本发明涉及电力系统安全防治，具体为一种用于抑制电力系统中铁磁谐振的消谐装置及方法。
背景技术：
1、在10kv～35kv的中压配电网系统中，中性点通常采用不接地的方式，用于母线监测的电压互感器（pt）是铁芯电感元件。当母线开关非同期合闸、线路中发生单相接地故障消失或者负荷的剧烈波动时，pt的非线性励磁阻抗与系统的对地电容形成铁磁谐振回路，造成系统谐振过电压和pt的过电流，致使电网中弱绝缘设备的放电击穿和pt高压熔断器熔断，甚至本体烧毁。因此采用用于抑制电力系统中铁磁谐振的消谐装置来防止系统发生故障时对系统运行和操作人员人身安全造成危害。现有的消谐方式，不仅会延长消谐时间以及增大消谐成本，而且会极大影响消谐效率，造成设备频繁损坏，对电网和设备的安全稳定运行造成严重威胁。
技术实现思路
1、解决的技术问题：
2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于抑制电力系统中铁磁谐振的消谐装置及方法，解决了现有的消谐方式，不仅会延长消谐时间以及增大消谐成本，而且会极大影响消谐效率，造成设备频繁损坏，对电网和设备的安全稳定运行造成严重威胁的问题。
3、技术方案：为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现。
4、第一方面，提供了一种用于抑制电力系统中铁磁谐振的消谐装置，所述装置包括：
5、消谐模块，用于消耗铁磁谐振产生的能量；
6、采集模块，用于采集pt三角形开口电压、开关状态信号中性点位移电压、电阻支路电流和零序电流；
7、检测模块，用于实时检测电压互感器中性点与高压阻尼电阻之间的励磁涌流，当检测模块检测到电压互感器中性点与高压阻尼电阻之间的励磁涌流时，将检测结果反馈至计算模块；
8、计算模块，用于计算所述励磁涌流的上升沿斜率，还用于根据pt三角形开口电压、开关状态信号中性点位移电压、电阻支路电流和零序电流计算中性点对地的偏移电压；
9、判断模块，用于判断模块继续判断实时检测到的励磁涌流的上升沿斜率和中性点对地的偏移电压的数值大小分别与各阈值之间的大小关系；所述判断模块包括第一判断模块和第二判断模块，所述第一判断模块用于判断所述励磁涌流的上升沿斜率是否超出预设的动态触发阈值，所述第二判断模块用于判断中性点对地的偏移电压是否超出预设的电压阈值，通过第一判断模块和第二判断模块判断系统是否发生单相接地故障；
10、控制模块，用于当判断系统发生单相接地故障时，控制消谐模块的投入。
11、优选的，所述消谐模块包括在pt开口三角绕组两端接入的阻抗rz，所述阻抗rz包括电感l0和电阻r0并联的拓扑结构。
12、优选的，所述阻抗rz还包括与电阻r0串联的电阻r1和与电感l0串联的电阻r2，电阻r1两端并联有开关k2，电阻r2两端并联有开关k3，所述电感l0和电阻r0并联电路的输入端设置有开关k1，其中，正常运行时，开关k1断开，开关k2和开关k3闭合。
13、优选的，还包括串联在pt中性点的一次消模块，所述一次消谐模块由流敏型消谐器和内置ct组成，所述检测模块还用于采集一次消谐模块的运行状态，并检测流过一次消谐模块的电流值并记录波形，判断一次消谐模块是否处于正常状态；当流过所述流敏型消谐器的电流增大时，所述流敏型消谐器内的电阻阻值迅速增大，完成一次消谐动作。
14、优选的，所述励磁涌流的上升沿斜率的计算公式为：
15、，
16、其中，为两个相邻采样点的电流变化量，为两个相邻采样点之间的时间间隔。
17、优选的，所述动态触发阈值用于判断是否触发消谐动作，所述动态触发阈值的计算公式为:
18、，
19、其中，为动态触发阈值，为队列中第个斜率数据，为对应的权重系数，为斜率数据队列的长度，为小于1的常数。
20、优选的，所述控制模块根据判断模块的判断结果控制消谐模块的投入，具体过程如下：
21、若第一判断模块判断所述励磁涌流的上升沿斜率大于或等于预设的动态触发阈值或第二判断模块判断中性点对地的偏移电压大于或等于预设的电压阈值，则将判断结果发送至控制模块，控制模块控制消谐模块的投入，判断模块继续判断实时检测到的励磁涌流和中性点对地的偏移电压的数值大小分别与各阈值之间的大小关系；
22、若第一判断模块判断所述励磁涌流的上升沿斜率小于预设的动态触发阈值且第二判断模块判断中性点对地的偏移电压小于预设的电压阈值，判断模块继续判断实时检测到的励磁涌流和中性点对地的偏移电压的数值大小分别与各阈值之间的大小关系。
23、优选的，所述检测模块还用于检测系统发生单相接地故障的持续时间，所述判断模块还包括第三判断模块，所述第三判断模块用于判断系统发生单相接地故障的持续时间是否超过预设的时间阈值，当单相接地故障的持续时间大于或等于预设的时间阈值，第三判断模块将检测结果发送至控制模块，所述控制模块控制开关k2和开关k3的断开，投入电阻r1和电阻r2。
24、第二方面，提供了一种用于抑制电力系统中铁磁谐振的消谐装置的消谐方法，所述方法包括：
25、采集pt三角形开口电压、开关状态信号中性点位移电压、电阻支路电流和零序电流；
26、计算中性点对地的偏移电压；
27、实时检测电压互感器中性点与高压阻尼电阻之间的励磁涌流；
28、当检测模块检测到电压互感器中性点与高压阻尼电阻之间的励磁涌流时，计算所述励磁涌流的上升沿斜率；
29、判断所述励磁涌流的上升沿斜率是否超出预设的动态触发阈值，判断中性点对地的偏移电压是否超出预设的电压阈值；
30、根据判断结果控制消谐模块的投入。
31、进一步的，所述根据判断结果控制消谐模块的投入，具体包括：
32、若判断所述励磁涌流的上升沿斜率大于或等于预设的动态触发阈值或第二判断模块判断中性点对地的偏移电压大于或等于预设的电压阈值，则将判断结果发送至控制模块，控制模块控制消谐模块的投入，判断模块继续判断实时检测到的励磁涌流和中性点对地的偏移电压的数值大小分别与各阈值之间的大小关系；
33、若判断所述励磁涌流的上升沿斜率小于预设的动态触发阈值且第二判断模块判断中性点对地的偏移电压小于预设的电压阈值，判断模块继续判断实时检测到的励磁涌流和中性点对地的偏移电压的数值大小分别与各阈值之间的大小关系。
34、进一步的，所述方法还包括：
35、检测系统发生单相接地故障的持续时间；
36、判断系统发生单相接地故障的持续时间是否超过预设的时间阈值，当单相接地故障的持续时间大于或等于预设的时间阈值，第三判断模块将检测结果发送至控制模块，所述控制模块控制开关k2和开关k3的断开，投入电阻r1和电阻r2。
37、有益效果：（1）本发明一种用于抑制电力系统中铁磁谐振的消谐装置及方法，在系统正常运行时，由开关k1处于断开状态，保证了电压互感器的正常测量信号不收影响。当系统发生谐振时，投入消谐模块中的电阻r1和与电感l0的值很小，pt开口三角绕组两端相当于短接，能够起到很好的消谐作用。
38、（2）本发明一种用于抑制电力系统中铁磁谐振的消谐装置及方法，在系统正常运行时，开关k2和开关k3闭合，线路发生永久性单相接地故障时，开关k2和开关k3断开，投入两个大电阻（电阻r1和电阻r2），开口三角绕组经电感l0串联电阻r2和并联高电阻（电阻r0和电阻r1串联成的电阻）导通，中性点转化为经电感l0串联电阻r2和并联高电阻接地，系统阻尼率减小，可以保证中性点位移电压不会过高，从而保护系统。
39、（3）本发明一种用于抑制电力系统中铁磁谐振的消谐装置及方法，还通过分别对电压互感器中性点与高压阻尼电阻之间的励磁涌流、中性点对地的偏移电压的检测和计算，判断系统是否发生谐振，控制消谐模块的快速投入，从而能够准确、快速消除铁磁谐振，有效提高铁磁谐振的消谐效率，解决了现有的消谐方式，不仅会延长消谐时间以及增大消谐成本，而且会极大影响消谐效率，造成设备频繁损坏，对电网和设备的安全稳定运行造成严重威胁的问题。
1.一种用于抑制电力系统中铁磁谐振的消谐装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种用于抑制电力系统中铁磁谐振的消谐装置，其特征在于：所述消谐模块包括在pt开口三角绕组两端接入的阻抗rz，所述阻抗rz包括电感l0和电阻r0并联的拓扑结构；
3.根据权利要求2所述的一种用于抑制电力系统中铁磁谐振的消谐装置，其特征在于：所述励磁涌流的上升沿斜率的计算公式为：
4.根据权利要求3所述的一种用于抑制电力系统中铁磁谐振的消谐装置，其特征在于：所述动态触发阈值用于判断是否触发消谐动作，所述动态触发阈值的计算公式为:
5.根据权利要求4所述的一种用于抑制电力系统中铁磁谐振的消谐装置，其特征在于：所述控制模块根据判断模块的判断结果控制消谐模块的投入，具体过程如下：
6.根据权利要求5所述的一种用于抑制电力系统中铁磁谐振的消谐装置，其特征在于：所述检测模块还用于检测系统发生单相接地故障的持续时间，所述判断模块还包括第三判断模块，所述第三判断模块用于判断系统发生单相接地故障的持续时间是否超过预设的时间阈值，当单相接地故障的持续时间大于或等于预设的时间阈值，第三判断模块将检测结果发送至控制模块，所述控制模块控制开关k2和开关k3的断开，投入电阻r1和电阻r2。
7.根据权利要求1所述的一种用于抑制电力系统中铁磁谐振的消谐装置，其特征在于，还包括串联在pt中性点的一次消谐模块，所述一次消谐模块由流敏型消谐器和内置ct组成，所述检测模块还用于采集一次消谐模块的运行状态，并检测流过一次消谐模块的电流值并记录波形，判断一次消谐模块是否处于正常状态；当流过所述流敏型消谐器的电流增大时，所述流敏型消谐器内的电阻阻值迅速增大，完成一次消谐动作。
8.一种基于权利要求1-7任一项所述的用于抑制电力系统中铁磁谐振的消谐装置的消谐方法，其特征在于，所述方法包括：
9.根据权利要求8所述的消谐方法，其特征在于：所述根据判断结果控制消谐模块的投入，具体包括：
10.根据权利要求9所述的消谐方法，其特征在于，所述方法还包括：
