小电流接地系统的不对称电压控制方法技术方案

一种中性点不接地或经消弧线圈接地电力系统的不对称电压控制方法，可将由于线路三相参数不平衡引起的不对称电压控制到趋近于零。该方法根据系统不对称电压与通过系统中性点或三相中任意一相注入的工频零序电流之间的约束关系，当系统参数已知时，可直接计算注入电流控制不对称电压到零；系统参数未知时，从任意幅值和相位的注入电流开始，先改变注入电流相位，再改变注入电流幅值，可使不对称电压趋近于零。该方法能自适应线路参数结构的改变，可灵活、有效地控制小电流接地系统的不对称电压，维持电网三相电压平衡，切实提高电网运行的安全性和经济性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种中性点不接地或经消弧线圈接地电力系统的不对称电压控制方法，可将由于线路三相参数不平衡引起的不对称电压控制到趋近于零。该方法根据系统不对称电压与通过系统中性点或三相中任意一相注入的工频零序电流之间的约束关系，当系统参数已知时，可直接计算注入电流控制不对称电压到零；系统参数未知时，从任意幅值和相位的注入电流开始，先改变注入电流相位，再改变注入电流幅值，可使不对称电压趋近于零。该方法能自适应线路参数结构的改变，可灵活、有效地控制小电流接地系统的不对称电压，维持电网三相电压平衡，切实提高电网运行的安全性和经济性。【专利说明】
本专利技术属于电力系统三相电压平衡控制领域，涉及一种。本专利技术尤其涉及一种利用有源补偿技术控制小电流接地系统不对称电压趋近于零的控制方法。
技术介绍
我国中压配电网广泛采用小电流接地方式，即中性点不接地方式和中性点经消弧线圈接地方式。由于架空线路制造工艺、实际施工以及换位不佳等因素的影响，一般电网的三相对地电容互不相等。除此之外，电网有时会采用非全相供电的方式为单相负荷供电，这也会造成配电网的三相对地电容不对称。对于采用小电流接地方式的中压配电网，其中性点会产生一定数值的对地电压。在经消弧线圈接地系统中，消弧线圈的电感和电网的三相对地电容构成电压谐振回路，还会加剧中性点电压，可能严重破坏三相电压的平衡关系。这种由零序电压引起的三相电压不平衡虽不会影响用户的正常供电，但会对电力线路、变压器、互感器、避雷器等设备造成众多危害，轻则使电气设备的效率和性能下降，重则使电气设备的使用寿命缩短或造成损坏事故，降低电网运行的安全、经济性能，必须加以限制。《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL\T620-1997)中规定，经消弧线圈接地系统在正常运行情况下，中性点的长时间电压位移不得超过系统额定相电压的15%。传统上，限制系统不对称电压的方法主要为线路换位、接入耦合电容器以及消弧线圈调谐和适当增大其阻尼率等。但这些方法由于存在施工难度大、需增加设备投入以及不能自适应线路参数和结构的改变等不同缺点，不能有效的限制不对称电压。目前，该领域尚缺少灵活、有效的不对称电压控制方法。基于有源电力电子器件和脉宽调制技术的有源补偿技术，通过向配电网注入零序电流来控制系统零序电压。该技术在中性点非有效接地配电网的单相接地故障消弧中已有应用，其可补偿故障点残流，提高熄弧概率，并在熄弧后控制故障点电压的恢复速度，防止电弧重燃。其优越的零序电压控制性能为寻求新的不对称电压控制原理提供了思路。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是:小电流接地系统的不对称电压控制技术。当小电流接地系统由于线路换位不充分、非全相供电等原因使中性点存在较大电压(即不对称电压)时，能灵活、有效地消除系统不对称电压，维持系统三相电压平衡。本专利技术解决技术问题采取的技术方案是:通过系统中性点或三相中任意一相向系统注入一幅值、相位可控的工频零序电流，控制系统不对称电压趋近于零，维持系统三相电压平衡。过程为:1.当检测到系统存在不对称电压时，立即向系统注入初始注入电流A (幅值为Ip相位为0)。初始注入电流的选择方法:该初始注入电流I1可以为任意幅值和相位的电流，也可由人工预设为某一固定的电流。除此之外，根据理论可推得本专利技术所述方法的最终注入工频电流^为: ij.= -?。.JoXXJji+Cb+C。)式中，仏为未注入电流时系统的不对称电压，CA、CB、Cc为系统三相对地电容。因此，对于具有测量三相对地电容条件的系统，也可将此计算值作为初始注入电流Z1，再利用后续步骤消除测量、计算等方面造成的误差，以减少注入电流调整时间。2.固定注入电流幅值为I1改变电流相位，确定使系统不对称电压达到局部最小的相位Aa.设计数器j=l，记录初始注入电流(幅值为I1、相位为仍)时的系统不对称电压U01;b.设计数器j=2，保持注入电流幅值I1不变，在相位奶基础上以一定步长(设为 )增大注入电流相位为朽=奶+Δρ，记录其对应的系统不对称电压U02，若U02 < U01，则记录相位变化方向系数k=0并转入步骤d ；c.保持计数器j=2，保持注入电流幅值I1不变，在相位例基础上以步长Δρ减小注入电流相位Ψ =Ψχ - ，记录其对应的系统不对称电压U02，若U02 > U01则转入步骤e，否则记录电流相位变化方向系数k=l ；d.计数器j加1，根据相位变化方向，按照相位步长《V吡续改变相位(Rj ^^0-1)+(-*y ，记录对应的系统不对称电压U0j，如果U0j < U0(H)则返回步骤d ；e.确定使系统不对称电压最小的相位^为:fPf = fPa-U。3.固定注入电流相位化改变电流幅值，确定使系统不对称电压到达最小的电流幅值If:a.设计数器j=l，记录幅值为I1、相位为^的注入电流对应的系统不对称电压U01;b.设计数器j=2，保持注入电流相位^不变，在幅值I1基础上以一定步长(设为Λ I)增大注入电流幅值为I2 = I1+Λ I，记录其对应的系统不对称电压Utl2，若Utl2 < Utll，则记录幅值变化方向系数k=0并转入步骤d ；c.保持计数器j=2，保持注入电流相位^不变，在幅值I1基础上以步长Λ I减小注入电流幅值I2 = I1-A I，记录其对应的系统不对称电压Utl2，若Utl2 > Utll则转入步骤e，否则记录电流幅值变化方向系数k=l ；d.计数器j加I,根据幅值变化方向，按照幅值步长Δ I继续改变幅值Ij =1^) + (-1)11，记录对应的系统不对称电压Utlj，如果U0j <队的)则返回步骤d ；e.确定使系统不对称电压最小的幅值If为:If = I(j_D。4.持续向系统注入电流^ (幅值为If，相位力炉，)，控制不对称电压趋近于O。若不对称电压的幅值发生改变，则将此刻的注入电流作为初始注入电流A，转入步骤2。与现有技术相比本专利技术的有益效果是:线路三相参数不对称造成的中压配电网三相电压不平衡会缩短电气设备的使用寿命，容易造成安全事故，必需加以限制。而限制系统不对称电压的已有方法由于存在各种缺点，并不能灵活、有效的控制不对称电压:(I)合理换位，但对运行中的电网换位难度大，且配电线路异动率高，效果不明显；(2)使消弧线圈补偿装置适当偏离谐振点运行，或适当增大其阻尼率，减小消弧线圈对不对称电压的加剧作用，但效果有限，不能从根本上消除不对称电压；(3)增加专用的三相耦合电容器，使三相对地电容相等，但需增加设备投入，且在线路结构、参数发生变化时，不能立即随之改变，可能加重三相电压的不平衡程度。本专利技术提出的小电流接地系统不对称电压控制原理，根据注入电流与不对称电压的约束关系逐步调整注入电流的相位和幅值，控制不对称电压趋近于零。本专利技术所述方法能克服实际运行中出现的各种误差，精确度和稳定性高，并能自适应线路参数、结构的改变，当电网不对称状况发生变化时，只需重新调整注入电流，便可维持电网的三相平衡状态，能切实提高电网的经济、安全性能以及电能质量。【专利附图】【附图说明】附图1为谐振接地系统在某一特定的三相对地电容不对称情况下，不同幅值注入电流的相位与中性点电压的约束关系(系统在不同三相对地电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
小电流接地系统不对称电压控制方法，其特征在于：通过系统中性点或三相中任意一相向系统注入一幅值、相位可控的工频零序电流，控制系统不对称电压趋近于零，维持系统三相电压平衡。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛永端，谢菁，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37