CN109599854B - 一种无电感补偿的可控电压源接地故障全补偿电路和方法 - Google Patents

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    • H02H9/08—Limitation or suppression of earth fault currents, e.g. Petersen coil

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Abstract

本申请提供了一种无电感补偿的可控电压源接地故障全补偿电路和方法，基于可控电压源实现接地电流全补偿，具有系统结构简单，控制容易，稳定性强，为实现基于可控电压源的接地故障电流全补偿工程应用提供了原理性计算方法和控制方法，在本发明基础上可开发可控电压源全补偿系统或装置。

Description

一种无电感补偿的可控电压源接地故障全补偿电路和方法
技术领域
本申请涉及电力系统领域，尤其涉及一种无电感补偿的可控电压源接地故障全补偿电路和方法。
背景技术
我国中低压配电网普遍采用小电流接地方式，包括中性点不接地方式或中性点经消弧线圈接地方式。中性点不接地运行时，接地电弧无法自行熄灭，人员安全和运行安全无法保障。中性点经消弧线圈接地方式下，接地电弧由于消弧线圈补偿的无功电流作用，部分可自行熄灭，但消弧线圈仅能补偿无功电流，补偿后仍存在接地残流。残流包含一定的过补偿感流和有功电流，仍存在人员触电风险。通过对接地电流的全补偿，能达到完全熄灭电弧的目的，因此零电流补偿方法是一种可靠的安全的单相接地故障治理手段。目前，接地电流全补偿的研究多基于在中性点接入电流源实现，其回路结构和方法复杂，难以实际应用。
发明内容
本申请提供了一种无电感补偿的可控电压源接地故障全补偿电路和方法，以解决接地电流全补偿的研究多基于在中性点接入电流源实现，其回路结构和方法复杂，难以实际应用的问题。
第一方面，本申请提供了一种无电感补偿的接地故障全补偿电路，包括A相相电源Ua、B相相电源Ub、C相相电源Uc、开关K和可控电压源U0,所述A相相电源Ua、B相相电源Ub和C相相电源Uc为正序分布；
所述A相相电源Ua与对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z连接，形成A相相电源支路；所述B相相电源Ub与对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z连接，形成B相相电源支路；所述C相相电源Uc与对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z连接，形成C相相电源支路；在出现单相接地故障的相电源支路中对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z上并联接地过渡电阻Zd；
所述A相相电源支路、B相相电源支路和C相相电源支路并联连接，且A相相电源Ua、B相相电源Ub、C相相电源Uc的连接处形成中性点N，对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z连接的连接处接地；所述中性点N与所述开关K、可控电压源U0和可控电压源U0对应的Z0串接，且所述可控电压源U0对应的Z0接地。
第二方面，本申请提供了一种无电感补偿的接地故障全补偿方法，应用于上述的无电感补偿的接地故障全补偿电路，所述方法包括：
当配电系统出现单相接地故障时，确定发生单相接地故障的单相电源
Figure BDA0001950417630000021
利用无电感补偿的接地故障全补偿电路中的可控电压源U0对应的内阻Z0、故障相对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z和故障相相电压，按照预设的公式，计算得到可控电压源U0的输出电压；
控制开关K闭合，直至单相接地过程结束为止。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种无电感补偿的可控电压源接地故障全补偿电路和方法，基于可控电压源实现接地电流全补偿，具有系统结构简单，控制容易，稳定性强，为实现基于可控电压源的接地故障电流全补偿工程应用提供了原理性计算方法和控制方法，在本发明基础上可开发可控电压源全补偿系统或装置。
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为本申请提供的一种无电感补偿的接地故障全补偿电路的一实施例的电路图；
图2为本申请提供的一种无电感补偿的接地故障全补偿方法的流程图。
具体实施方式
第一方面，参见图1，本申请提供了一种无电感补偿的接地故障全补偿电路，包括A相相电源Ua、B相相电源Ub、C相相电源Uc、开关K和可控电压源U0,所述A相相电源Ua、B相相电源Ub和C相相电源Uc为正序分布；
所述A相相电源Ua与对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z连接，形成A相相电源支路；所述B相相电源Ub与对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z连接，形成B相相电源支路；所述C相相电源Uc与对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z连接，形成C相相电源支路；在出现单相接地故障的相电源支路中对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z上并联接地过渡电阻Zd；如图1中A相发生单相接地故障，则在A相电源支路中对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z上并联接地过渡电阻Zd。
所述A相相电源支路、B相相电源支路和C相相电源支路并联连接，且A相相电源Ua、B相相电源Ub、C相相电源Uc的连接处形成中性点N，对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z连接的连接处接地；所述中性点N与所述开关K、可控电压源U0和可控电压源U0对应的Z0串接，且所述可控电压源U0对应的Z0接地。
第二方面，参见图2，本申请提供了一种无电感补偿的接地故障全补偿方法，应用于上述的无电感补偿的接地故障全补偿电路，所述方法包括：
步骤21：当配电系统出现单相接地故障时，确定发生单相接地故障的单相电源
Figure BDA0001950417630000033
具体地，获取三相相电源对应的零序电压值和母线电压值；如果所述三相相电源对应的零序电压值在预设电压值的范围内，则将三相输电线中最小母线电压值对应相确定为故障相,且确定故障相Ua、Ub或Uc的电压。如A相输电线的母线电压值为15Kv，B相输电线的母线电压值为20Kv，C相输电线的母线电压值为22Kv,则发生单相接地故障为A相。
步骤22：利用无电感补偿的接地故障全补偿电路中的可控电压源U0对应的内阻Z0、故障相对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z和故障相相电压，按照预设的公式，计算得到可控电压源U0的输出电压。
具体地，预设公式为
Figure BDA0001950417630000031
其中，Z0为可控电压源内阻；Z为故障相对应的三相对地分布电容和泄漏电阻，
Figure BDA0001950417630000032
为故障相相电压，Uk为可控电压源U0的输出电压。
步骤23：控制开关K闭合，直至单相接地过程结束为止。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种无电感补偿的可控电压源接地故障全补偿电路和方法，基于可控电压源实现接地电流全补偿，具有系统结构简单，控制容易，稳定性强，为实现基于可控电压源的接地故障电流全补偿工程应用提供了原理性计算方法和控制方法，在本发明基础上可开发可控电压源全补偿系统或装置。

Claims (2)

1.一种无电感补偿的接地故障全补偿方法，应用于一种无电感补偿的接地故障全补偿电路，所述无电感补偿的接地故障全补偿电路包括A相相电源Ua、B相相电源Ub、C相相电源Uc、开关K和可控电压源U0,所述A相相电源Ua、B相相电源Ub和C相相电源Uc为正序分布；所述A相相电源Ua与对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z连接，形成A相相电源支路；所述B相相电源Ub与对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z连接，形成B相相电源支路；所述C相相电源Uc与对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z连接，形成C相相电源支路；在出现单相接地故障的相电源支路中对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z上并联接地过渡电阻Zd；所述A相相电源支路、B相相电源支路和C相相电源支路并联连接，且A相相电源Ua、B相相电源Ub、C相相电源Uc的连接处形成中性点N，对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z连接的连接处接地；所述中性点N与所述开关K、可控电压源U0和可控电压源U0对应的内阻Z0串接，且所述可控电压源U0对应的内阻Z0接地，其特征在于，所述方法包括：
当配电系统出现单相接地故障时，确定发生单相接地故障的单相电源
Figure FDA0002218549240000014
利用无电感补偿的接地故障全补偿电路中的可控电压源U0对应的内阻Z0、故障相对应的三相对地分布电容和泄漏电阻Z和故障相相电压，按照预设的公式，计算得到可控电压源U0的输出电压，其中，所述预设公式为
Figure FDA0002218549240000011
其中，Z0为可控电压源内阻，Z为故障相对应的三相对地分布电容和泄漏电阻，
Figure FDA0002218549240000012
为故障相相电压，Uk为可控电压源U0的输出电压；
控制开关K闭合，直至单相接地过程结束为止。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定发生单相接地故障的单相电源
Figure FDA0002218549240000013
包括：
获取三相相电源对应的零序电压值和母线电压值；
如果所述三相相电源对应的零序电压值在预设电压值的范围内，则将三相输电线中最小母线电压值对应相确定为故障相,且确定故障相Ua、Ub或Uc的电压。
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