本申请涉及配电网技术领域，具体而言，涉及一种抑制低频非线性振荡的方法、系统及装置。
背景技术：
电压互感器(potentialtransformer，简称pt)是电网中电压测量、计量和继电保护的重要设备。一般需要在pt高压入口处安装高压熔断器(也称高压保险)起隔离作用。在实际运行过程中，变电站中的pt经常发生高压保险熔断的故障，导致pt二次侧失压，零序电压异常升高，造成电能计量误差，引起零序电压保护继电器误动作，这些问题都不利于电网的安全、可靠、稳定、经济运行，亟需改善。
引起保险频繁熔断的原因主要为过电压引起的过流，在中性点非有效接地系统中，威胁较大的过电压主要有雷电过电压、操作过电压及铁磁谐振过电压，对于前两类过电压，目前己有较成熟有效的措施，但对于铁磁谐振以及系统电容电流增大后出现的低频非线性振荡，在单相接地、空载母线合闸等常见操作下仍然时有发生，频繁引发运行事故。
单相接地故障消除后，非故障相电压要由线电压变为相电压，其线路对地电容上的一部分电荷由于电压的减小而成为自由电荷，通过母线pt高压侧中性点泄往大地，同时冲击pt高压绕组导致其饱和而励磁电感下降，导致系统发生低频非线性振荡。与铁磁谐振相比较，低频非线性振荡引起的pt高压绕组过电流极其严重，可以达到安培级别，超出额定值的数百倍，但其振荡频率很低且衰减很快。在此种情况下，pt高压保险相当于经历了一个绝热过程，极易损坏甚至爆炸。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
本申请实施例提供了一种抑制低频非线性振荡的方法、系统及装置，以至少解决单相接地故障激发的低频非线性振荡导致电压互感器高压侧出现极大的过电流，电压互感器高压保险熔断甚至电压互感器本体烧毁的现象频繁发生，严重影响电网供电可靠性和安全性的技术问题。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种抑制低频非线性振荡的方法，包括：将三相电压互感器的一次侧绕组中性点通过零序电压互感器与地连接；将所述三相电压互感器二次侧的剩余绕组短接形成具有开口的三角形绕组，其中，每个单相电压互感器设置一个剩余绕组，所述剩余绕组用于在发生单相接地故障时产生剩余电压；将零序电压互感器的剩余绕组与所述具有开口的三角形绕组串联，以监测零序电压，其中，所述零序电压用于判断是否发生单相接地故障。
可选地，将零序电压互感器的剩余绕组与所述具有开口的三角形绕组串联，包括：将所述零序电压互感器的剩余绕组与所述具有开口的三角形绕组按正极性进行串联。
可选地，将零序电压互感器的剩余绕组与所述具有开口的三角形绕组串联之后，所述方法还包括：将所述零序电压的幅值与预设阈值进行比较，若所述零序电压的幅值超过预设阈值时，则确定发生单相接地故障。
可选地，所述方法还包括：当检测到发生单相接地故障时，将所述具有开口的三角形绕组短接成闭口三角形绕组。
可选地，将所述具有开口的三角形绕组短接成闭口三角形绕组，包括：在所述具有开口的三角形绕组开口两端接上目标电阻，将所述具有开口的三角形绕组接成闭口三角形绕组。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种抑制低频非线性振荡的系统，包括：三相电压互感器，其中，每个单相电压互感器设置一个剩余绕组，所述剩余绕组用于在发生单相接地故障时产生剩余电压；零序电压互感器，与所述三相电压互感器连接，其中，所述三相电压互感器的一次侧绕组中性点通过所述零序电压互感器与地连接；三相电压互感器剩余绕组，三个剩余绕组短接形成具有开口的三角形绕组；零序电压互感器剩余绕组，与所述具有开口的三角形绕组串联，以监测零序电压，其中，所述零序电压用于判断是否发生单相接地故障。
可选地，所述系统还包括：目标电阻，用于在发生单相接地故障时接在所述具有开口的三角形绕组的开口处，使所述具有开口的三角形绕组形成闭口三角形绕组。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种抑制低频非线性振荡的装置，包括：第一处理模块，用于将三相电压互感器的一次侧绕组中性点通过零序电压互感器与地连接；第二处理模块，用于将所述三相电压互感器二次侧的剩余绕组短接形成具有开口的三角形绕组，其中，每个单相电压互感器设置一个剩余绕组，所述剩余绕组用于在发生单相接地故障时产生剩余电压；第三处理模块，将零序电压互感器的剩余绕组与所述具有开口的三角形绕组串联，用于监测零序电压，所述零序电压用于判断是否发生单相接地故障。
可选地，所述第三处理模块中还包括：采集模块，采集所述三相电压互感器一次侧零序电压幅值；确定模块，当所述零序电压幅值超过预设阈值时，确定发生单相接地故障。
在本申请实施例中，采用将三相电压互感器的一次侧绕组中性点通过零序电压互感器与地连接；将所述三相电压互感器二次侧的剩余绕组短接形成具有开口的三角形绕组；将零序电压互感器的剩余绕组与所述具有开口的三角形绕组串联，以监测零序电压，其中，所述零序电压用于判断是否发生单相接地故障。当发生单相接地故障时，零序电压大部分落在零序pt上，三相pt不会承受过电压，从而抑制低频非线性振荡，进而解决了单相接地故障激发的低频非线性振荡导致电压互感器高压侧出现极大的过电流，电压互感器高压保险熔断甚至电压互感器本体烧毁的现象频繁发生，严重影响电网供电可靠性和安全性技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的一种抑制低频非线性振荡方法的流程示意图；
图2是根据本申请实施例的一种抑制低频非线性振荡的电路示意图；
图3是根据本申请实施例的另一种抑制低频非线性振荡的电路示意图；
图4a是根据本申请实施例的一种抑制低频非线性振荡系统的结构示意图；
图4b是根据本申请实施例的另一种抑制低频非线性振荡系统的结构示意图；
图5a是根据本申请实施例的一种抑制低频非线性振荡装置的结构示意图；
图5b是根据本申请实施例的另一种抑制低频非线性振荡装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
根据本申请实施例，提供了一种抑制低频非线性振荡的方法，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在电力系统中，低频非线性振荡产生原理为：当10kv系统发生单相接地故障时(以a相接地为例)，流经接地点的电流为：
式中c11为线路一相对地电容，l为电压互感器的一次绕组电感。em为电动势幅值，则a相电动势ea的瞬时值表达式为：
接地点电流的瞬时值表达式可相应地表示为：
对电流源和阻抗分别拉普拉斯变换得：
式中：
因此电压互感器高压绕组两端出现的暂态电压为：
将上式进行反变换可得：
式中，
式中，
由上式看出，电压自由振荡分量的幅值是初相角
式中，
基于上述低频非线性振荡产生的原理，本申请实施例提出了如图1所示的抑制低频非线性振荡的方法，其具体流程示意图如图1所示，该方法至少包括步骤s102-s106，
其中：
步骤s102，将三相电压互感器的一次侧绕组中性点通过零序电压互感器与地连接。
在中性点绝缘系统中，电压互感器发生谐振的根本原因在于互感器铁芯在某些激发条件下饱和而使其感抗变小，与线路对地电容的容抗相等所致。如果电压互感器一次侧绕组中性点不接地或经高阻抗接地，则各相绕组跨接在电源的相间电压上，不再与接地电容相并联，因而电压互感器不会发生中性点位移，也就不会产生谐振。
在本申请实施例中，将三相电压互感器的一次侧绕组中性点通过零序电压互感器与地连接。
步骤s104，将三相电压互感器二次侧的剩余绕组短接形成具有开口的三角形绕组。
其中，每个单相电压互感器设置一个剩余绕组，剩余绕组用于在发生单相接地故障时产生剩余电压。
步骤s106，将零序电压互感器的剩余绕组与具有开口的三角形绕组串联，以监测零序电压。
其中，零序电压用于判断是否发生单相接地故障。
在本申请实施例中，将零序电压互感器的剩余绕组与具有开口的三角形绕组串联，包括：将零序电压互感器的剩余绕组与具有开口的三角形绕组按正极性进行串联，以此来监测零序电压；将零序电压互感器的剩余绕组与具有开口的三角形绕组串联之后，该方法还包括：将零序电压的幅值与预设阈值进行比较，若零序电压的幅值超过预设阈值时，则确定发生单相接地故障。
在本申请实施例中，如图2所示，为一种可选的抑制低频非线性振荡的电路示意图，其中，将三相电压互感器二次侧的三个剩余绕组与零序电压互感器的剩余绕组串联，作为零序电压的监测信号，此时，由于零序电压测量回路是三相电压互感器的开口三角形绕组与零序电压互感器的剩余绕组按照正极性串联的，其包含了三相电压互感器的少部分零序电压，测量要比直接由零序电压互感器的剩余绕组测量零序电压更加精确。同时，由于零序回路不是短接的，避免了因电容放电电流使开口角绕组热容量不够而烧坏的隐患。
需要说明的是，为了增强抑制超低频振荡的效果，本申请实施例的优化方案采取增大零序电压互感器的阻抗和直流电阻分量的措施，即对零序电压互感器进行优化。
在本申请一种可选的实施例中，当检测到发生单相接地故障时，将具有开口的三角形绕组短接成闭口三角形绕组，其中，将具有开口的三角形绕组短接成闭口三角形绕组，包括：在具有开口的三角形绕组开口两端接上目标电阻，将具有开口的三角形绕组接成闭口三角形绕组。
具体地，如图3所示为另一种可选的抑制低频非线性振荡的电路示意图，其中，将三相电压互感器二次侧具有开口的三角形绕组短接成闭口三角形绕组，此时，折算到高压侧的阻抗只为其漏抗x1，其值很小，所以在单相接地时电压互感器的分压为xl/(xl 3xt0)，其中xt0为零序电压互感器在相电压下的感抗。所以零序电压大部分落在零序电压互感器上，三相电压互感器不会承受过电压，同时由于三相电压互感器感抗占比很小，由三相感抗不一致导致的饱和程度不对称可一定程度避免。
需要说明的是，在低频振荡时闭口三角形绕组的环流过大，可能会超过电压互感器二次侧容量，因此需要在开口三角形绕组开口两端接上目标电阻，将开口三角形绕组接成闭口三角形绕组，而非直接短接起来。
在本申请实施例中，还针对不同的电压互感器对地电容大小，对不同系统振荡的抑制效果进行了仿真研究，仿真结果表明，采用上述方法能够极大加快电压互感器高压侧过电压和过电流的衰减速度，并且减小了过电流的幅值，其对于电压互感器保险熔断的抑制效果是十分显著的。
本申请实施例采用将三相电压互感器的一次侧绕组中性点通过零序电压互感器与地连接；将所述三相电压互感器二次侧的剩余绕组短接形成具有开口的三角形绕组；将零序电压互感器的剩余绕组与所述具有开口的三角形绕组串联，以监测零序电压，其中，所述零序电压用于判断是否发生单相接地故障。当发生单相接地故障时，零序电压大部分落在零序pt上，三相pt不会承受过电压，从而抑制低频非线性振荡，进而解决了单相接地故障激发的低频非线性振荡导致电压互感器高压侧出现极大的过电流，电压互感器高压保险熔断甚至电压互感器本体烧毁的现象频繁发生，严重影响电网供电可靠性和安全性技术问题。
实施例2
根据本申请实施例，还提供了一种抑制低频非线性振荡的系统，如图4a所示，该系统至少包括三相电压互感器40、零序电压互感器42、三相电压互感器剩余绕组44和零序电压互感器剩余绕组46，该系统和图2的电路图各部分相对应，其中：
三相电压互感器40，其中，每个单相电压互感器设置一个剩余绕组，剩余绕组用于在发生单相接地故障时产生剩余电压；
零序电压互感器42，与三相电压互感器连接，其中，三相电压互感器的一次侧绕组中性点通过零序电压互感器与地连接；
三相电压互感器剩余绕组44，三个剩余绕组短接形成具有开口的三角形绕组；
零序电压互感器剩余绕组46，与所述具有开口的三角形绕组串联，以监测零序电压，其中，所述零序电压用于判断是否发生单相接地故障。
在本申请实施例中，将三相电压互感器二次侧的三个剩余绕组与零序电压互感器的剩余绕组串联，作为零序电压的监测信号，此时，由于零序电压测量回路是三相电压互感器的开口三角形绕组与零序电压互感器的剩余绕组按照正极性串联的，其包含了三相电压互感器的少部分零序电压，测量要比直接由零序电压互感器的剩余绕组测量零序电压更加精确。同时，由于零序回路不是短接的，避免了因电容放电电流使开口角绕组热容量不够而烧坏的隐患。
在本申请一种可选的实施例中，所述系统还包括：目标电阻48，如图4b所示，目标电阻48用于在发生单相接地故障时接在具有开口的三角形绕组的开口处，使具有开口的三角形绕组形成闭口三角形绕组，该系统和图3的电路图各部分相对应，。
由于在低频振荡时，闭口三角形绕组的环流过大，可能会超过电压互感器二次侧容量，因此需要在开口三角形绕组开口两端接上目标电阻，将开口三角形绕组接成闭口三角形绕组，而非直接短接起来。
需要说明的是，本实施例的优选实施方式可以参见实施例1中的相关描述，此处不再赘述。
实施例3
根据本申请实施例，还提供了一种抑制低频非线性振荡的装置，如图5a所示，该装置至少包括第一处理模块50、第二处理模块52和第三处理模块54，其中：
第一处理模块50，用于将三相电压互感器的一次侧绕组中性点通过零序电压互感器与地连接；
第二处理模块52，用于将三相电压互感器二次侧的剩余绕组短接形成具有开口的三角形绕组，其中，每个单相电压互感器设置一个剩余绕组，剩余绕组用于在发生单相接地故障时产生剩余电压；
第三处理模块54，将零序电压互感器的剩余绕组与具有开口的三角形绕组串联，用于监测零序电压，零序电压用于判断是否发生单相接地故障。
在本申请实施例中，将三相电压互感器二次侧的三个剩余绕组与零序电压互感器的剩余绕组串联，作为零序电压的监测信号，此时，由于零序电压测量回路是三相电压互感器的开口三角形绕组与零序电压互感器的剩余绕组按照正极性串联的，其包含了三相电压互感器的少部分零序电压，测量要比直接由零序电压互感器的剩余绕组测量零序电压更加精确。同时，由于零序回路不是短接的，避免了因电容放电电流使开口角绕组热容量不够而烧坏的隐患。
在本申请实施例中，第三处理模块54中还包括采集模块540和确定模块542，如图5b所示，其中：
采集模块540，采集三相电压互感器一次侧零序电压幅值；
确定模块542，当零序电压幅值超过预设阈值时，确定发生单相接地故障。
将三相电压互感器二次侧的三个剩余绕组与零序电压互感器的剩余绕组串联，作为零序电压的监测信号，此时，由于零序电压测量回路是三相电压互感器的开口三角形绕组与零序电压互感器的剩余绕组按照正极性串联的，其包含了三相电压互感器的少部分零序电压，测量要比直接由零序电压互感器的剩余绕组测量零序电压更加精确。
需要说明的是，本实施例的优选实施方式可以参见实施例1中的相关描述，此处不再赘述。
实施例4
根据本申请实施例，还提供了一种非易失性存储介质，该非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行上述的抑制低频非线性振荡的方法。
可选地，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行实现以下步骤：将三相电压互感器的一次侧绕组中性点通过零序电压互感器与地连接；将三相电压互感器二次侧的剩余绕组短接形成具有开口的三角形绕组，其中，每个单相电压互感器设置一个剩余绕组，剩余绕组用于在发生单相接地故障时产生剩余电压；将零序电压互感器的剩余绕组与具有开口的三角形绕组串联，以监测零序电压，其中，零序电压用于判断是否发生单相接地故障。
可选地，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行实现以下步骤：将零序电压互感器的剩余绕组与具有开口的三角形绕组串联之后，将零序电压的幅值与预设阈值进行比较，若零序电压的幅值超过预设阈值时，则确定发生单相接地故障。
可选地，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行实现以下步骤：当检测到发生单相接地故障时，在具有开口的三角形绕组开口两端接上目标电阻，将具有开口的三角形绕组接成闭口三角形绕组。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
1.一种抑制低频非线性振荡的方法，其特征在于，包括：
将三相电压互感器的一次侧绕组中性点通过零序电压互感器与地连接；
将所述三相电压互感器二次侧的剩余绕组短接形成具有开口的三角形绕组，其中，每个单相电压互感器设置一个剩余绕组，所述剩余绕组用于在发生单相接地故障时产生剩余电压；
将零序电压互感器的剩余绕组与所述具有开口的三角形绕组串联，以监测零序电压，其中，所述零序电压用于判断是否发生单相接地故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将零序电压互感器的剩余绕组与所述具有开口的三角形绕组串联，包括：
将所述零序电压互感器的剩余绕组与所述具有开口的三角形绕组按正极性进行串联。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将零序电压互感器的剩余绕组与所述具有开口的三角形绕组串联之后，所述方法还包括：
将所述零序电压的幅值与预设阈值进行比较，若所述零序电压的幅值超过预设阈值时，则确定发生单相接地故障。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当检测到发生单相接地故障时，将所述具有开口的三角形绕组短接成闭口三角形绕组。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述具有开口的三角形绕组短接成闭口三角形绕组，包括：
在所述具有开口的三角形绕组开口两端接上目标电阻，将所述具有开口的三角形绕组接成闭口三角形绕组。
6.一种抑制低频非线性振荡的系统，其特征在于，包括：
三相电压互感器，其中，每个单相电压互感器设置一个剩余绕组，所述剩余绕组用于在发生单相接地故障时产生剩余电压；
零序电压互感器，与所述三相电压互感器连接，其中，所述三相电压互感器的一次侧绕组中性点通过所述零序电压互感器与地连接；
三相电压互感器剩余绕组，三个所述剩余绕组短接形成具有开口的三角形绕组；
零序电压互感器剩余绕组，与所述具有开口的三角形绕组串联，以监测零序电压，其中，所述零序电压用于判断是否发生单相接地故障。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
目标电阻，用于在发生单相接地故障时接在所述具有开口的三角形绕组的开口处，使所述具有开口的三角形绕组形成闭口三角形绕组。
8.一种抑制低频非线性振荡的装置，其特征在于，包括：
第一处理模块，用于将三相电压互感器的一次侧绕组中性点通过零序电压互感器与地连接；
第二处理模块，用于将所述三相电压互感器二次侧的剩余绕组短接形成具有开口的三角形绕组，其中，每个单相电压互感器设置一个剩余绕组，所述剩余绕组用于在发生单相接地故障时产生剩余电压；
第三处理模块，将零序电压互感器的剩余绕组与所述具有开口的三角形绕组串联，用于监测零序电压，所述零序电压用于判断是否发生单相接地故障。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第三处理模块中还包括：
采集模块，采集所述三相电压互感器一次侧零序电压幅值；
确定模块，当所述零序电压幅值超过预设阈值时，确定发生单相接地故障。
10.一种非易失性存储介质，其特征在于，所述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述非易失性存储介质所在设备执行权利要求1至5中任意一项所述的抑制低频非线性振荡的方法。
技术总结