在单相接地故障时估计零序电压的角度的方法及设备技术

本发明专利技术实施例提供了一种在含有分布式电源的配电网中发生单相接地故障时估计零序电压的角度的方法及设备。估计零序电压的角度的方法包括：检测三相电压中各相电压的角度；确定配电网的中性点接地方式；以及根据配电网的中性点接地方式，利用所检测的各相电压的角度来估计在配电网中发生单相接地故障时的零序电压的角度。在无需精确的三相电压幅度的情况下，利用现有的VPIS提供的三相电压角度来估计零序电压的角度，使得方向性单相接地故障检测更简单容易，并且降低了接地故障检测设备的造价。

【技术实现步骤摘要】
在单相接地故障时估计零序电压的角度的方法及设备
本专利技术涉及在含有分布式电源的配电网中单相接地故障的定位，更具体地涉及一种在配电网中发生单相接地故障时估计零序电压的角度的方法及设备。
技术介绍
单相接地故障是由于单相与地之间经由故障阻抗短路而引起的故障。目前，针对能量单向流动的电网，已经开发了一种故障指示器，其可安装在电网中的任何位置，可以按照能量流动方向来指示故障位置，例如，在故障指示器的下游出现故障时，故障指示器亮红灯，而在故障指示器的上游出现故障时，故障指示器亮绿灯或不亮灯。然而，随着分布式发电设备的普及，在分布式发电设备并入电网之后，能量在故障时可能出现双向流动。对于一条具体线路而言，可能其两侧都是电源，在这种情况下，上述的故障指示器无法按照能量流动方向来正确地指示接地故障位置。目前，已经提出了在接地故障检测设备中并入电压传感器来进行单相接地故障定位的技术，并且已经建议使用低功率变压器LPVT作为电压传感器，其能够提供非常精确的电压角度和电压幅度。然而，由于电压传感器造价昂贵而且在现有电网中普及度不高，使得这种技术的利用率目前仍较低。在现有配电网中大量采用电压出现指示系统VPIS来指示电压出现状态。电压出现指示系统VPIS价格低廉，应用非常普遍，其能够提供非常精确的电压角度，但是无法提供精确的电压幅度，其电压幅度误差可能达到近似30％或者更高。如果将VPIS提供的三相电压直接求和以获得残余电压(即，零序电压)，将导致不可接受的角度误差(在极限情况下，可能达到180°)。因此，需要一种能够在配电网中发生单相接地故障时利用已知的各相电压角度估计零序电压的角度的方法及设备。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种在配电网中发生单相接地故障时估计零序电压的角度的方法和设备，其能够利用已知的各相电压角度估计零序电压的角度，从而省去了对装配造价昂贵的电压传感器的需要。根据本专利技术一方面，提供了一种在配电网中发生单相接地故障时估计零序电压的角度的方法，包括：检测三相电压中各相电压的角度；确定配电网的中性点接地方式；以及根据配电网的中性点接地方式，利用所检测的各相电压的角度来估计在配电网中发生单相接地故障时的零序电压的角度。优选地，在A相发生单相接地故障时，估计零序电压的角度包括：将B相电压的幅度设置为预定参考值FB；利用B相电压的幅度以及A相、B相和C相电压的角度，估计A相电压和C相电压；以及利用B相电压、所估计的A相电压、和所估计的C相电压计算零序电压的角度。优选地，在配电网的中性点接地方式为中性点消弧线圈接地或不接地的情况下，按照以下方程计算B相、C相、A相电压的实部和虚部：其中，ReVa为A相电压的实部，ImVa为A相电压的虚部，ReVb为B相电压的实部，ImVb为B相电压的虚部，ReVc为C相电压的实部，ImVc为C相电压的虚部，为A相电压的角度，为B相电压的角度，为C相电压的角度，优选地，在配电网的中性点接地方式为中性点直接接地的情况下，将C相电压的幅度FC确定为B相电压的幅度FB的预定倍数，估计接地故障检测设备处的负序阻抗的角度，并且根据下式估计A相电压的实部和虚部：其中，ReVsum为的实部，ImVsum为的虚部，为A相电压的角度，为B相电压的角度，为C相电压的角度；为负序电流的角度，为负序阻抗的角度，为负序电压的角度。根据本专利技术另一方面，提供了一种在配电网中发生单相接地故障时估计零序电压的角度的设备，包括：A相电压角度检测器、B相电压角度检测器和C相电压角度检测器；以及零序电压角度估计器，用于根据配电网的中性点接地方式，利用A相电压角度检测器、B相电压角度检测器和C相电压角度检测器所检测的各相电压的角度来估计在配电网中发生单相接地故障时的零序电压的角度。优选地，估计零序电压的角度的设备还包括A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器。采用根据本专利技术实施例的在配电网中发生单相接地故障时估计零序电压的角度的方法和设备，可以在无需精确的三相电压幅度的情况下，利用现有的VPIS提供的三相电压角度来估计零序电压的角度，使得单相接地故障检测更简单容易，并且降低了接地故障检测设备的造价。附图说明通过以下借助附图的详细描述，将会更容易地理解本专利技术，其中相同的标号指定相同结构的单元，并且在其中：图1示意性地示出了包括分布式发电设备的配电网的示意图。图2A示出了相角模式下检测到正向接地故障的正向区和检测到负向接地故障的负向区的示意图；图2B示出了有功电流模式下检测到正向接地故障的正向区和检测到负向接地故障的负向区的示意图；图2C示出了无功电流模式下检测到正向接地故障的正向区和检测到负向接地故障的负向区的示意图；图3示出了根据本专利技术实施例的在配电网中发生单相接地故障时估计零序电压的角度的方法的流程图；图4示出了根据本专利技术实施例的利用所检测的各相电压的角度估计零序电压的角度的流程图；图5示出了在模式2下估计A相电压和C相电压的步骤的流程图；图6示意性地示出了CR值与B相和C相电压幅度比之间的关系；图7示意性地示出了配电网中接地故障检测设备的连接图；图8示意性地示出了远离分布式发电设备、远离负载并且位于配电网的中压侧的接地故障检测设备D1和靠近分布式发电设备并且位于配电网的中压侧的接地故障检测设备D2的连接图；图9示意性地示出了远离分布式发电设备、远离负载并且位于配电网的中压侧的接地故障检测设备D1和靠近分布式发电设备并且位于配电网的中压侧的接地故障检测设备D2的负序网络的等效图；图10示意性地示出了靠近负载并且位于配电网的中压侧的接地故障检测设备D3的连接图；图11示意性地示出了靠近负载并且位于配电网的中压侧的接地故障检测设备D3的负序网络的等效图；图12示出了接地故障检测设备D1估计的A相电压的幅度；图13示出了接地故障检测设备D2估计的A相电压的幅度；图14示出了接地故障检测设备D3估计的A相电压的幅度；以及图15示出了根据本专利技术实施例的在配电网中发生单相接地故障时估计零序电压的角度的设备的示意性框图。具体实施方式提供参考附图的下面描述以帮助全面理解由权利要求及其等价物限定的本专利技术的示范性实施例。其包括各种细节以助于理解，但应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本专利技术的范围和精神。同样，为了清楚和简明，省略了对公知功能和结构的描述。在这里使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，而并不意欲限制本专利技术。如这里所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意欲也包括复数形式，除非上下文明确指出并非如此。还应当明白，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包括……的”、或“包含”和/或“包含……的”指定所阐述的特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或组件和/或其组。除非另有定义，否则这里所使用的所有术语具有与本专利技术所属领域的一名普通技术人员所通常理解的相同的含义。还应当明白，诸如在通用字典中定义的那些术语应当被解释为具有与相关技术和本公开的上下文的其含义一致的含义，而不应当以理想化或过于形式化的意义来对其进行解释，除非这里明确地如此定义。本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在配电网中发生单相接地故障时估计零序电压的角度的方法，包括：检测三相电压中各相电压的角度；确定配电网的中性点接地方式；以及根据配电网的中性点接地方式，利用所检测的各相电压的角度来估计在配电网中发生单相接地故障时的零序电压的角度。

【技术特征摘要】
1.一种在配电网中发生单相接地故障时估计零序电压的角度的方法，包括：检测三相电压中各相电压的角度；设置三相电压中任一正常相电压的幅度为预定参考值确定配电网的中性点接地方式；以及根据配电网的中性点接地方式，在无需检测各相电压的幅度的情况下利用所检测的各相电压的角度和所述预定参考值来估计在配电网中发生单相接地故障时的零序电压的角度。2.如权利要求1所述的估计零序电压的角度的方法，其中，在A相发生单相接地故障时，利用所检测的各相电压的角度估计零序电压的角度和所述预定参考值包括：将B相电压的幅度FB设置为所述预定参考值；利用B相电压的幅度以及A相、B相和C相电压的角度，估计A相电压和C相电压；以及利用B相电压、所估计的A相电压、和所估计的C相电压计算零序电压的角度。3.如权利要求2所述的估计零序电压的角度的方法，其中，在配电网的中性点接地方式为中性点消弧线圈接地或不接地的情况下，三相电压满足以下方程：其中，ReVa为A相电压的实部，ImVa为A相电压的虚部，ReVb为B相电压的实部，ImVb为B相电压的虚部，ReVc为C相电压的实部，ImVc为C相电压的虚部。4.如权利要求3所述的估计零序电压的角度的方法，其中，B相电压的实部和虚部分别为：利用B相电压的幅度、B相电压的角度、A相电压的角度、以及C相电压的角度，估计A相电压和C相电压的实部和虚部：ReVa＝k1·ReVc+k2，其中，其中，为A相电压的角度，为B相电压的角度，为C相电压的角度。5.如权利要求2所述的估计零序电压的角度的方法，其中，在配电网的中性点接地方式为中性点直接接地的情况下，利用B相电压的幅度、B相电压的角度、A相电压的角度、以及C相电压的角度，估计A相电压和C相电压包括：利用B相电压的幅度FB估计C相电压的幅度FC；估计接地故障检测设备处的负序阻抗；以及利用A相、B相和C相电压的角度以及B相和C相电压的幅度，以及利用所估计的接地故障检测设备处的负序阻抗，估计A相电压。6.如权利要求5所述的估计零序电压的角度的方法，其中，估计C相电压的幅度包括：估计C相电压的幅度与B相电压的幅度之间的比例关系；以及利用B相电压的幅度与所述比例关系，计算C相的电压幅度。7.如权利要求5所述的估计零序电压的角度的方法，其中，估计接地故障检测设备处的负序阻抗包括：确定接地故障检测设备在配电网中的具体位置；以及根据接地故障检测设备的具体位置，不同地估计接地故障检测设备处的负序阻抗。8.如权利要求7所述的估计零序电压的角度的方法，其中，在接地故障检测设备远离分布式发电设备、远离负载并且位于配电网的中压侧的情况下，估计接地故障检测设备处的负序阻抗包括：估计配电网的高压侧的电网系统阻抗；估计配电网的高压侧与中压侧之间的降压变压器的变压器阻抗；将所估计的电网系统阻抗与变压器阻抗折算到中压侧，得到电网负序阻抗；估计所述降压变压器到所述接地故障检测设备处的电缆负序阻抗；以及将所述电网负序阻抗和所述电缆负序阻抗相加。9.如权利要求7所述的估计零序电压的角度的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李容，任睿，
申请(专利权)人：施耐德电器工业公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR