一种配电网单相接地故障柔性消弧方法技术

本发明专利技术公开了一种配电网单向接地故障柔性消弧方法，具体为：步骤1，向中性点注入两个幅值不同，相位相同的工频电流并得到对应的中性点电压及计算配电网对地参数；步骤2，判断是否发生单相接地故障；若无，则返回步骤1，若是，进行故障选相；步骤3，选相成功后，向中性点注入两个工频电流并得到对应的中性点电压，计算接地电阻；步骤4，将接地电阻和临界电阻进行比较，若接地电阻大于临界电阻，则选用电压消弧法产生逆变电流，反之选用电流消弧法产生逆变电流；步骤5，逆变电流进行滤波后成为指令电流注入配电网中性点，抑制故障相电压为零，达到消弧目的。本发明专利技术解决了现有技术中存在的消弧效果不佳的问题。效果不佳的问题。效果不佳的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网单相接地故障柔性消弧方法


[0001]本专利技术属于配电网单相接地故障处理方法
，涉及一种配电网单相接地故障柔性消弧方法。

技术介绍

[0002]我国配电网中单相接地故障占到70％以上。为降低单相接地故障电流，一般采取中性点非有效接地系统。当发生单相接地故障时，可以补偿对地容性电流，减小故障电流，促进故障消弧。随着配电网的发展、电缆线路的增加以及设备柔性化解决了传统配电网发展的一些难题，但同时也使接地残流中无功分量、有功分量和谐波分量增大，影响故障电弧的熄灭，为电力系统正常运行带来了安全隐患。因此解决单相接地故障对配电网的安全可靠运行有着重要的作用。
[0003]目前，国内外学者对消除单相接地故障提出了很多方法，主要包括无源消弧法和有源消弧法。
[0004]无源消弧法是基于消弧线圈的传统无源消弧装置，对接地故障电流中容性无功的基波分量进行补偿，现在已不能满足配电网故障消弧的需求。
[0005]有源消弧法是利用有源补偿装置向系统注入特定的零序电流，补偿接地残流中无功分量，谐波分量和有功分量，实现接地电流全补偿。根据控制目标不同，有源消弧法又分为电流消弧法和电压消弧法。
[0006]电流消弧方法控制目标为接地故障电流，使接地故障电流为零。但其注入的指令电流需要精确的配电网对地参数，实际中配电网对地参数测量困难，当测量结果不精确时，故障残流较大。在低阻接地时，消弧效果优异，在低阻接地时，消弧效果较差。
[0007]电压消弧方法控制目标为故障相恢复电压，使故障相恢复电压为零。在高阻接地时，消弧性能卓越。但在低阻接地时，消弧效果不佳。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种配电网单向接地故障柔性消弧方法，解决了现有技术中存在的消弧效果不佳的问题。
[0009]本专利技术所采用的技术方案是，一种配电网单向接地故障柔性消弧方法，具体按照如下步骤实施：
[0010]步骤1，在配电网正常时运行时，利用柔性逆变装置向中性点注入两个幅值不同，相位相同的工频电流得到对应的两个中性点电压并计算出配电网对地参数；
[0011]步骤2，对三相电压和中性点对地电压采样计算，利用零序电压元件判断是否发生单相接地故障；若无，则返回步骤1，若是，进行故障选相；
[0012]步骤3，选相成功后，利用柔性逆变装置向中性点注入两个幅值不同的工频电流
得到对应的两个中性点电压根据步骤1计算的配电网对地参数计算接地电阻；
[0013]步骤4，将接地电阻R
d
和临界电阻R
set
进行比较，若接地电阻R
d
大于临界电阻R
set
，则选用电压消弧法产生逆变电流，反之选用电流消弧法产生逆变电流；
[0014]步骤5，逆变电流进行滤波后成为指令电流，然后通过接地变压器将指令电流注入配电网中性点，抑制故障相电压为零，从而熄灭故障电流，达到消弧目的。
[0015]本专利技术的特征还在于，
[0016]步骤1中配电网对地参数表达式为：
[0017][0018]C0为三相对地电容平均值，R0为三相对地泄露电阻平均值，为中性点位移电压，L1为消弧线圈，为注入的两个幅值不同、相位相同的工频小电流，对应的中性点偏移电压为
[0019]步骤2中利用零序电压元件判断是否发生单相接地故障具体为：
[0020]若发生单相接故障，则故障相电压幅值下降，非故障相相电压幅值上升成线电压幅值，且相电压幅值下降相即为故障相。
[0021]步骤3中接地电阻R
d
的计算方法为：
[0022][0023]步骤4具体为：
[0024]若R
d
>R
set
，将指令电流与实际注入电流做差，送入电流控制系统得到调制信号，再与载波比较后得到PWM驱动脉冲，控制开关管的通断产生逆变电流；
[0025]若R
d
≤R
set
，将指令电压设置为故障相电压相反数，利用柔性逆变装置进行电压外环、电流内环的双闭环控制以得到调制信号，再与载波比较后得到PWM驱动脉冲，控制开关管的通断产生逆变电流。
[0026]本专利技术的有益效果是：本专利技术在综合电流消弧方法和电压消弧方法优缺点的基础上，提出一种配电网柔性优化消弧方法，在故障发生后，通过注入电流并测量母线零序电压，计算接地电阻以接地电阻临界值作为电压消弧方法和电流消弧方法的切换条件，在高阻、低阻的工况下均能有良好的消弧效果，本专利技术的方法操作简单，准确度高。
附图说明
[0027]图1是本专利技术一种配电网单向接地故障柔性消弧方法的工作流程图；
[0028]图2是本专利技术一种配电网单向接地故障柔性消弧方法中柔性逆变装置接地配电网的结构示意图；
[0029]图3是本专利技术一种配电网单向接地故障柔性消弧方法中配电网柔性消弧零序模型的结构示意图。
具体实施方式
[0030]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。
[0031]本专利技术一种配电网单向接地故障柔性消弧方法，其流程如图1所示，具体按照如下步骤实施：
[0032]步骤1，在配电网正常时运行时，如图2所示，柔性逆变装置接地配电网，利用柔性逆变装置向中性点注入两个幅值不同，相位相同的工频电流逆变装置向中性点注入两个幅值不同，相位相同的工频电流得到对应的两个中性点电压并计算出配电网对地参数；
[0033]由基尔霍夫定律可知：
[0034][0035][0036]分别为配电网三相电源电势，C
A
、C
B
、C
C
分别为三相对地电容，R
A
、R
B
、R
C
为三相对地泄露电阻，为中性点位移电压，L1为消弧线圈，L2为H桥逆变器串联电感。
[0037]设三相电动势对称：C
A
＝C
B
＝C
C
＝C0，R
A
＝R
B
＝R
C
＝R0；将式(1)、式(2)做差可得配电网对地参数表达式为：
[0038][0039]其中为配电网对地参数，通过即可计算出来。
[0040]步骤2，对三相电压和中性点对地电压采样计算，利用零序电压元件判断是否发生单相接地故障，具体为：若发生单相接故障，则故障相电压幅值下降，非故障相相电压幅值上升成线电压幅值，且相电压幅值下降相即为故障相，若无，则返回步骤1，若是，进行故障选相；
[0041]步骤3，选相成功后，利用柔性逆变装置向中性点注入两个幅值不同，相位相同的工频电流得到对应的两个中性点电压根据步骤1计算的配电网对地参数计算接地电阻；
[0042]步骤4，将接地电阻R
d
和临界电阻R
set
进行比较，若接地电阻R
d
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网单向接地故障柔性消弧方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：步骤1，在配电网正常时运行时，利用柔性逆变装置向中性点注入两个幅值不同，相位相同的工频电流得到对应的两个中性点电压并计算出配电网对地参数；步骤2，对三相电压和中性点对地电压采样计算，利用零序电压元件判断是否发生单相接地故障；若无，则返回步骤1，若是，进行故障选相；步骤3，选相成功后，利用柔性逆变装置向中性点注入两个幅值不同的工频电流得到对应的两个中性点电压根据步骤1计算的配电网对地参数计算接地电阻；步骤4，将接地电阻R
d
和临界电阻R
set
进行比较，若接地电阻R
d
大于临界电阻R
set
，则选用电压消弧法产生逆变电流，反之选用电流消弧法产生逆变电流；步骤5，逆变电流进行滤波后成为指令电流，然后通过接地变压器将指令电流注入配电网中性点，抑制故障相电压为零，从而熄灭故障电流，达到消弧目的。2.根据权利要求1所述的一种配电网单向接地故障柔性消弧方法，其特征在于，所述步骤1中配电网对地参数表达式为：C0为三相对地电容平均值，R0为三相对地泄露电阻平均...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵文权，王猛，程远，徐嘉鹏，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：