CN109768538A - 一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿方法及电路 - Google Patents

一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿方法及电路 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿方法及电路，方法包括获取系统正常运行时的三相电压及中性点电压；保持消弧线圈电感值不变，输出检测电流；获取输出检测电流后的中性点电压，停止输出检测电流；获取消弧线圈补偿回路阻抗；计算系统线路对地分布阻抗；判断系统是否发生单相接地；若发生单相接地，则判断接地相；获取单相接地时的消弧线圈补偿回路阻抗；计算目标补偿电流；输出目标补偿电流；本申请通过提出一种获取接地全补偿电流的方法及电路，使计算更简便易行，并且易于实现，同时为相应的全补偿装置提供了方法基础。

Description

一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿方法及电路
技术领域
本申请适用于电网系统单相接地全补偿技术领域，特别涉及一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿方法及电路。
背景技术
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。当系统电容电流超过一定数值，发生单相接地故障时的接地电弧不能自行熄灭，产生弧光过电压及其他次生危害。
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，仍存在人员触电及导致火灾等风险。通过对接地电流的全补偿，能达到完全熄灭电弧和杜绝触电危险的目的，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。
当系统的电容电流较大时，单以可控电流源完全补偿接地电流，电源容量较大，难以实现。为解决此问题，可由可控电流源配合消弧线圈进行全补偿提高经济性。但预调式消弧线圈的阻尼电阻在接地状态下会退出，呈现不同的系统状态，使得可控电流源的补偿电流难以计算。工程应用中，为避免此问题，一般会去除消弧线圈的阻尼电阻，但会造成系统不平衡电压过高，存在较大的运行风险。
发明内容
本申请提供一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿方法及电路，以解决现有技术中全补偿电流计算不精确，不易实现等问题，本方法计算结果准确，易于实现以及工程应用，为基于可控电流源的单相接地全补偿装置应用提供了基本计算方法。
本申请提供了一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿方法，包括：
获取系统正常运行时的三相电压Up及中性点电压E01；
保持消弧线圈电感值不变，输出检测电流It；
获取输出检测电流It后的中性点电压E02，停止输出检测电流It；
获取消弧线圈补偿回路阻抗ZL0；
计算系统线路对地分布阻抗Zc；
判断系统是否发生单相接地；若发生单相接地，则判断接地相；
获取单相接地时的消弧线圈补偿回路阻抗ZLN；
计算目标补偿电流I0；
输出目标补偿电流I0。
可选的，所述计算系统线路对地分布阻抗Zc采用下列公式计算得出：
其中，Zc为系统线路对地分布阻抗；ZL0为输出检测电流It前消弧线圈补偿回路阻抗；E01为输出检测电流It前的中性点电压；E02为输出检测电流It后的中性点电压。
可选的，所述计算目标补偿电流I0采用下列公式计算得出：
其中，I0为目标补偿电流；Up为三相电压；Zc为系统线路对地分布阻抗；E01为输出检测电流It前的中性点电压；ZL0为输出检测电流It前消弧线圈补偿回路阻抗；ZLN为单相接地时的消弧线圈补偿回路阻抗。
所述检测电流It应保证所述中性点电压E02小于或等于标称电压的15％。
所述检测电流It的取值范围在0.5A～2A之间。
所述检测电流It的频率与系统电压频率相同。
本申请还提供了一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿电路，包括母线电压传感器，接地变压器，采集单元，中性点电压传感器，电流传感器，消弧线圈，系统对地分布电容及泄露电阻，计算控制单元，可控电流源和阻尼电阻；其中，
所述母线电压传感器的一端与系统母线连接，所述母线电压传感器的另一端与采集单元连接；
所述接地变压器，电流传感器和可控电流源串联连接在系统母线与地之间；
所述消弧线圈和阻尼电阻构成补偿回路，所述补偿回路一端接地，另一端接于所述电流传感器与接地变压器之间；发生单相接地时，所述阻尼电阻被完全短路；
所述对地分布电容及泄露电阻一端与系统母线连接，所述对地分布电容及泄露电阻的另一端接地；
所述中性点电压传感器接于系统中性点与地之间；
所述中性点电压传感器和电流传感器与所述采集单元连接；
所述计算控制单元的一端与采集单元连接；所述计算控制单元的另一端与可控电流源连接。
所述采集单元用于获取系统正常运行时的三相电压Up及中性点电压E01，以及获取输出检测电流It后的中性点电压E02；所述计算控制单元用于控制可控电流源输出检测电流It，根据获取到的参数计算目标补偿电流I0，并控制可控电流源输出补偿电流I0。
本申请实施例提供了一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿方法及电路，使计算更简便易行，并且易于实现，同时为相应的全补偿装置提供了方法基础。
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为本申请一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿方法的流程图；
图2为本申请一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿电路的电路连接图；
图中，1-母线电压传感器、2-接地变压器、3-采集单元、4-中性点电压传感器、5-电流传感器、6-消弧线圈、7-系统对地分布电容及泄露电阻、8-计算控制单元、9-可控电流源、10-阻尼电阻。
具体实施方式
参见图1，为本申请一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿方法的流程图；
由图1可知，本申请提供了一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿方法，方法包括：
S10：获取系统正常运行时的三相电压Up及中性点电压E01；首先，使系统正常运行，通过在系统母线上设置电压测量装置测得三相电压Up，并由设在中性点与地之间的电压测量装置测得此状态下的一个中性点电压E01；
S20：保持消弧线圈电感值不变，输出检测电流It；输出检测电流It后，由于保持消弧线圈电感值不变，此时中性点电压必然会发生改变；
S30：获取输出检测电流It后的中性点电压E02，停止输出检测电流It；当输出检测电流It后，采用设在中性点与地之间的电压测量装置测得此状态下的一个中性点电压E02；
S40：获取消弧线圈补偿回路阻抗ZL0；由于消弧线圈电感值不变，因此输出检测电流前后的消弧线圈补偿回路阻抗ZL0值不变，因此此步骤在输出检测电流前后进行均可；
S50：计算系统线路对地分布阻抗Zc；具体的，根据上述步骤中获取的各项参数，采用下列公式计算得出：
其中，Zc为系统线路对地分布阻抗；ZL0为输出检测电流It前消弧线圈补偿回路阻抗；E01为输出检测电流It前的中性点电压；E02为输出检测电流It后的中性点电压。
S60：判断系统是否发生单相接地；此步骤中，允许调节消弧线圈电感值，由于消弧线圈可以有多种类型，在本实施例中并不对如何进行消弧线圈电感值的调节进行限制；若发生单相接地，则判断接地相，在本实施例中，由于对接地相的判断属于本领域的公知技术，在此也不再赘述。
S70：获取单相接地时的消弧线圈补偿回路阻抗ZLN；
S80：计算目标补偿电流I0；具体的，根据上述获得的各项参数，采用下列公式计算得出：
其中，I0为目标补偿电流；Up为三相电压；Zc为系统线路对地分布阻抗；E01为输出检测电流It前的中性点电压；ZL0为输出检测电流It前消弧线圈补偿回路阻抗；ZLN为单相接地时的消弧线圈补偿回路阻抗。
S90：输出目标补偿电流I0；当计算出目标补偿电流后，由相应的控制组件将目标补偿电流输出至输出检测电流的元件，从而保证对接地电流进行完全补偿。
进一步的，所述检测电流It的幅值、相位可为任意值，但应保证所述中性点电压E02小于或等于标称电压的15％，因此，根据不同电网系统的标称电压，选取相应的用于检测的检测电流，能防止电流过小导致计算误差增大，同时，也能防止电流过大对电气元件造成的损耗。
进一步的，在一种较优的实施例中，所述检测电流It的取值范围在0.5A～2A之间，可以获得较为准确的测试数据。
进一步的，所述检测电流It的频率与系统电压频率相同。
本申请提供了一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿方法，包括获取系统正常运行时的三相电压及中性点电压；保持消弧线圈电感值不变，输出检测电流；获取输出检测电流后的中性点电压；获取消弧线圈补偿回路阻抗；计算系统线路对地分布阻抗；调节消弧线圈电感值，判断系统是否发生单相接地；若发生单相接地，则判断接地相；获取单相接地时的消弧线圈补偿回路阻抗；计算目标补偿电流；输出目标补偿电流；本申请通过提出一种获取接地全补偿电流的方法，使计算更简便易行，并且易于实现，同时为相应的全补偿装置提供了方法基础。
参见图2，为本申请一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿电路的电路连接图；
由图2可知，本申请还提供了一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿电路，所述电路包括母线电压传感器1，接地变压器2，采集单元3，中性点电压传感器4，电流传感器5，消弧线圈6，系统对地分布电容及泄露电阻7，计算控制单元8，可控电流源9和阻尼电阻10；其中，
所述母线电压传感器1的一端与系统母线连接，所述母线电压传感器1的另一端与采集单元3连接；
所述接地变压器2，电流传感器5和可控电流源9串联连接在系统母线与地之间；
所述消弧线圈6和阻尼电阻10构成补偿回路，所述补偿回路一端接地，另一端接于所述电流传感器5与接地变压器2之间；发生单相接地时，所述阻尼电阻10被完全短路；
所述对地分布电容及泄露电阻7一端与系统母线连接，所述对地分布电容及泄露电阻7的另一端接地；
所述中性点电压传感器4接于系统中性点与地之间；
所述中性点电压传感器4和电流传感器5与所述采集单元3连接；
所述计算控制单元8的一端与采集单元3连接；所述计算控制单元8的另一端与可控电流源9连接。
在本实施例中，所述采集单元3用于获取系统正常运行时的三相电压Up及中性点电压E01，以及获取输出检测电流It后的中性点电压E02；所述计算控制单元8用于控制可控电流源9输出检测电流It，根据获取到的参数计算目标补偿电流I0，并控制可控电流源9输出补偿电流I0；具体的，所述采集单元3所需获取的参数根据本申请提供的方法获取，所述计算控制单元8执行计算的过程也根据本申请提供的方法进行，对于本实施例提供的电路的工作过程，在此不再赘述。
本申请实施例提供了一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿电路，所述电路包括母线电压传感器，接地变压器，采集单元，中性点电压传感器，电流传感器，消弧线圈，系统对地分布电容及泄露电阻，计算控制单元，可控电流源和阻尼电阻；本申请提供的电路，使全补偿电流的计算更简便易行，并且易于实现。
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，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明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。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿方法，其特征在于，所述方法包括：
获取系统正常运行时的三相电压Up及中性点电压E01；
保持消弧线圈电感值不变，输出检测电流It；
获取输出检测电流It后的中性点电压E02，停止输出检测电流It；
获取消弧线圈补偿回路阻抗ZL0；
计算系统线路对地分布阻抗Zc；
判断系统是否发生单相接地；若发生单相接地，则判断接地相；
获取单相接地时的消弧线圈补偿回路阻抗ZLN；
计算目标补偿电流I0；
输出目标补偿电流I0。
2.根据权利要求1所述的一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿方法，其特征在于，所述计算系统线路对地分布阻抗Zc采用下列公式计算得出：
其中，Zc为系统线路对地分布阻抗；ZL0为输出检测电流It前消弧线圈补偿回路阻抗；E01为输出检测电流It前的中性点电压；E02为输出检测电流It后的中性点电压。
3.根据权利要求1所述的一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿方法，其特征在于，所述计算目标补偿电流I0采用下列公式计算得出：
其中，I0为目标补偿电流；Up为三相电压；Zc为系统线路对地分布阻抗；E01为输出检测电流It前的中性点电压；ZL0为输出检测电流It前消弧线圈补偿回路阻抗；ZLN为单相接地时的消弧线圈补偿回路阻抗。
4.根据权利要求1所述的一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿方法，其特征在于，所述检测电流It应保证所述中性点电压E02小于或等于标称电压的15％。
5.根据权利要求4所述的一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿方法，其特征在于，所述检测电流It的取值范围在0.5A～2A之间。
6.根据权利要求1所述的一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿方法，其特征在于，所述检测电流It的频率与系统电压频率相同。
7.一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿电路，其特征在于，所述电路包括母线电压传感器(1)，接地变压器(2)，采集单元(3)，中性点电压传感器(4)，电流传感器(5)，消弧线圈(6)，系统对地分布电容及泄露电阻(7)，计算控制单元(8)，可控电流源(9)和阻尼电阻(10)；其中，
所述母线电压传感器(1)的一端与系统母线连接，所述母线电压传感器(1)的另一端与采集单元(3)连接；
所述接地变压器(2)，电流传感器(5)和可控电流源(9)串联连接在系统母线与地之间；
所述消弧线圈(6)和阻尼电阻(10)构成补偿回路，所述补偿回路一端接地，另一端接于所述电流传感器(5)与接地变压器(2)之间；发生单相接地时，所述阻尼电阻(10)被完全短路；
所述对地分布电容及泄露电阻(7)一端与系统母线连接，所述对地分布电容及泄露电阻(7)的另一端接地；
所述中性点电压传感器(4)接于系统中性点与地之间；
所述中性点电压传感器(4)和电流传感器(5)与所述采集单元(3)连接；
所述计算控制单元(8)的一端与采集单元(3)连接；所述计算控制单元(8)的另一端与可控电流源(9)连接。
8.根据权利要求7所述的一种消弧线圈并联可控电流源接地的全补偿电路，其特征在于，所述采集单元(3)用于获取系统正常运行时的三相电压Up及中性点电压E01，以及获取输出检测电流It后的中性点电压E02；所述计算控制单元(8)用于控制可控电流源(9)输出检测电流It，根据获取到的参数计算目标补偿电流I0，并控制可控电流源(9)输出补偿电流I0。
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