CN109596937B - 一种可控电压源接地电流补偿方法及装置 - Google Patents

一种可控电压源接地电流补偿方法及装置 Download PDF

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CN109596937B CN201910049045.0A CN201910049045A CN109596937B CN 109596937 B CN109596937 B CN 109596937B CN 201910049045 A CN201910049045 A CN 201910049045A CN 109596937 B CN109596937 B CN 109596937B
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    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/08—Limitation or suppression of earth fault currents, e.g. Petersen coil

Abstract

本申请公开了一种可控电压源接地电流补偿方法及装置，记录电网系统正常运行时各相相电压
Figure DDA0001950144820000011
的幅值
Figure DDA0001950144820000012
和相角
Figure DDA0001950144820000013
根据各相相电压
Figure DDA0001950144820000014
的幅值
Figure DDA0001950144820000015
和相角
Figure DDA0001950144820000016
计算出各相在发生单相接地故障时可控电压源的初始补偿电压
Figure DDA0001950144820000017
动态改变可控电压源根据初始补偿电压
Figure DDA0001950144820000018
输出的电压
Figure DDA0001950144820000019
获得不同电压
Figure DDA00019501448200000110
对应的各线路零序电流幅值之和；根据各线路零序电流幅值之和，确定最终接地电流补偿的输出电压
Figure DDA00019501448200000111
本申请的方案实施方法简单，计算准确，适用性强，可控电压源单独全补偿结构或可控电压源并联消弧线圈全补偿结构均能使用，降低了可控电压源全补偿跟踪补偿的难度。

Description

一种可控电压源接地电流补偿方法及装置
技术领域
本申请涉及电网单相接地电流全补偿技术领域，尤其涉及一种可控电压源接地电流补偿方法及装置。
背景技术
电网系统中，尤其是中低压配电网系统中，单相接地故障占故障总数的绝对多数。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。
基于可控电压源的接地电流全补偿，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。可控电压源输出值(包括幅值与相位)直接影响全补偿效果，因此，如何使得可控电压源接地电流补偿能够更加快速有效，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请提供了一种可控电压源接地电流补偿方法及装置，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调整可控电压源输出电压，将单相接地故障点电流补偿到极小值，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、简便的跟踪补偿方法。
一方面，本申请实施例提供了一种可控电压源接地电流补偿方法，包括：
记录电网系统正常运行时各相相电压
Figure GDA0002629084620000011
的幅值
Figure GDA0002629084620000012
和相角
Figure GDA0002629084620000013
根据所述各相相电压
Figure GDA0002629084620000014
的幅值
Figure GDA0002629084620000015
和相角
Figure GDA00026290846200000112
，计算出各相在发生单相接地故障时可控电压源的初始补偿电压
Figure GDA0002629084620000016
动态改变所述可控电压源根据所述初始补偿电压
Figure GDA0002629084620000017
输出的电压
Figure GDA0002629084620000018
获得不同电压
Figure GDA0002629084620000019
对应的各线路零序电流幅值之和；
根据所述各线路零序电流幅值之和，确定最终接地电流补偿的输出电压
Figure GDA00026290846200000110
结合第一方面，所述动态改变所述可控电压源根据所述初始补偿电压
Figure GDA00026290846200000111
输出的电压
Figure GDA0002629084620000021
获得不同电压
Figure GDA0002629084620000022
对应的各线路零序电流幅值之和的步骤包括：
将所述可控电压源输出的电压
Figure GDA0002629084620000023
的相角
Figure GDA0002629084620000024
增大的方向规定为正向，将所述可控电压源输出的电压
Figure GDA0002629084620000025
的相角
Figure GDA0002629084620000026
减小的方向规定为反向；
控制所述可控电压源输出的电压相角
Figure GDA0002629084620000027
正向改变或者反向改变，以及确定改变的相角值为ΔAng；
获得当前各线路零序电流幅值之和I'0ALL与所述可控电压源输出改变前的线路零序电流幅值之和I0ALL。
结合第一方面，所述根据所述各线路零序电流幅值之和，确定最终接地电流补偿的输出电压
Figure GDA0002629084620000028
的步骤包括：
计算ΔI＝I'0ALL-I0ALL；
如果ΔI为负值，则继续控制所述可控电压源输出的电压相角正向改变或者反向改变，改变的相角值为ΔAng，直至ΔI为正值；
确定ΔI为正值时的可控电压源输出电压
Figure GDA0002629084620000029
为最终接地电流补偿的输出电压。
结合第一方面，如果可控电压源输出的电压相角
Figure GDA00026290846200000210
正向改变，则增加的相角值为ΔAng，最终接地电流补偿的输出电压为：
Figure GDA00026290846200000211
结合第一方面，如果可控电压源输出的电压相角
Figure GDA00026290846200000212
反向改变，则减少的相角值为ΔAng，最终接地电流补偿的输出电压为：
Figure GDA00026290846200000213
第二方面，本申请实施例还提供了一种可控电压源接地电流补偿装置，包括：
信息获取单元，用于记录电网系统正常运行时各相相电压
Figure GDA00026290846200000214
的幅值
Figure GDA00026290846200000215
和相角
Figure GDA00026290846200000216
初始补偿电压获取单元，用于根据所述各相相电压
Figure GDA00026290846200000217
的幅值
Figure GDA00026290846200000218
和相角
Figure GDA00026290846200000219
计算出各相在发生单相接地故障时可控电压源的初始补偿电压
Figure GDA00026290846200000220
电流幅值获取单元，用于动态改变所述可控电压源根据所述初始补偿电压
Figure GDA00026290846200000221
输出的电压
Figure GDA00026290846200000222
获得不同电压
Figure GDA00026290846200000223
对应的各线路零序电流幅值之和；
输出电压确定单元，用于根据所述各线路零序电流幅值之和，确定最终接地电流补偿的输出电压
Figure GDA00026290846200000224
结合第二方面，所述电流幅值获取单元还用于：
将所述可控电压源输出的电压
Figure GDA00026290846200000225
的相角
Figure GDA00026290846200000226
增大的方向规定为正向，将所述可控电压源输出的电压
Figure GDA00026290846200000227
的相角
Figure GDA00026290846200000228
减小的方向规定为反向；
控制所述可控电压源输出的电压相角
Figure GDA00026290846200000229
正向改变或者反向改变，以及确定改变的相角值为ΔAng；
获得当前各线路零序电流幅值之和I'0ALL与所述可控电压源输出改变前的线路零序电流幅值之和I0ALL。
结合第二方面，所述输出电压确定单元还用于：
计算ΔI＝I'0ALL-I0ALL；
如果ΔI为负值，则继续控制所述可控电压源输出的电压相角正向改变或者反向改变，改变的相角值为ΔAng，直至ΔI为正值；
确定ΔI为正值时的可控电压源输出电压
Figure GDA0002629084620000031
为最终接地电流补偿的输出电压。
结合第二方面，所述输出电压确定单元还用于计算当可控电压源输出的电压相角
Figure GDA0002629084620000032
正向改变时的最终接地电流补偿的输出电压，具体根据如下公式计算：
Figure GDA0002629084620000033
结合第二方面，所述输出电压确定单元还用于计算当可控电压源输出的电压相角
Figure GDA0002629084620000034
反向改变时的最终接地电流补偿的输出电压，具体根据如下公式计算：
Figure GDA0002629084620000035
由以上技术方案可知，本申请提供了一种可控电压源接地电流补偿方法及装置，记录电网系统正常运行时各相相电压
Figure GDA0002629084620000036
的幅值
Figure GDA0002629084620000037
和相角
Figure GDA0002629084620000038
根据各相相电压
Figure GDA0002629084620000039
的幅值
Figure GDA00026290846200000310
和相角
Figure GDA00026290846200000311
计算出各相在发生单相接地故障时可控电压源的初始补偿电压
Figure GDA00026290846200000312
动态改变可控电压源根据初始补偿电压
Figure GDA00026290846200000313
输出的电压
Figure GDA00026290846200000314
获得不同电压
Figure GDA00026290846200000315
对应的各线路零序电流幅值之和；根据各线路零序电流幅值之和，确定最终接地电流补偿的输出电压
Figure GDA00026290846200000316
本申请提供的技术方案在单相接地可控电压源开始补偿输出之后，可控电压源动态改变其输出电压，使得线路零序电流之和最小，此时可控电压源已将接地故障点电流补偿到最低值，本申请的方案实施方法简单，计算准确，适用性强，可控电压源单独全补偿结构或可控电压源并联消弧线圈全补偿结构均能使用，降低了可控电压源全补偿跟踪补偿的难度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施案例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种可控电压源接地电流补偿方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的一种可控电压源接地电流全补偿回路的示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种可控电压源接地电流全补偿回路的示意图；
图4为本申请实施例提供的一种可控电压源接地电流补偿装置的结构框图。
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。
参见图1，本申请实施例提供了一种可控电压源接地电流补偿方法，包括：
步骤101，记录电网系统正常运行时各相相电压
Figure GDA0002629084620000041
的幅值
Figure GDA0002629084620000042
和相角
Figure GDA0002629084620000043
步骤102，根据所述各相相电压
Figure GDA0002629084620000044
的幅值
Figure GDA0002629084620000045
和相角
Figure GDA0002629084620000046
计算出各相在发生单相接地故障时可控电压源的初始补偿电压
Figure GDA0002629084620000047
具体的，可控电压源的初始补偿电压
Figure GDA0002629084620000048
可以通过任意方法得到。
步骤103，动态改变所述可控电压源根据所述初始补偿电压
Figure GDA0002629084620000049
输出的电压
Figure GDA00026290846200000410
获得不同电压
Figure GDA00026290846200000411
对应的各线路零序电流幅值之和。具体的，可以先记录各线路零序电流幅值I01，I02…I0N。在电网系统单相接地时，可控电压源根据其预定的初始补偿电压对应的输出电压开始补偿，也就是输出电压的初始值是初始补偿电压对应的，然后不断的改变输出电压，以获得最优的符合要求的输出电压。
可选的，所述动态改变所述可控电压源根据所述初始补偿电压
Figure GDA00026290846200000412
输出的电压
Figure GDA00026290846200000413
获得不同电压
Figure GDA00026290846200000414
对应的各线路零序电流幅值之和的步骤包括：
步骤201，将所述可控电压源输出的电压
Figure GDA00026290846200000415
的相角
Figure GDA00026290846200000416
增大的方向规定为正向，将所述可控电压源输出的电压
Figure GDA00026290846200000417
的相角
Figure GDA00026290846200000418
减小的方向规定为反向。
步骤202，控制所述可控电压源输出的电压相角
Figure GDA00026290846200000419
正向改变或者反向改变，以及确定改变的相角值为ΔAng。如果为正向，则ΔAng为增加的相角值，如果为反向，则ΔAng为减少的相角值。
步骤203，获得当前各线路零序电流幅值之和I'0ALL与所述可控电压源输出改变前的线路零序电流幅值之和I0ALL。
步骤104，根据所述各线路零序电流幅值之和，确定最终接地电流补偿的输出电压
Figure GDA00026290846200000420
可选的，所述根据所述各线路零序电流幅值之和，确定最终接地电流补偿的输出电压
Figure GDA00026290846200000421
的步骤包括：
步骤301，计算ΔI＝I'0ALL-I0ALL。
步骤302，如果ΔI为负值，则继续控制所述可控电压源输出的电压相角正向改变或者反向改变，改变的相角值为ΔAng，直至ΔI为正值。
步骤303，确定ΔI为正值时的可控电压源输出电压
Figure GDA0002629084620000051
为最终接地电流补偿的输出电压。
可选的，如果可控电压源输出的电压相角
Figure GDA0002629084620000052
正向改变，则增加的相角值为ΔAng，此时，可控电压源的输出电压为：
Figure GDA0002629084620000053
计算ΔI，如果ΔI一直为负值，那么就一直调整可控电压源的输出电压的值，直到ΔI为正值，此时ΔI对应的输出电压为最终接地电流补偿的输出电压值，最终接地电流补偿的输出电压为：
Figure GDA0002629084620000054
可选的，如果可控电压源输出的电压相角
Figure GDA0002629084620000055
反向改变，则减少的相角值为ΔAng，
此时，可控电压源的输出电压为：
Figure GDA0002629084620000056
计算ΔI，如果ΔI一直为负值，那么就一直调整可控电压源的输出电压的值，直到ΔI为正值，此时ΔI对应的输出电压为最终接地电流补偿的输出电压值，最终接地电流补偿的输出电压为：
Figure GDA0002629084620000057
值得说明的是，本申请提供的补偿方法可实现在如图2和图3所示的可控电压源接地电流全补偿回路中，如有其他相似的可控电压源接地电流全补偿回路，也能应用本申请中的方法进行补偿操作。
参见图4，本申请实施例提供了一种可控电压源接地电流补偿装置，包括：
信息获取单元41，用于记录电网系统正常运行时各相相电压
Figure GDA0002629084620000058
的幅值
Figure GDA0002629084620000059
和相角
Figure GDA00026290846200000510
初始补偿电压获取单元42，用于根据所述各相相电压
Figure GDA00026290846200000511
的幅值
Figure GDA00026290846200000512
和相角
Figure GDA00026290846200000513
计算出各相在发生单相接地故障时可控电压源的初始补偿电压
Figure GDA00026290846200000514
电流幅值获取单元43，用于动态改变所述可控电压源根据所述初始补偿电压
Figure GDA00026290846200000515
输出的电压
Figure GDA00026290846200000516
获得不同电压
Figure GDA00026290846200000517
对应的各线路零序电流幅值之和；
输出电压确定单元44，用于根据所述各线路零序电流幅值之和，确定最终接地电流补偿的输出电压
Figure GDA0002629084620000061
可选的，所述电流幅值获取单元43还用于：
将所述可控电压源输出的电压
Figure GDA0002629084620000062
的相角
Figure GDA0002629084620000063
增大的方向规定为正向，将所述可控电压源输出的电压
Figure GDA0002629084620000064
的相角
Figure GDA0002629084620000065
减小的方向规定为反向；
控制所述可控电压源输出的电压相角
Figure GDA0002629084620000066
正向改变或者反向改变，以及确定改变的相角值为ΔAng；
获得当前各线路零序电流幅值之和I'0ALL与所述可控电压源输出改变前的线路零序电流幅值之和I0ALL。
可选的，所述输出电压确定单元44还用于：
计算ΔI＝I'0ALL-I0ALL；
如果ΔI为负值，则继续控制所述可控电压源输出的电压相角正向改变或者反向改变，改变的相角值为ΔAng，直至ΔI为正值；
确定ΔI为正值时的可控电压源输出电压
Figure GDA0002629084620000067
为最终接地电流补偿的输出电压。
可选的，所述输出电压确定单元44还用于计算当可控电压源输出的电压相角
Figure GDA0002629084620000068
正向改变时的最终接地电流补偿的输出电压，具体根据如下公式计算：
Figure GDA0002629084620000069
可选的，所述输出电压确定单元44还用于计算当可控电压源输出的电压相角
Figure GDA00026290846200000610
反向改变时的最终接地电流补偿的输出电压，具体根据如下公式计算：
Figure GDA00026290846200000611
由以上技术方案可知，本申请提供了一种可控电压源接地电流补偿方法及装置，记录电网系统正常运行时各相相电压
Figure GDA00026290846200000612
的幅值
Figure GDA00026290846200000613
和相角
Figure GDA00026290846200000614
根据各相相电压
Figure GDA00026290846200000615
的幅值
Figure GDA00026290846200000616
和相角
Figure GDA00026290846200000617
计算出各相在发生单相接地故障时可控电压源的初始补偿电压
Figure GDA00026290846200000618
动态改变可控电压源根据初始补偿电压
Figure GDA00026290846200000619
输出的电压
Figure GDA00026290846200000620
获得不同电压
Figure GDA00026290846200000621
对应的各线路零序电流幅值之和；根据各线路零序电流幅值之和，确定最终接地电流补偿的输出电压
Figure GDA00026290846200000622
本申请提供的技术方案在单相接地可控电压源开始补偿输出之后，可控电压源动态改变其输出电压，使得线路零序电流之和最小，此时可控电压源已将接地故障点电流补偿到最低值，本申请的方案实施方法简单，计算准确，适用性强，可控电压源单独全补偿结构或可控电压源并联消弧线圈全补偿结构均能使用，降低了可控电压源全补偿跟踪补偿的难度。
本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、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申请的一般性原理并包括本申请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，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种可控电压源接地电流补偿方法，其特征在于，包括：
记录电网系统正常运行时各相相电压
Figure FDA0002717047000000011
的幅值
Figure FDA0002717047000000012
和相角
Figure FDA0002717047000000013
根据所述各相相电压
Figure FDA0002717047000000014
的幅值
Figure FDA0002717047000000015
和相角
Figure FDA0002717047000000016
，计算出各相在发生单相接地故障时可控电压源的初始补偿电压
Figure FDA0002717047000000017
动态改变所述可控电压源根据所述初始补偿电压
Figure FDA0002717047000000018
输出的电压
Figure FDA0002717047000000019
的相角值ΔAng，获得不同电压
Figure FDA00027170470000000110
对应的各线路零序电流幅值之和，所述各零序电流幅值之和包括当前各线路零序电流幅值之和I'0ALL与所述可控电压源输出改变前的线路零序电流幅值之和I0ALL；
计算ΔI＝I'0ALL-I0ALL；
如果ΔI为负值，则控制所述可控电压源输出的电压相角正向改变或者反向改变，改变的相角值为ΔAng，直至ΔI为正值；
确定ΔI为正值时的可控电压源输出电压
Figure FDA00027170470000000111
为最终接地电流补偿的输出电压。
2.根据权利要求1所述的补偿方法，其特征在于，所述动态改变所述可控电压源根据所述初始补偿电压
Figure FDA00027170470000000112
输出的电压
Figure FDA00027170470000000113
的相角值ΔAng，获得不同电压
Figure FDA00027170470000000114
对应的各线路零序电流幅值之和的步骤包括：
将所述可控电压源输出的电压
Figure FDA00027170470000000115
的相角
Figure FDA00027170470000000116
增大的方向规定为正向，将所述可控电压源输出的电压
Figure FDA00027170470000000117
的相角
Figure FDA00027170470000000118
减小的方向规定为反向；
控制所述可控电压源输出的电压相角
Figure FDA00027170470000000119
正向改变或者反向改变，以及确定改变的相角值为ΔAng；
获得当前各线路零序电流幅值之和I'0ALL与所述可控电压源输出改变前的线路零序电流幅值之和I0ALL。
3.根据权利要求2所述的补偿方法，其特征在于，如果可控电压源输出的电压相角
Figure FDA00027170470000000120
正向改变，则增加的相角值为ΔAng，最终接地电流补偿的输出电压为：
Figure FDA00027170470000000121
4.根据权利要求2所述的补偿方法，其特征在于，如果可控电压源输出的电压相角
Figure FDA00027170470000000122
反向改变，则减少的相角值为ΔAng，最终接地电流补偿的输出电压为：
Figure FDA00027170470000000123
5.一种可控电压源接地电流补偿装置，其特征在于，包括：
信息获取单元，用于记录电网系统正常运行时各相相电压
Figure FDA00027170470000000124
的幅值
Figure FDA00027170470000000125
和相角
Figure FDA00027170470000000126
初始补偿电压获取单元，用于根据所述各相相电压
Figure FDA00027170470000000127
的幅值
Figure FDA00027170470000000128
和相角
Figure FDA00027170470000000129
计算出各相在发生单相接地故障时可控电压源的初始补偿电压
Figure FDA0002717047000000021
电流幅值获取单元，用于动态改变所述可控电压源根据所述初始补偿电压
Figure FDA0002717047000000022
输出的电压
Figure FDA0002717047000000023
的相角值ΔAng，获得不同电压
Figure FDA0002717047000000024
对应的各线路零序电流幅值之和，所述各零序电流幅值之和包括当前各线路零序电流幅值之和I'0ALL与所述可控电压源输出改变前的线路零序电流幅值之和I0ALL；
输出电压确定单元，用于计算ΔI＝I'0ALL-I0ALL；如果ΔI为负值，则控制所述可控电压源输出的电压相角正向改变或者反向改变，改变的相角值为ΔAng，直至ΔI为正值；确定ΔI为正值时的可控电压源输出电压
Figure FDA0002717047000000025
为最终接地电流补偿的输出电压。
6.根据权利要求5所述的补偿装置，其特征在于，所述电流幅值获取单元还用于：
将所述可控电压源输出的电压
Figure FDA0002717047000000026
的相角
Figure FDA0002717047000000027
增大的方向规定为正向，将所述可控电压源输出的电压
Figure FDA0002717047000000028
的相角
Figure FDA0002717047000000029
减小的方向规定为反向；
控制所述可控电压源输出的电压相角
Figure FDA00027170470000000210
正向改变或者反向改变，以及确定改变的相角值为ΔAng；
获得当前各线路零序电流幅值之和I'0ALL与所述可控电压源输出改变前的线路零序电流幅值之和I0ALL。
7.根据权利要求6所述的补偿装置，其特征在于，所述输出电压确定单元还用于计算当可控电压源输出的电压相角
Figure FDA00027170470000000211
正向改变时的最终接地电流补偿的输出电压，具体根据如下公式计算：
Figure FDA00027170470000000212
8.根据权利要求6所述的补偿装置，其特征在于，所述输出电压确定单元还用于计算当可控电压源输出的电压相角
Figure FDA00027170470000000213
反向改变时的最终接地电流补偿的输出电压，具体根据如下公式计算：
Figure FDA00027170470000000214
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