基于故障后配电网对地参数测量的有源消弧方法技术

本发明专利技术公开了一种基于故障后配电网对地参数测量的有源消弧方法，包括以下步骤：检测系统三相电压和零序电压，判断是否发生单相接地故障；向配电网注入非工频电流信号，实现配电网对地等效参数测量；依据对地参数计算注入补偿电流的参考值，实现接地故障电流全补偿；判断接地故障是否已消失，若故障消失，则有源消弧装置退出本次故障处理工作。本发明专利技术方法通过有源逆变器向中性点注入非工频小电流信号，分别实现配电网对地参数的精确测量及故障支路电流的全补偿；本发明专利技术方法能够反映配电网结构和对地支路参数的实时变化，进而实现可靠熄弧的目的，不受网架结构、参数、过渡电阻的影响，灵敏度高。灵敏度高。灵敏度高。

【技术实现步骤摘要】
基于故障后配电网对地参数测量的有源消弧方法


[0001]本专利技术属于配电网接地故障消弧方法
，具体涉及一种基于故障后配电网对地参数测量的有源消弧方法。

技术介绍

[0002]随着我国配电网规模的进一步扩大，对其安全稳定的运行和可靠的供电要求越来越高，单相接地故障约占配电网各类故障的80％以上，为限制接地短路电流，我国一般采用中性点非有效接地运行方式。但随着配电网中电力电缆的大量使用，接地电流增大，故障点电弧难以自行熄灭，容易产生故障过电压，造成大面积停电等重大事故，危及电网安全。
[0003]现在配电网单相接地故障的对地参数测量及故障消弧研究中存在以下问题：
[0004]1、对地参数的精确测量对于故障检测、有源消弧、过电压防护等技术的发展有重要作用。现有方法大部分是在配电网正常运行情况下进行对地电容的测算，主要存在两个弊端，一方面不能同时有效的测量线路对地等效电阻，另一方面，配电网单相接地故障一般为非金属性故障，由于过渡电阻的存在，故障线路对地等效参数发生改变，正常运行时的测量值不能反映网络结构和故障对地支路参数的实时变化，不利于进一步实现可靠消弧；
[0005]2、小电流接地系统发生单相接地故障，由于故障点存在虚拟零序电源的激励，工频下的零序电流、电压不能直接反映故障点电流和过渡电阻，即不能直接计算求得对地等效参数；
[0006]3、配电网一般采用中性点经消弧线圈接地运行方式，消弧线圈产生的感性电流可以补偿接地故障电流中的容性无功分量，但对有功分量无能为力，因此，一般采用有源消弧方法，而传统有源消弧中未考虑故障过渡电阻部分引起的有功电流分量，不能实现接地故障电流完全补偿。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题在于针对现有技术存在的不能可靠熄弧、不能直接计算求得对地等效参数和不能实现接地故障电流完全补偿的不足，提供一种基于故障后配电网对地参数测量的有源消弧方法。
[0008]为了达到本专利技术的目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于故障后配电网对地参数测量的有源消弧方法，包括以下步骤：
[0009]1)检测三相电源电压和中性点电压，判断是否发生单相接地故障；
[0010]2)通过有源消弧装置向配电网注入一个非工频的小电流信号，实现配电网对地等效参数的精确测量；
[0011]3)故障选相，以步骤2)测得对地等效参数作为向中性点注入电流参考值的依据，补偿配电网对地等效参数在零序电压作用下产生的无功及有功电流，实现故障支路电流全补偿；
[0012]4)判断接地故障是否已消失，若接地故障存在，再根据用户的设置，若不需要隔离
故障馈线，同时有源消弧装置投入运行时间没到用户设定的运行时间，则跳转到步骤3，其他情况则跳转到步骤5；
[0013]5)故障消失后，退出有源消弧装置，配电网恢复正常运行。
[0014]进一步的，上述步骤4)中，检测单相接地故障并未消失，需要继续进行电流注入消弧。
[0015]进一步的，上述步骤2)、3)中，有源消弧装置包括直流电源、有源逆变器、注入变压器和消弧线圈，有源逆变器通过隔离变压器与中性点的消弧线圈并联。
[0016]进一步的，上述步骤2)中，从中性点向配电网注入非工频的小电流信号I
m
，结合消弧线圈内置电压互感器测量的该注入信号中性点返回的零序电压信号e
m
，通过构建该频率下求取对地参数的零序等效回路，得到配电网线路对地导纳具体为：
[0017][0018]上式中，I
m
∠α代表注入非工频电流信号，e
m
∠β为消弧线圈内置电压互感器二次侧测得零序电压，n1为电压互感器变比，L
P
为中性点消弧线圈电感值，w1为注入非工频电流信号对应的角频率，R
f
代表故障过渡电阻。
[0019]进一步的，上述步骤3)中有源消弧装置的输出电流为：
[0020][0021]上式中，U0是未投入有源消弧装置时的中性点电压；E
C
为故障相电源电压；C
∑
、G
∑
分别是配电网对地等效电容和对地泄漏电导；R
f
代表故障过渡电阻；ω为配电网工频角频率。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0023]1、本专利技术在故障后主动注入非工频特征电流信号，构建该特征频率信号下的零序等效网络，能够实时、准确测量出配电网的对地等效参数，反映单相接地故障后配电网结构的动态变化，且不影响配电网的保护装置和消弧装置的正常运行。
[0024]2、基于故障后注入的参数测量结果，能够准确计算故障点的残流大小，进而可实现故障点电流的无功、有功分量的全补偿消弧。
[0025]综上所述，本专利技术方法利用有源消弧装置注入两次电流，即可实现对地参数测量和故障消弧，不仅实时反映了配电网发生单相接地故障后的结构变化，且测量精度高、不受系统运行方式的影响，原理清晰、操作简单，只需在低压侧操作，具有更好的安全性和经济性。
附图说明
[0026]图1(a)为本专利技术实施例所述配电网有源消弧装置原理图图；
[0027]图1(b)为本专利技术实施例所述有源逆变器拓扑结构及控制示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例所述故障后配电网对地参数测量等效电路图；
[0029]图3为本专利技术实施例所述有源消弧零序等效电路图；
[0030]图4为本专利技术实施例所述故障消弧流程图；
[0031]图5为故障过渡电阻为1000Ω时经本专利技术方法补偿后的故障点电流波形图；
[0032]图6为故障过渡电阻为1000Ω时经本专利技术方法补偿后的三相电压波形图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和实施例，对本专利技术做详细说明。
[0034]参见图4，本专利技术提出一种基于故障后配电网对地参数测量的有源消弧方法，包括以下步骤：
[0035]1)实时检测配电网三相电源电压和中性点电压，判断是否发生单相接地故障；
[0036]检测三相电源电压和中性点电压，当中性点电压偏移超过15％的相电压判断为单相接地故障发生。参见图1(a)，本专利技术实施例所采用的一种配电网单相接地故障有源消弧装置，包括有源逆变器VSC、注入变压器ZRB、消弧线圈Lp和直流电源S，单相逆变器VSC直流侧由直流电源S供电，并经注入变压器ZRB与消弧线圈Lp并联。参见图1(a)，本实施例中根据选相算法判定配电网发生C相接地故障，该方法中，非有效接地配电网的故障选线技术在目前已非常成熟，专利技术不再予以赘述。E
A
、E
B
、E
C
分别为配电网三相电源电压；U
N
为中性点电压；C
∑
是配电网对地总电容，即C
∑
＝C
A
+C
B
+C
C
；G
∑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于故障后对地参数测量的配电网有源消弧方法，其特征在于，包括以下步骤：1)检测三相电源电压和中性点电压，判断是否发生单相接地故障；2)通过有源消弧装置向配电网注入一个非工频的小电流信号，实现配电网对地等效参数的精确测量；3)故障选相，以步骤2)测得对地等效参数作为向中性点注入电流参考值的依据，补偿配电网对地等效参数在零序电压作用下产生的无功及有功电流，实现故障支路电流全补偿；4)判断接地故障是否已消失，若接地故障存在，再根据用户的设置，若不需要隔离故障馈线，同时有源消弧装置投入运行时间没到用户设定的运行时间，则跳转到步骤3)，其他情况则跳转到步骤5)；5)故障消失后，退出有源消弧装置，配电网恢复正常运行。2.根据权利要求1所述的基于故障后配电网对地等效参数测量的有源消弧方法，其特征在于，所述步骤4)中，检测单相接地故障并未消失，需要继续进行电流注入消弧。3.根据权利要求1或2所述的基于故障后配电网对地等效参数测量的有源消弧方法，其特征在于，所述步骤2)、3)中，有源消弧装置包括直流电源、有源逆变器、注入变压器和消弧线圈，有源逆变器通过隔离变压器与中性点的消弧线圈并联。4.根据权利要求3所述的基于故障后配电网对地等效参数测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪俊峰，雷智荣，李盼，佟欣，李聪，赵航，张小宁，冯颖，党长富，
申请(专利权)人：西安西瑞控制技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：