以內，不要超過0.05。

1.2.3 恢復電壓的上升速度

此項與根據弧道中殘流所得結果完全相同。就是說，消弧線圈應調節到不大于0.05的程度。

1.3 對于電網中性點電壓要求說明

在電網正常運行時，電網可等效為一個電感和電容的串聯電路。當脫諧度較小時，中性點電壓可能超過規定值。可用增加阻尼的方法解決這一問題，與消弧線圈串接或并接電阻都可以。

2 系統的實現

2.1 基于Web的系統結構框架

本系統采用基于Web的改進三層結構框架實現，三層結構分別為頁面顯示層（Web項目）、業務邏輯層（BLL項目 businesslogic layer）和數據訪問層（DAL項目dataaccess layer），如圖 2所示。

圖2 基于Web的改進三層結構框架

傳統的Web三層結構中，無論是在數據層與業務邏輯層，還是業務邏輯層與頁面顯示層之間直接交互信息的過程中，容易出現連接的問題，如一些經常調用的連接語句，若只是簡單地放在某一層，將影響程序的響應效率，且這些語句改動時，更會造成牽涉面過大。因此，本文在數據訪問層與業務邏輯層之間加入數據接口層（IDAL），在業務邏輯層與頁面顯示層之間加入頁面接口層（IBLL）。這樣就實現了數據訪問層接口和執行過程的分離，使得DAL和BLL項目、BLL和Web項目分開，系統結構更加清晰，傳統三層之間的耦合度降低，也更便于系統的維護。

圖2還展示了Web三層結構的操作過程，即由用戶客戶端發出請求，經Web服務器處理，對數據庫進行操作，輸出結果格式化為用戶所需要的形式返回客戶端。

2.1.1 客戶端

客戶端是系統的外部接口部分，實現用戶與系統間的信息交互。當系統接收到客戶端瀏覽器發出的業務請求時，BLL項目解析請求并轉換為Web的輸入參數；當業務處理完成，Web項目生成相應的頁面返回瀏覽器。

2.1.2 DAL項目

數據庫訪問層，來完成對數據庫的基本訪問與操作工作，包括以下功能：

（1）連接與關閉數據庫；（2）根據SQL查詢語句，獲得需要的數據集；實現各種數據的插入、更新、刪除等。

2.1.3 BLL項目

BLL項目完成所有業務功能和邏輯判斷，是整個系統中最重要的部分，完成所有業務功能和邏輯判斷。在本系統中它主要實現登錄密碼校驗、用戶權限分配、過程流轉、信息安全管理等功能。

2.1.4 Web項目

Web項目用于將業務功能在頁面上顯示出來，采用ASP.NET（active server page，即動態服務器頁面）制作，頁面部分由HTML語言和Jscript結合CSS文件制作。代碼部分與頁面是分離的，用于完成一些控件的事件響應和初始化等功能。

2.1.5 IDAL和IBLL項目

IDAL項目定義了若干結構，這些接口由DAL項目實現，為BLL項目提供調用服務。

IBLL項目與IDAL項目類似，實現了業務邏輯層借口和執行過程的分離，使得BLL和Web兩個項目分開。

2.2 訪問權限的設計與實現

由于消弧線圈相關信息會涉及多個部門，但除調控員以外的其他人員只能進行瀏覽和查詢操作；此外，確定消弧線圈檔位一般由副職調控員計算，正職對結果進行審核，因此，需要對用戶進行嚴密的權限管理。

本文提出的權限控制方法是將訪問權限與角色相關聯，角色再與用戶關聯。

系統根據不同職能崗位劃分不同的角色，通過分配和取消角色來完成對用戶權限的授予和取消。管理員根據需要定義各種角色，并設置合適的訪問權限，而用戶根據其責任和資歷被指派為不同的角色。當用戶登錄系統時，系統通過其所具有的角色權限來判斷可進行什么操作，從而實現了用戶與訪問權限的邏輯分離。

圖3 權限控制結構

3 系統的功能結構和流程

3.1 系統功能結構

基于上述的結構網架，本文設計開發了基于高可靠性的消弧線圈智能管理系統開發。整個系統由三部分組成：第一部分為基礎資料管理，其中包括消弧線圈及補償線路等相關數據的錄入及查詢；第二部分為消弧線圈檔位管理，包括檔位的計算及結果審核；第三部分為系統管理，包括權限管理及用戶編輯等。系統功能框架如圖4所示。

3.2 消弧線圈檔位計算流程圖

當線路電容電流發生變化，消弧線圈的檔位需要進行重新計算時，由副職調控員修改相關信息，然后利用系統進行消弧線圈檔位計算。正職調控員負責對結果審核，確認計算結果正確無誤后方可執行。消弧線圈檔位計算流程如下圖所示。

3.3 系統打印

B/S模式下網頁的打印比較繁瑣，特別是有些信息對打印格式要求嚴格，實現起來更加困難。本系統采用水晶報表（Crystal Reports）來完成打印，將報表導出為Word，利用網絡打印機打印。

利用報表設計出的一張表格（如下圖所示）包括了消弧線圈資料、當前的檔位位置以及所補償線路的名稱及電容電流，而以往這些信息需要分別記錄在不同的表格中，從而既做到界面美觀，又節約了紙張。

圖4 消弧線圈管理系統功能結構

圖5 消弧線圈檔位的計算流程

圖6 系統打印效果

4 結語

本文在對傳統的Web三層結構進行改進的基礎上，以C#2008為軟件平臺，SqlSever為數據庫，設計開發了一套基于高可靠性的消弧線圈智能管理系統。該系統結合調度運行工作的實際，實現了消弧線圈及所補償線路信息的智能化管理，并運用先進的算法確定消弧線圈的檔位，為電網安全可靠運行提供保障。該系統具有實用性強、靈活度高等特點，為城西供電公司實際應用中取得了較好的效果。

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