CN109596938A - 一种可控电压源接地电流跟踪补偿方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可控电压源接地电流跟踪补偿方法及装置，记录电网系统正常运行时各相相电压的幅值和相角根据各相相电压的幅值和相角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，初始补偿电压相角为P；动态改变可控电压源根据初始补偿电压输出的电压获得不同电压对应的可控电压源输出电流幅值；当可控电压源输出电流幅值最小时，确定最终接地电流补偿的输出电压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跟踪补偿方法及装置

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跟踪补偿方法及装置。

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，如果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跟踪补偿方法及装置，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跟踪补偿方法，包括：

可控电压源的初始补偿电压，初始补偿电压相角为P；

动态改变所述可控电压源根据所述初始补偿电压输出的电压获得不同电压对应的可控电压源输出电流幅值；

当所述可控电压源输出电流幅值最小时，确定最终接地电流补偿的输出电压

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输出的电压获得不同电压对应的可控电压源输出电流幅值的步骤包括：

将所述可控电压源输出的电压的相角P_f1增大的方向规定为正向，将所述可控电压源输出的电压的相角P_f1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P_f1正向改变或者反向改变，以及确定改变的相角值为ΔAng；

获取可控电压源输出电压以相角值ΔAng变化时对应的输出电流幅值。

结合第一方面，所述当所述可控电压源输出电流幅值最小时，确定最终接地电流补偿的输出电压的步骤包括：

获取可控电压源初始补偿电压对应的输出电流幅值I_org，以及可控电压源输出电压以及相角值ΔAng变化时对应的输出电流幅值I′_org，计算输出电流幅值增量ΔI＝I′_org-I_org；

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；

当所述ΔI为正值时，最终接地电流补偿的输出电压相角P_f1＝P±ΔAng；

根据所述最终接地电流补偿的输出电压相角，确定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P_f1正向改变，则P_f1＝P-ΔAng，最终接地电流补偿的输出电压为：

结合第一方面，如果可控电压源输出的电压相角P_f1反向改变，则P_f1＝P+ΔAng，最终接地电流补偿的输出电压为：

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跟踪补偿装置，包括：

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，初始补偿电压相角为P；

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输出的电压获得不同电压对应的可控电压源输出电流幅值；

输出电压确定单元，用于当所述可控电压源输出电流幅值最小时，确定最终接地电流补偿的输出电压

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的相角P_f1增大的方向规定为正向，将所述可控电压源输出的电压的相角P_f1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P_f1正向改变或者反向改变，以及确定改变的相角值为ΔAng；

获取可控电压源输出电压以相角值ΔAng变化时对应的输出电流幅值。

结合第二方面，所述输出电压确定单元还用于：

获取可控电压源初始补偿电压对应的输出电流幅值I_org，以及可控电压源输出电压以及相角值ΔAng变化时对应的输出电流幅值I′_org，计算输出电流幅值增量ΔI＝I′_org-I_org；

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；

当所述ΔI为正值时，最终接地电流补偿的输出电压相角P_f1＝P±ΔAng；

根据所述最终接地电流补偿的输出电压相角，确定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P_f1正向改变时的最终接地电流补偿的输出电压，此时P_f1＝P-ΔAng，具体根据如下公式计算：

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P_f1反向改变时的最终接地电流补偿的输出电压，此时P_f1＝P+ΔAng，具体根据如下公式计算：

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跟踪补偿方法及装置，

同电压对应的可控电压源输出电流幅值；当可控电压源输出电流幅值最小时，确定最终接地电流补偿的输出电压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，使得可控电压源输出电流幅值最小，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跟踪补偿方法的流程图；

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跟踪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跟踪补偿方法，包括：

接地故障时可控电压源的初始补偿电压，初始补偿电压相角为P。具体的，可控电压源的初始补偿电压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输出的电压获得不同电压对应的可控电压源输出电流幅值。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输出的电压获得不同电压对应的可控电压源输出电流幅值的步骤包括：

步骤201，将所述可控电压源输出的电压的相角P_f1增大的方向规定为正向，将所述可控电压源输出的电压的相角P_f1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P_f1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，获取可控电压源输出电压以相角值ΔAng变化时对应的输出电流幅值。

步骤104，当所述可控电压源输出电流幅值最小时，确定最终接地电流补偿的输出电压

可选的，所述当所述可控电压源输出电流幅值最小时，确定最终接地电流补偿的输出电压的步骤包括：

步骤301，获取可控电压源初始补偿电压对应的输出电流幅值I_org，以及可控电压源输出电压以及相角值ΔAng变化时对应的输出电流幅值I_o′_rg，计算输出电流幅值增量ΔI＝I′_org-I_org。

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，当所述ΔI为正值时，最终接地电流补偿的输出电压相角P_f1＝P±ΔAngP_f1。

步骤304，根据所述最终接地电流补偿的输出电压相角，确定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P_f1正向改变，则P_f1＝P-ΔAng，此时，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：

可选的，如果可控电压源输出的电压相角P_f1反向改变，则P_f1＝P+ΔAng，此时，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：

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跟踪补偿装置，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的幅值和相角

初始补偿电压获取单元42，用于根据所述各相相电压的幅值和相角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，初始补偿电压相角为P；

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输出的电压获得不同电压对应的可控电压源输出电流幅值；

输出电压确定单元44，用于当所述可控电压源输出电流幅值最小时，确定最终接地电流补偿的输出电压

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的相角P_f1增大的方向规定为正向，将所述可控电压源输出的电压的相角P_f1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P_f1正向改变或者反向改变，以及确定改变的相角值为ΔAng；

获取可控电压源输出电压以相角值ΔAng变化时对应的输出电流幅值。

可选的，所述输出电压确定单元44还用于：

获取可控电压源初始补偿电压对应的输出电流幅值I_org，以及可控电压源输出电压以及相角值ΔAng变化时对应的输出电流幅值I′_org，计算输出电流幅值增量ΔI＝I′_org-I_org；

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；

当所述ΔI为正值时，最终接地电流补偿的输出电压相角P_f1＝P±ΔAng；

根据所述最终接地电流补偿的输出电压相角，确定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P_f1正向改变时的最终接地电流补偿的输出电压，此时P_f1＝P-ΔAng，具体根据如下公式计算：

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P_f1反向改变时的最终接地电流补偿的输出电压，此时P_f1＝P+ΔAng，具体根据如下公式计算：

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跟踪补偿方法及装置，

同电压对应的可控电压源输出电流幅值；当可控电压源输出电流幅值最小时，确定最终接地电流补偿的输出电压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，使得可控电压源输出电流幅值最小，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 (10)

1.一种可控电压源接地电流跟踪补偿方法，其特征在于，包括：

记录电网系统正常运行时各相相电压的幅值和相角

根据所述各相相电压的幅值和相角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，初始补偿电压相角为P；

动态改变所述可控电压源根据所述初始补偿电压输出的电压获得不同电压对应的可控电压源输出电流幅值；

当所述可控电压源输出电流幅值最小时，确定最终接地电流补偿的输出电压

2.根据权利要求1所述的跟踪补偿方法，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输出的电压获得不同电压对应的可控电压源输出电流幅值的步骤包括：

将所述可控电压源输出的电压的相角P_f1增大的方向规定为正向，将所述可控电压源输出的电压的相角P_f1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P_f1正向改变或者反向改变，以及确定改变的相角值为ΔAng；

获取可控电压源输出电压以相角值ΔAng变化时对应的输出电流幅值。

3.根据权利要求2所述的跟踪补偿方法，其特征在于，所述当所述可控电压源输出电流幅值最小时，确定最终接地电流补偿的输出电压的步骤包括：

获取可控电压源初始补偿电压对应的输出电流幅值I_org，以及可控电压源输出电压以及相角值ΔAng变化时对应的输出电流幅值I′_org，计算输出电流幅值增量ΔI＝I′_org-I_org；

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；

当所述ΔI为正值时，最终接地电流补偿的输出电压相角P_f1＝P±ΔAng；

根据所述最终接地电流补偿的输出电压相角，确定最终接地电流补偿的输出电压。

4.根据权利要求3所述的跟踪补偿方法，其特征在于，如果可控电压源输出的电压相角P_f1正向改变，则P_f1＝P-ΔAng，最终接地电流补偿的输出电压为：

5.根据权利要求3所示的跟踪补偿方法，其特征在于，如果可控电压源输出的电压相角P_f1反向改变，则P_f1＝P+ΔAng，最终接地电流补偿的输出电压为：

6.一种可控电压源接地电流跟踪补偿装置，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的幅值和相角

初始补偿电压获取单元，用于根据所述各相相电压的幅值和相角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，初始补偿电压相角为P；

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输出的电压获得不同电压对应的可控电压源输出电流幅值；

输出电压确定单元，用于当所述可控电压源输出电流幅值最小时，确定最终接地电流补偿的输出电压

7.根据权利要求6所述的跟踪补偿装置，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的相角P_f1增大的方向规定为正向，将所述可控电压源输出的电压的相角P_f1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P_f1正向改变或者反向改变，以及确定改变的相角值为ΔAng；

获取可控电压源输出电压以相角值ΔAng变化时对应的输出电流幅值。

8.根据权利要求7所述的跟踪补偿装置，其特征在于，所述输出电压确定单元还用于：

获取可控电压源初始补偿电压对应的输出电流幅值I_org，以及可控电压源输出电压以及相角值ΔAng变化时对应的输出电流幅值I′_org，计算输出电流幅值增量ΔI＝I′_org-I_org；

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；

当所述ΔI为正值时，最终接地电流补偿的输出电压相角P_f1＝P±ΔAng；

根据所述最终接地电流补偿的输出电压相角，确定最终接地电流补偿的输出电压。

9.根据权利要求8所述的跟踪补偿装置，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P_f1正向改变时的最终接地电流补偿的输出电压，此时P_f1＝P-ΔAng，具体根据如下公式计算：

10.根据权利要求8所述的跟踪补偿装置，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P_f1反向改变时的最终接地电流补偿的输出电压，此时P_f1＝P+ΔAng，具体根据如下公式计算：