配电网中性点位移电压辨识方法及有源抑制方法技术

一种配电网中性点位移电压辨识方法，属于电力系统分析、运行与电能质量综合治理技术领域。本发明专利技术的目的是根据注入电流信号与测量电压的比值，判断中性点位移电压产生的原因，并利用电网的不对称度计算出理想注入电流值，抑制中性点位移电压产生的配电网中性点位移电压辨识方法及有源抑制方法。本发明专利技术通过测量导纳中实部与虚部的变化情况，辨识出配电网中性点位移电压产生的原因。本发明专利技术开始根据测量导纳中电导与电纳变化情况，判断中性点位移电压产生的原因，不仅能在中性点电压超出规定的15%相电压前，通过注入电流抑制中性点位移电压，还能辨别电网是否出现其他故障类型。通过闭环控制方法控制有源逆变装置，保证注入电流的精确性，可控性。

Distribution Network Neutral Point Displacement Voltage Identification Method and Active Suppression Method

【技术实现步骤摘要】
配电网中性点位移电压辨识方法及有源抑制方法
本专利技术属于电力系统分析、运行与电能质量综合治理

技术介绍
我国中压配电网普遍以经消弧线圈或不接地方式为主，在不接地系统中，由于架空线路换位欠佳、配电网带高压负载、铁磁谐振的出现等原因均会导致三相对地参数的互不相等，使得中性点出现不对称电压。在经消弧线圈接地的系统中，消弧线圈的投入加大了中性点与大地之间的零序阻抗，使得中性点位移电压加大，较大的过电压会使电力线路、变压器、互感器等电气设备的效率与性能下降，降低电网的安全与经济性能。现有的配电网中性点位移电压的抑制方法主要采用投切三相耦合电容器的方法，补偿线路对地电容的不平衡，该方法操作简单，在电力系统中得到广泛应用，但实际运行中，此方法难以实时跟踪电网的动态变化，不能做到中性点电压的动态补偿。随着电力电子技术的发展，采用可关断的IGBT组成自换相桥式电路的静止同步补偿器，可以补偿低压配电网因三相负载不平衡产生的中性点位移电压，在补偿不平衡负荷问题中应用越来越广，但是在中压配电网运行中，三相不平衡的主要原因是线路对地电容的不相等，此方法不能抑制由于对地参数不平衡而导致的过电压。
技术实现思路
本专利技术的目的是根据注入电流信号与测量电压的比值，判断中性点位移电压产生的原因，并利用电网的不对称度计算出理想注入电流值，抑制中性点位移电压产生的配电网中性点位移电压辨识方法及有源抑制方法。本专利技术的Ea、Eb、Ec分别为三相电源电压；U0为中性点位移电压；L、gL分别为消弧线圈调谐电感与损耗电导；Is为注入的零序电流；K为单相高压开关；T为隔离变压器，变比为1:1，Ca、Cb、Cc为配电网各相对地电容；ga、gb、gc为配电网各相泄漏电导,由检测装置,电流闭环控制器及脉冲驱动电路构成,电压互感器为开口三角形型电压互感器，通过向配电网注入信号,检测开口处的电压,根据导纳变化情况,判断故障类型,注入至中性线上的电流为电流闭环控制目标，通过闭环控制器生成调制信号驱动有源逆变装置开关的关断，调节后的注入电流由变压器角接侧接地变压器注入，通过向配电网注入一恒频信号，注入信号到系统一次侧后，通过系统的对地电容构成回路，注入信号在线路及对地电容上产生的压降可以通过开口三角形电压互感器测到，且接地变压器一般为Z型变压器，零序阻抗很小，所以可以忽略不计，近似认为Ui就是在测量信号在对地导纳上的压降；测量电流信号为在开口处测得的测量电压为Ui，则测量的辨识导纳大小为：式中：g∑为系统总泄露电导；m为实数；ω1为基波角频率；CΣ为系统总对地电容；LVT为电压互感器等效励磁电感；通过测量导纳中实部与虚部的变化情况，辨识出配电网中性点位移电压产生的原因。本专利技术的中性点位移电压有源抑制方法是：通过放电电阻Rdc、充电电容Cdc缓冲无功能量，再经逆变器和滤波电感L0滤波电容C0组成的滤波电路，形成单相交流电流，不对称电压为：式中：U00为不对称电压；Uph为电网相电压；d为系统的阻尼率，得U00＝-εUph；ε为电网的不对称度；根据基尔霍夫定律可知：式中：U0为中性点位移电压；线路各相的对地泄露电导相等ga＝gb＝gc＝g0，故：g0+α2g0+αg0＝0(6)注入电流应为：Is＝εjωCΣEa(7)有源逆变装置向中性线注入电流Is，可以补偿投入消弧线圈之前系统因对地参数不平衡所产生的对地不平衡电流，此时消弧线圈相当于被短路，系统等效为直接接地状态，U0＝0；Is*为注入电流的参考值，Kpwm为逆变器的等效增益，GV(s)是流过滤波电感的电流与注入电流之间的传递函数：令：则注入电流闭环的传递函数为：本专利技术通过注入电流测量信号至中性点的方式，从开口三角形电压互感器检测测量电压，根据注入电流信号与测量电压的比值，判断中性点位移电压产生的原因，通过有源逆变装置向中性点注入零序电流的抑制方法，并利用电网的不对称度计算出理想注入电流值，抑制中性点位移电压的产生。为了达到更好的抑制效果，本专利技术通过闭环控制方法控制有源逆变装置，保证注入电流的精确性，可控性。本专利技术提出了一整套关于解决因三相对地电容不平衡及投入消弧线圈所导致的中性点位移电压升高的方案，开始根据测量导纳中电导与电纳变化情况，判断中性点位移电压产生的原因，不仅能在中性点电压超出规定的15％相电压前，通过注入电流抑制中性点位移电压，还能辨别电网是否出现其他故障类型。根据不对称度计算理想的注入电流值时，由于只需利用三相的对地电容值则可，所以不对称度的计算方便，通过闭环控制器，以注入电流为控制目标，通过实时调节注入电流幅值与相位，达到快速抑制中性点电压的目的。附图说明图1是辨识中性点电压产生原因及有源抑制方法原理图；图2是辨识系统的等效电路；图3是有源逆变装置的拓扑图；图4是注入电流闭环控制框图；图5是注入电流前后中性点位移电压波形；图6是注入电流前后三相电压波形。具体实施方式本专利技术采用如下步骤：(1)对中性点电压进行检测，当中性点电压超过相电压5％时，由于单相短路接地、铁磁谐振及三相不平衡均会导致中性点位移电压升高，则需要判断中性点位移电压产生的原因，这时向配电网注入一恒频测量电流信号。(2)利用开口三角形电压互感器测得开口处的测量电压，根据测量电流与测量电压的比值中实部与虚部的变化情况，判断中性点位移电压产生的原因。(3)如果中性点位移电压产生的原因为三相不平衡所造成的，则根据电网的不对称度计算参考注入电流值，并通过有源逆变装置向中性点注入电流。(4)对注入到中性线上的电流进行采样，通过闭环反馈控制器控制有源逆变装置，实时调节注入电流的幅值与相位，减少注入电流的误差，保证中性点电压的抑制效果。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明：图1为本专利技术的系统原理图，Ea、Eb、Ec分别为三相电源电压；U0为中性点位移电压；L、gL分别为消弧线圈调谐电感与损耗电导；Is为注入的零序电流；K为单相高压开关；T为隔离变压器，变比为1:1，它可以使有源逆变装置与中性点之间电气隔离，保证原副边的绝缘性能，通过向中性点注入电流达到抑制位移电压的目的；Ca、Cb、Cc为配电网各相对地电容；ga、gb、gc为配电网各相泄漏电导,本专利技术由检测装置,电流闭环控制器及脉冲驱动电路构成,图中电压互感器为开口三角形型电压互感器，通过向配电网注入信号,检测开口处的电压,根据导纳变化情况,判断故障类型,注入至中性线上的电流为电流闭环控制目标，通过闭环控制器生成调制信号驱动有源逆变装置开关的关断，调节后的注入电流由变压器角接侧接地变压器注入。图2为辨识系统的等效电路，通过向配电网注入一恒频信号(频率选择不能离工频太近且要与工频整数倍的谐波频率相区分，为一间谐波信号，以免影响电网的正常运行，方便检测信号的分离)，注入信号到系统一次侧后，通过系统的对地电容构成回路，注入信号在线路及对地电容上产生的压降可以通过开口三角形电压互感器测到，且接地变压器一般为Z型变压器，零序阻抗很小，所以可以忽略不计，近似认为Ui就是在测量信号在对地导纳上的压降。测量电流信号为在开口处测得的测量电压为Ui，则测量的辨识导纳大小为：式中：g∑为系统总泄露电导；m为实数；ω1为基波角频率；CΣ为系统总对地电容；LVT为电压互感器等效励磁电感。可以看出，与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网中性点位移电压辨识方法，其特征在于：Ea、Eb、Ec分别为三相电源电压；U0为中性点位移电压；L、gL分别为消弧线圈调谐电感与损耗电导；Is为注入的零序电流；K为单相高压开关；T为隔离变压器，变比为1:1，Ca、Cb、Cc为配电网各相对地电容；ga、gb、gc为配电网各相泄漏电导,由检测装置,电流闭环控制器及脉冲驱动电路构成,电压互感器为开口三角形型电压互感器，通过向配电网注入信号,检测开口处的电压,根据导纳变化情况,判断故障类型,注入至中性线上的电流为电流闭环控制目标，通过闭环控制器生成调制信号驱动有源逆变装置开关的关断，调节后的注入电流由变压器角接侧接地变压器注入，通过向配电网注入一恒频信号，注入信号到系统一次侧后，通过系统的对地电容构成回路，注入信号在线路及对地电容上产生的压降可以通过开口三角形电压互感器测到，且接地变压器一般为Z型变压器，零序阻抗很小，所以可以忽略不计，近似认为Ui就是在测量信号在对地导纳上的压降；测量电流信号为

【技术特征摘要】
1.一种配电网中性点位移电压辨识方法，其特征在于：Ea、Eb、Ec分别为三相电源电压；U0为中性点位移电压；L、gL分别为消弧线圈调谐电感与损耗电导；Is为注入的零序电流；K为单相高压开关；T为隔离变压器，变比为1:1，Ca、Cb、Cc为配电网各相对地电容；ga、gb、gc为配电网各相泄漏电导,由检测装置,电流闭环控制器及脉冲驱动电路构成,电压互感器为开口三角形型电压互感器，通过向配电网注入信号,检测开口处的电压,根据导纳变化情况,判断故障类型,注入至中性线上的电流为电流闭环控制目标，通过闭环控制器生成调制信号驱动有源逆变装置开关的关断，调节后的注入电流由变压器角接侧接地变压器注入，通过向配电网注入一恒频信号，注入信号到系统一次侧后，通过系统的对地电容构成回路，注入信号在线路及对地电容上产生的压降可以通过开口三角形电压互感器测到，且接地变压器一般为Z型变压器，零序阻抗很小，所以可以忽略不计，近似认为Ui就是在测量信号在对地导纳上的压降；测量电流信号为在开口处测得的测量电压为Ui，则测量的辨识导纳大小为：式中：g∑为系统总泄露电导；m为实数；ω...

【专利技术属性】
技术研发人员：李赫，李继东，魏冀东，韩慧，郭宝财，宣晓辰，刘佳，刘大伟，王振浩，
申请(专利权)人：国网内蒙古东部电力有限公司通辽供电公司，东北电力大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15