本实用新型涉及变电站用电设备检测装置技术领域，更具体地，涉及一种站用变低压交流环网智能检测装置。
背景技术：
站用变低压交流系统是变电站所有用电设备的供电来源，关系到站内断路器、刀闸及主变压器风扇等一次主设备的电机正常运作。针对保护装置的直流系统，其主供电系统也是经过低压交流整流变换得到，还有日常的办公供电和施工用电，因此站用变低压380V交流系统在变电站是最重要的供电系统，构成低压交流系统的站用变、交流母线、站变保护、备自投装置皆是变电站运维工作者密切关注的关键设备。
然而在变电站生产改造项目中，施工方不了解以往建设项目改造过的控制回路及信号接线，容易根据经验做法导致误接线，进而导致交流系统在负荷用电端并列运行，形成站用变压器交流环路电流，导致额外功率损耗及线路烧毁等严重后果，单相环网且存在绝缘不足情况下将导致站变零序保护动作，三相环网也会导致当上级电源失压时，备自投装置因检测母线仍有环网电压而不能正确开出动作。按照广东电网公司变电站站用交流电源系统技术规范S.00.00.05/PM.0400.0005的要求，站用电母线采用按工作变压器划分的单母线，相邻两段工作母线间可配置分段或联络断路器，宜同时供电分列运行，并装设自动投入装置。因此正常情况下两组分列运行的交流电源不应有环网连接情况，发生站用变变低侧交流环网将危及交流系统的正常运行，因此亟需有效方法来及时检测和解决站用变交流环网问题。
技术实现要素：
现阶段站用变低压交流环网检测方法较少，主要依靠人工现场查线发现以及载波信号注入法。
人工现场查线是最原始的交流环网检测方法，依赖变电运维人员的工作经验及对现场的熟悉度，当施工发生环网现场时，经常等不到人工查线便已导致事故发生。而且针对改造复杂的施工现场，交流环网隐患点多，验收阶段的电源接线确认也难以保证检测到位。因此人工现场查线对检测交流环网问题的时效性差，不适应目前电网改造项目较多现状。
载波信号注入法的原理为在交流系统的一端母线上安装信号发射器，同时在另一端母线上安装信号接收器，利用发射器对交流380V母线注入载波信号，检测信号接收器能否检测到载波信号，当成功检测到信号时可判定交流系统存在环网回路。该检测方法直观简易，但在实际应用中因电缆分布电容较大，载波信号容易在环网回路中衰减。同时，站用变交流系统的负荷端普遍为TN-C-S接线方式，单相负载用电必然导致三相不一致，谐波干扰大，因此载波信号注入法容易受干扰而误检测，可靠性不足。
综上可知亟需设计一种更为可靠、高效的站用变低压交流环网检测装置。
本实用新型设计开发了一种站用变低压交流环网智能检测装置，检测装置包含两组交流母线电压监测仪表，两组站用变低压侧电流监测仪表、两组电源交流变换单元、两组功率修正单元和具有人机交互功能的决策控制单元。通过装置实时监测两段交流母线电压，在母线电压在合理范围时，启动电源交流变换单元，改变两组低压交流母线的电压相位，在相位改变过程中，通过电流测量仪表发现相位超前的站用变电流输出增大，相位滞后的站用变电流输出减小时，可判定站用变低压交流系统存在环网问题。存在环网问题后，通过决策控制单元的智能算法联合控制电源交流变换单元和功率修正单元，让两组站用变低压交流系统母线的电气参数调整为最大限度的一致，降低交流环网危害并立即报警反馈。
本实用新型提供了一种站用变低压交流环网智能检测装置，其具体技术方案是：
一种站用变低压交流环网智能检测装置，其包括：两组交流母线电压监测仪表，两组站用变低压侧电流监测仪表、两组电源交流变换单元、两组功率修正单元、决策控制单元；
交流母线电压监测仪表与决策控制单元相连，两组仪表分别安装在两段交流母线上，实时监测交流系统两段母线三相电压的电压幅值和电压相位，并将测量结果反馈传输至决策控制单元；
站用变低压侧电流监测仪表与决策控制单元相连，两组仪表分别安装在两组站用变低压侧开关与电源交流变换单元之间，实时监测与站用变压器低压侧出线到交流母线的输出电流，并将测量结果反馈传输至决策控制单元；
电源交流变换单元为交流环网智能检测装置的现场执行模块，其与决策控制单元相连，接收决策控制单元的控制命令，改变交流电源的输出电压幅值及相位，并将所述改变交流电源的输出电压幅值及相位的动作结果反馈传输至决策控制单元；
功率修正单元为交流环网智能检测装置的现场执行模块，其与决策控制单元相连，接收决策控制单元的控制命令，改变三相不平衡负荷以配合电源交流变换单元，并将所述改变三相不平衡负荷的动作结果反馈传输至决策控制单元；
决策控制单元为低压交流环网智能检测装置的中枢控制模块，根据各仪表检测的电气量变化启动环网检测算法，并控制电源交流变换单元和功率修正单元，进一步根据两台站用变变低侧输出电流变化判定环网，如有环网情况进一步控制电源交流变换单元和功率修正单元，及时降低环网电流影响，输出告警信号提醒用户知悉环网故障。
优选地，两套电源变换单元分别安装在站用变低压侧电流监测仪表与低压交流出线之间，低压交流出线与交流母线相连。
优选地，所述两套功率修正单元分别安装在站用变低压侧电流监测仪表与低压交流出线之间，低压交流出线与交流母线相连。
优选地，所述两段交流母线之间设有分段开关。
与现有技术相比，该站用变低压交流环网智能检测装置的有益效果是：
1.采用变相位控制的方式改变两套低压交流系统，当发生环网时可根据电流变化情况准确判定交流环网问题；
2.采用突变量启动和电源变换控制相结合的交流环网检测方式，实现在线全时刻严格监控。
本实用新型还提供了利用该站用变低压交流环网智能检测装置的检测方法，其具体技术方案是：
一种利用站用变低压交流环网智能检测装置的检测方法，利用低压交流环网智能检测装置实时监测交流系统两段母线三相电压；
所述检测方法包括以下步骤：
S1，启动交流环网检测；
S2，通过决策控制单元发出交流变换命令至两组电源交流变换单元，并读取指定时刻的站用变低压侧电流监测仪表的电流数据；
S3，处理对比所述电流数据，得出交流环网结论；
S4，检测环网问题后，根据交流环网结论给出交流变换单元和功率修正单元的控制命令，缓解环网造成的不利影响。
与现有技术相比，该检测方法的有益效果是：
1.提供一种可有效检测三相环网，单相环网和双相环网的检测方法，检测效果能精确到哪一相，提高环网故障检修效率；
2.提供环网检测判定有效后的及时自动控制处理，对不平衡功率进行修正，使电源电压最大限度保持一致，降低环网回流，减少环网引发的危害，争取环网检修启动前交流系统稳定在最佳运行状态。
附图说明
图1是本实用新型低压交流环网智能检测过程示意图。
附图标记说明：1—#1站用变；11—电源交流变换单元1；12—站用变低压侧电流监测仪表1；13—交流母线1；14—交流母线电压监测仪表1；15—等效负荷1；16—功率修正单元1；2—#2站用变；21—电源交流变换单元2；22—站用变低压侧电流监测仪表2；23—交流母线2；24—交流母线电压监测仪表2；25—等效负荷2；26—功率修正单元2；4—分段开关；5—决策单元。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
如图1所示，一种站用变低压交流环网智能检测装置，其包括：两组交流母线电压监测仪表（14、24），两组站用变低压侧电流监测仪表（12、22）、两组电源交流变换单元（11、21）、两组功率修正单元（16、26）、决策控制单元（5）；
交流母线电压监测仪表（14、24）与决策控制单元（5）相连，两组仪表分别安装在两段交流母线（13、23）上，实时监测交流系统两段母线三相电压的电压幅值和电压相位，并将测量结果反馈传输至决策控制单元（5）；
站用变低压侧电流监测仪表（12、22）与决策控制单元相连（5），两组仪表分别安装在两组站用变低压侧开关与电源交流变换单元（11、21）之间，实时监测与站用变压器低压侧出线到交流母线的输出电流，并将测量结果反馈传输至决策控制单元（5）；
电源交流变换单元（11、21）为交流环网智能检测装置的现场执行模块，两套电源变换单元分别安装在站用变低压侧电流监测仪表与低压交流出线之间，低压交流出线与交流母线相连。电源交流变换单元（11、21）与决策控制单元（5）相连，接收决策控制单元（5）的控制命令，改变交流电源的输出电压幅值及相位，并将改变交流电源的输出电压幅值及相位的动作结果反馈传输至决策控制单元（5）；
功率修正单元（16、26）为交流环网智能检测装置的现场执行模块，两套功率修正单元分别安装在站用变低压侧电流监测仪表与低压交流出线之间，低压交流出线与交流母线相连。功率修正单元与决策控制单元（5）相连，接收决策控制单元（5）的控制命令，改变三相不平衡负荷以配合电源交流变换单元，并将改变三相不平衡负荷的动作结果反馈传输至决策控制单元；
决策控制单元（5）为低压交流环网智能检测装置的中枢控制模块，根据各仪表检测的电气量变化启动环网检测算法，并控制电源交流变换单元（11、21）和功率修正单元（16、26），进一步根据两台站用变变低侧输出电流变化判定环网，如有环网情况进一步控制电源交流变换单元（11、21）和功率修正单元（16、26），及时降低环网电流影响，输出告警信号提醒用户知悉环网故障。
具体方法描述如下：交流环网检测启动。
环网检测提供人工控制启动和自检测启动方式。
人工控制启动方式主要根据用户操作决策控制单元中的人机交互界面，当母线电压符合额定范围时强制启动交流环网检测算法程序，并可设置在一定时间内定时启动环网检测。
自检测启动方式主要根据母线电压量变化检测结果，正常情况下两组交流母线的电压幅值和相位皆不同，且两套电源系统互不影响。当交流线路发生环网时，母线电压和相位皆会突变，当幅值和相位突变量存在一项达到预设阈值时将启动交流环网检测算法程序。
交流环网检测控制与判定
交流环网检测算法启动后，通过决策控制单元发出交流变换命令至两组交流变换单元。分为两大控制步骤：
控制步骤1：动作前测量#1站用变低压侧电流I011，测量#2站用变低压侧电流I012，控制交流变换单元1将输出电源电压U11的相位超前φ1，控制交流变换单元2将输出电源电压U12的相位滞后φ1，动作完成后延时3秒测量#1站用变低压侧电流I11，测量#2站用变低压侧电流I12。电流测量成功后恢复两组母线的输出电源相位。
控制步骤2：动作前测量#1站用变低压侧电流I021，测量#2站用变低压侧电流I022，控制交流变换单元2将输出电源电压U22的相位超前φ1，控制交流变换单元1将输出电源电压U21的相位滞后φ1，动作完成后延时3秒测量#1站用变低压侧电流I21，测量#2站用变低压侧电流I22。电流测量成功后恢复两组母线的输出电源相位。
将测量电流I011按三相区分可得I011A、I011B、I01C，其它电流定义同理。
控制步骤全部完成后，符合以下判据可得不同情况的交流环网结论。
三相环网：
当满足I11A -I011A>k*I011A、I11B -I011B> k*I011B、I11C -I011C> k*I011C，I012A-I12A > k*I012A、I012B-I12B > k*I012B、I012C-I12C> k*I012C时，且同时满足I22A -I022A>k*I022A、I22B -I022B> k*I022B、I22C -I022C> k*I022C，I021A-I21A > k*I021A、I021B-I21B > k*I021、I021C-I21C > k*I021C时可唯一判定交流系统存在三相同时环网。
其中k与φ1存在正相关的变量，有k=f(φ1)。
单相环网：
当满足I11A -I011A>k*I011A，I012A-I12A > k*I012A时，且同时满足I22A -I022A>k*I022A，I021A-I21A > k*I021A时可有效判定交流系统存在A相单相环网。
当满足I11B -I011B>k*I011B，I012B-I12B > k*I012B时，且同时满足I22B -I022B>k*I022B，I021B-I21B > k*I021B时可有效判定交流系统存在B相单相环网。
当满足I11C -I011C>k*I011C，I012C-I12C > k*I012C时，且同时满足I22C -I022C>k*I022C，I021C-I21C > k*I021C时可有效判定交流系统存在C相单相环网。
双相环网：
当满足I11A -I011A>k*I011A、I11B -I011B> k*I011B，I012A-I12A > k*I012A、I012B-I12B > k*I012B时，且同时满足I22A -I022A>k*I022A、I22B -I022B> k*I022B，I021A-I21A > k*I021A、I021B-I21B > k*I021时可有效判定交流系统存在A相、B相同时环网。
当满足I11A -I011A>k*I011A、I11C -I011C> k*I011C，I012A-I12A > k*I012A、I012C-I12C> k*I012C时，且同时满足I22A -I022A>k*I022A、I22C -I022C> k*I022C，I021A-I21A > k*I021A、I021C-I21C > k*I021C时可有效判定交流系统存在A相、C相同时环网。
当满足I11B -I011B> k*I011B、I11C -I011C> k*I011C，I012B-I12B > k*I012B、I012C-I12C> k*I012C时，且同时满足I22B -I022B> k*I022B、I22C -I022C> k*I022C，I021B-I21B > k*I021、I021C-I21C > k*I021C时可有效判定交流系统存在B相、C相同时环网。
异相环网：
异相环网情况下交流系统因相位差太大而等效于相间短路，此时环路电流过大将触发站用变过流保护，由固有电气保护动作立即切断环路供电，因此不需要等待交流环网检测发现环网故障。
交流环网应急调节
检测环网问题后，根据环网判定情况给出交流变换单元和功率修正单元的控制命令。
当发生三相交流环网时，检测得到交流母线1的三相电压幅值Uma1, Umb1, Umc1以及电压相位φa1, φb1, φc1，检测得到交流母线2的三相电压幅值Uma2, Umb2, Umc2以及电压相位φa2, φb2, φc2。
若Uma1> Uma2，则首先通过电源变换单元调整使Uma1=Uma2，当调整不成功时，控制两组功率修正单元，逐个投入功率修正单元2的中的A相侧并联电容，增大交流母线2中A相的无功输入，不断检测两组母线电压，当满足Uma1=Uma2时功率修正策略结束。当功率修正单元2中的A相侧并联电容全部投入后仍然Uma1> Uma2，启动逐个投入功率修正单元1中的A相侧并联电抗，不断检测两组母线电压，当满足Uma1=Uma2时功率修正策略结束。
若Umb1> Umb2，则首先通过电源变换单元调整使Umb1=Umb2，当调整不成功时，控制两组功率修正单元，逐个投入功率修正单元2的中的B相侧并联电容，增大交流母线2中B相的无功输入，不断检测两组母线电压，当满足Umb1=Umb2时功率修正策略结束。当功率修正单元2中的B相侧并联电容全部投入后仍然Umb1> Umb2，启动逐个投入功率修正单元1中的B相侧并联电抗，不断检测两组母线电压，当满足Umb1=Umb2时功率修正策略结束。
若Umc1> Umc2，则首先通过电源变换单元调整使Umc1=Umc2，当调整不成功时，控制两组功率修正单元，逐个投入功率修正单元2的中的C相侧并联电容，增大交流母线2中C相的无功输入，不断检测两组母线电压，当满足Umc1=Umc2时功率修正策略结束。当功率修正单元2中的C相侧并联电容全部投入后仍然Umc1> Umc2，启动逐个投入功率修正单元1中的C相侧并联电抗，不断检测两组母线电压，当满足Umc1=Umc2时功率修正策略结束。
若φa1> φa2，通过电源变换单元中的AC/AC变换调整使φa1=φa2，当满足φa1=φa2时功率修正策略结束。
若φb1> φb2，通过电源变换单元中的AC/AC变换调整使φb1=φb2，当满足φb1=φb2时功率修正策略结束。
若φc1> φc2，通过电源变换单元中的AC/AC变换调整使φc1=φc2，当满足φc1=φa2时功率修正策略结束。
针对单相环网及双相环网情况，调整策略同样针对环网涉及的相线进行调整，方法同理。
交流环网智能检测原理说明
两套交流供电系统正常情况下不存在环网问题，因此低压供电系统皆为独立系统，互不影响。当形成环网后，两套供电系统存在电气上的联系，因此将根据不同的环网情况构成环网回路，对站用变压器产生不必要的环流。
因上级电源及站用变阻抗拓扑上的差异，两套低压380V供电电源在电压幅值及相位上各自独立，互不相同。若发生环网，环网瞬间站用变低压侧出线的供电电源将因电气连接而发生电气量突变，从暂态到另一个稳态，据此可作为环网自检测的启动方法。
针对环网检测，可通过控制对象的电气变化以检验是否存在环流。根据站用变压器环路回流的数学模型，当电源1的三相电压相位超于电源2的三相电压相位时，有功功率将从电压相位超前端送往电压相位滞后端，因此将形成有效的环路回流，且电源1在原有电流输出上增加有功输出分量，电源2将在原有电流输出上减少有功输出分量。如果环网电路接通，相位差异的电源两端必然形成环路电流，若不存在环网电路，两套交流系统将互不干扰，不存在环路电流。因此通过检测电源1和电源2的电流变化可有效判定是否存在环网。若单相环网（如A相环网），则环网相接通环网电流，导通相电流变化符合三相电源输出电流变化规律，非导通相（如B相和C相环网）因三相四线制而通过中性线流通正常运行电流，不受环网相的环网电流影响。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。