CN109507521A - 可控电压源接地电流全补偿输出值的获取方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种可控电压源接地电流全补偿输出值的获取方法及装置，所述方法包括：由可控电压源输出检测电压，控制所述检测电压的幅值保持不变，改变所述检测电压的相位；计算目标相在所述可控电压源输出检测电压前后的电压降落值；如果所述电压降落值处于阈值范围内，计算所述检测电压与所述可控电压源输出检测电压之前的目标相相电压之间的相位差；使用所述相位差，计算系统单相接地时所述可控电压源全补偿的电压输出值。本申请能在可控电压源接地电流全补偿的各种拓扑结构下，均能快速准确的获取单相接地时可控电压源全补偿的电压输出值，降低了可控电压源全补偿的实现难度。

Description

可控电压源接地电流全补偿输出值的获取方法及装置

技术领域

本申请涉及配电网系统技术领域，尤其涉及一种可控电压源接地电流全补偿输出值的获取方法及装置。

背景技术

电网系统中，尤其是中低压配电网系统，单相接地故障占故障总数的绝大多数。中低压配电网的中性点接地方式主要有中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式或中性点经低值电阻接地方式。中性点不接地方式下，接地电流没有得到补偿并带故障运行，存在人身触电风险。中性点经消弧线圈接地方式下，消弧线圈在单相接地后补偿接地容流，能够熄灭接地电弧，系统可带故障运行，但接地点仍存在一定接地残流，仍存在人身触电风险。中性点经低值电阻接地方式下，通过继电保护装置的线路零序保护跳开接地线路，供电可靠性不能保障。电网系统的接地电流全补偿，能够在单相接地时，将接地点电流补偿到极小值，系统仍可带故障运行，消除了接地点的人身触电危险，是一种先进的接地电流补偿方式。

基于可控电压源接地电流全补偿，通过可控电压源输出相位、幅值可调的补偿电压，产生补偿电流，实现接地电流全补偿。可控电压源全补偿可能单独补偿，也可能与消弧线圈并联使用，这样，由于系统结构的复杂性和系统参数的不断变化，可控电压源的输出值(包括幅值与相位)将直接影响接地电流全补偿的效果。然而，相关技术中亟需一种能在可控电压源接地电流全补偿的各种拓扑结构下，均能快速准确地获取单相接地时可控电压源补偿输出值的方法。

发明内容

本申请提供一种可控电压源接地电流全补偿输出值的获取方法及装置，以解决相关技术中，无法在可控电压源接地电流全补偿的各种拓扑结构下，快速准确获取单相接地时可控电压源补偿输出值的问题。

第一方面，本申请提供一种可控电压源接地电流全补偿输出值的获取方法，所述方法包括：

由可控电压源输出检测电压，控制所述检测电压的幅值保持不变，改变所述检测电压的相位；

计算目标相在所述可控电压源输出检测电压前后的电压降落值；

如果所述电压降落值处于阈值范围内，计算所述检测电压与所述可控电压源输出检测电压之前的目标相相电压之间的相位差；

使用所述相位差，计算系统单相接地时所述可控电压源全补偿的电压输出值。

在第一方面第一种可能的实现方式中，按照如下公式计算系统单相接地时所述可控电压源全补偿的电压输出值：

式中，为所述可控电压源全补偿的电压输出值，为接地相在接地前的相电压，P为所述相位差，arctg(P)为所述相位差的反正切函数。

在第一方面第二种可能的实现方式中，所述阈值范围为所述检测电压的幅值的0.1％至5％。

在第一方面第三种可能的实现方式中，所述检测电压的相位的变化范围为：

∠U_φ-90°～∠U_φ+90°

其中，∠U_φ为所述可控电压源输出检测电压之前的目标相相电压的相位。

在第一方面第四种可能的实现方式中，所述检测电压的幅值为50V～900V。

第二方面，本申请提供一种可控电压源接地电流全补偿输出值的获取装置，所述装置包括：

输出电压控制模块，用于当可控电压源输出检测电压后，控制所述检测电压的幅值保持不变，改变所述检测电压的相位；

计算模块，用于计算目标相在所述可控电压源输出检测电压前后的电压降落值；

所述计算模块，还用于如果所述电压降落值处于阈值范围内，计算所述检测电压与所述可控电压源输出检测电压之前的目标相相电压之间的相位差；

所述计算模块，还用于使用所述相位差，计算系统单相接地时所述可控电压源全补偿的电压输出值。

在第二方面第一种可能的实现方式中，所述计算模块按照如下公式计算系统单相接地时所述可控电压源全补偿的电压输出值：

式中，为所述可控电压源全补偿的电压输出值，为接地相在接地前的相电压，P为所述相位差，arctg(P)为所述相位差的反正切函数。

在第二方面第二种可能的实现方式中，所述阈值范围为所述检测电压的幅值的0.1％至5％。

在第二方面第三种可能的实现方式中，所述检测电压的相位的变化范围为：

∠U_φ-90°～∠U_φ+90°

其中，∠U_φ为所述可控电压源输出检测电压之前的目标相相电压的相位。

在第二方面第四种可能的实现方式中，所述检测电压的幅值为50V～900V。

本申请所述的技术方案中，用于接地补偿的可控电压源在系统正常运行时，输出相位可变的检测电压，检测目标相在可控电压源输出检测电压前后的电压降落值，当电压降落值在阈值范围内时，计算检测电压与可控电压源输出检测电压之前的目标相相电压之间的相位差，再根据相位差获取可控电压源全补偿的电压输出值。本申请实施方法简单，计算准确，适用于可控电压源单独全补偿结构，或者可控电压源与消弧线圈并联的全补偿结构等不同拓扑结构，在可控电压源接地电流全补偿的各种拓扑结构下，均能快速准确的获取单相接地时可控电压源全补偿的电压输出值，降低了可控电压源全补偿的实现难度，从而为可控电压源接地电流全补偿的实现提供了一种快速、有效、简便的计算方法。

附图说明

图1为本申请实施例一示出的基于可控电压源单独全补偿结构的电气回路图；

图2为本申请实施例一示出的基于可控电压源与消弧线圈并联的全补偿结构的电气回路图；

图3为本申请实施例一示出的可控电压源接地电流全补偿输出值的获取方法的流程图；

图4为本申请实施例二示出的可控电压源接地电流全补偿输出值的获取装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1为基于可控电压源单独全补偿结构的电气回路图，本申请中所述的可控电压源10可以是由电力电子技术实现的可控逆变电压源101和接地变压器102的组合，当然不限于其他可能的方式实现。可控电压源与电网系统电气连接，用于实现接地电流全补偿。

图2为基于可控电压源与消弧线圈并联的全补偿结构的电气回路图，图2中可控电压源10与消弧线圈20并联，使中性点经这种并联拓扑结构接地。本申请仅示例出了如图1和图2所示的两种可控电压源全补偿的拓扑结构，对于其他相似类型的可控电压源全补偿拓扑结构，同样可采用如下实施例所述的方法和装置来获取可控电压源接地电流全补偿输出值。

如图3所示，本申请实施例一提供一种可控电压源接地电流全补偿输出值的获取方法，包括如下步骤：

步骤S101，由可控电压源输出检测电压。

本实施例所述方法在执行过程中，还需要记录目标相相电压。记录目标相相电压是指：在系统正常运行的情况下，需要获取并记录可控电压源输出检测电压之前的目标相相电压U_φ，以及可控电压源输出检测电压之后的目标相相电压U'_φ，从而为后续计算过程提供数据支持。参照图2和图3，这里所述目标相为图中右侧电网系统中的任意相，记录目标相电压U_φ包括记录目标相电压的幅值以及目标相电压的相位

步骤S102，控制所述检测电压的幅值保持不变，改变所述检测电压的相位。

本申请中，为实现接地电流全补偿以及便于获取可控电压源全补偿的电压输出值，可控电压源需要输出一相位可变的检测电压，检测电压的幅值为50V～900V，检测电压的相位的变化范围为：

∠U_φ-90°～∠U_φ+90°

其中，∠U_φ为可控电压源输出检测电压之前的目标相相电压的相位。

步骤S103，计算目标相在所述可控电压源输出检测电压前后的电压降落值。

当可控电压源输出检测电压后，通过如下公式计算电压降落值：

U_d＝|U_φ|-|U'_φ|

式中，U_d为电压降落值，为可控电压源输出检测电压之前的目标相相电压的幅值，为可控电压源输出检测电压之后的目标相相电压的幅值。

步骤S104，判断所述电压降落值是否处于阈值范围内；如果所述电压降落值处于阈值范围内，则执行步骤S105，否则，返回步骤S102。

可选地，所述阈值范围可以为检测电压的幅值的0.1％至5％，或者将阈值范围设定为0V-10V。只有当电压降落值U_d处于阈值范围内，才能准确获取可控电压源全补偿的电压输出值。

步骤S105，计算所述检测电压与所述可控电压源输出检测电压之前的目标相相电压之间的相位差。

即按照如下公司计算所述相位差：

P＝∠U_TO-∠U_φ

式中，P为相位差，∠U_TO为检测电压的相位，为可控电压源输出检测电压之前的目标相相电压的相位。

步骤S106，使用所述相位差，计算系统单相接地时所述可控电压源全补偿的电压输出值。

按照如下公式计算系统单相接地时所述可控电压源全补偿的电压输出值：

式中，为所述可控电压源全补偿的电压输出值，为接地相在接地前的相电压，P为所述相位差，arctg(P)为所述相位差的反正切函数。

本实施例中，用于接地补偿的可控电压源在系统正常运行时，输出相位可变的检测电压，检测目标相在可控电压源输出检测电压前后的电压降落值，当电压降落值在阈值范围内时，计算检测电压与可控电压源输出检测电压之前的目标相相电压之间的相位差，再根据相位差获取可控电压源全补偿的电压输出值。本申请实施方法简单，计算准确，适用于可控电压源单独全补偿结构，或者可控电压源与消弧线圈并联的全补偿结构等不同拓扑结构，在可控电压源接地电流全补偿的各种拓扑结构下，均能快速准确的获取单相接地时可控电压源全补偿的电压输出值，降低了可控电压源全补偿的实现难度，从而为可控电压源接地电流全补偿的实现提供了一种快速、有效、简便的计算方法。

如图4所示，本申请实施例二提供一种可控电压源接地电流全补偿输出值的获取装置，用于实现实施例一所述的方法，所述装置包括：

输出电压控制模块30，用于当可控电压源输出检测电压后，控制所述检测电压的幅值保持不变，改变所述检测电压的相位；

计算模块40，用于计算目标相在所述可控电压源输出检测电压前后的电压降落值；

所述计算模块40，还用于如果所述电压降落值处于阈值范围内，计算所述检测电压与所述可控电压源输出检测电压之前的目标相相电压之间的相位差；

所述计算模块40，还用于使用所述相位差，计算系统单相接地时所述可控电压源全补偿的电压输出值。

所述装置还可包括记录模块50，记录模块50用于获取并记录可控电压源输出检测电压前后的目标相相电压，从而为计算模块40的计算提供数据支持。本实施例中，可以根据上述方法实施例对获取装置进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各功能模块，也可以将两个或两个以上的功能模块集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本实施例对模块的划分是示例性的，仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有其他划分方式，比如将计算模块50分别细化为电压降落值计算模块、相位差计算模块和补偿输出值计算模块。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参照即可，本实施例二不再赘述。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。具体实现中，本申请还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本申请提供的可控电压源接地电流全补偿输出值的获取方法及装置的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，并不构成对本发明保护范围的限定。本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种可控电压源接地电流全补偿输出值的获取方法，其特征在于，所述方法包括：

由可控电压源输出检测电压，控制所述检测电压的幅值保持不变，改变所述检测电压的相位；

计算目标相在所述可控电压源输出检测电压前后的电压降落值；

如果所述电压降落值处于阈值范围内，计算所述检测电压与所述可控电压源输出检测电压之前的目标相相电压之间的相位差；

使用所述相位差，计算系统单相接地时所述可控电压源全补偿的电压输出值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照如下公式计算系统单相接地时所述可控电压源全补偿的电压输出值：

式中，为所述可控电压源全补偿的电压输出值，为接地相在接地前的相电压，P为所述相位差，arctg(P)为所述相位差的反正切函数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阈值范围为所述检测电压的幅值的0.1％至5％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述检测电压的相位的变化范围为：

∠U_φ-90°～∠U_φ+90°

其中，∠U_φ为所述可控电压源输出检测电压之前的目标相相电压的相位。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述检测电压的幅值为50V～900V。

6.一种可控电压源接地电流全补偿输出值的获取装置，所述装置包括：

输出电压控制模块，用于当可控电压源输出检测电压后，控制所述检测电压的幅值保持不变，改变所述检测电压的相位；

计算模块，用于计算目标相在所述可控电压源输出检测电压前后的电压降落值；

所述计算模块，还用于如果所述电压降落值处于阈值范围内，计算所述检测电压与所述可控电压源输出检测电压之前的目标相相电压之间的相位差；

所述计算模块，还用于使用所述相位差，计算系统单相接地时所述可控电压源全补偿的电压输出值。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块按照如下公式计算系统单相接地时所述可控电压源全补偿的电压输出值：

式中，为所述可控电压源全补偿的电压输出值，为接地相在接地前的相电压，P为所述相位差，arctg(P)为所述相位差的反正切函数。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述阈值范围为所述检测电压的幅值的0.1％至5％。

9.根据权利要求6-8任一项所述的装置，其特征在于，所述检测电压的相位的变化范围为：

∠U_φ-90°～∠U_φ+90°

其中，∠U_φ为所述可控电压源输出检测电压之前的目标相相电压的相位。

10.根据权利要求6-8任一项所述的装置，其特征在于，所述检测电压的幅值为50V～900V。