CN109950886A - 一种带电感补偿的可控电流源接地全补偿的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种带电感补偿的可控电流源接地全补偿的控制方法，该方法可准确快速的计算出三相中任意相发生三相故障时的补偿电流，以控制电流源在某相发生单相接地故障时，能准确的输出补偿电流，快速补偿接地残流，实现接地电流全补偿，避免人员触点风险，并且具有系统结构简单，控制容易，稳定性强，为实现基于可控电流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流源全补偿装置。

Description

一种带电感补偿的可控电流源接地全补偿的控制方法
技术领域
本申请涉及电力系统领域，尤其涉及一种带电感补偿的可控电流源接地全补偿的控制方法。
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。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。
发明内容
本申请提供了一种带电感补偿的可控电流源接地全补偿的控制方法，以解决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的问题。
本申请提供了一种带电感补偿的可控电流源接地全补偿的控制方法，所述方法包括：
获取配电网系统正常运行下的三相电压、中性点电压、补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗；
控制第一开关闭合，以使阻尼电阻部分短接；
获取阻尼电阻部分短接情况下的中性点电压；
断开第一开关；
根据所述配电网系统正常运行下的中性点电压、补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗，以及阻尼电阻部分短接情况下的中性点电压、补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗，按照第一公式，计算得到配电网系统对地分布阻抗；
根据所述配电网系统对地分布阻抗、阻尼电阻部分短接或配电网运行下的中性点电压、阻尼电阻部分短接或配电网运行下补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗，按照预设的第二公式，计算得到配电网系统不平衡电压；
根据所述配电网系统不平衡电压、配电网系统对地分布阻抗、配电网系统正常运行下或阻尼电阻部分短接情况下的三相电压、配电网系统正常运行下或阻尼电阻部分短接情况下的中性点电压，以及阻尼电阻全部短接情况下的补偿电感感抗，按照预设的第三公式，计算得到阻尼电阻全部短接情况下的三相电压；
根据所述配电网系统对地分布阻抗、阻尼电阻全部短接情况下的三相电压和阻尼电阻全部短接情况下的补偿电感感抗，按照预设的第四公式，计算得到补偿电流，以使当某相发生接地故障时，控制可控电流源输出补偿电流。
进一步地，所述预设的第一公式为
其中，ZC为配电网系统对地分布阻抗，ZL1为配电网系统正常运行下的补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗，ZL2为阻尼电阻部分短路情况下的补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗，E01为配电网系统正常运行下的中性点电压，E02为阻尼电阻部分短路情况下的中性点电压。
进一步地，所述预设的第二公式为
其中，E00为配电网系统不平衡电压，ZC为配电网系统对地分布阻抗，E01为配电网系统正常运行下的中性点电压，ZL1为配电网系统正常运行下的补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗。
进一步地，所述预设的第二公式为
其中，E00为配电网系统不平衡电压，ZC为配电网系统对地分布阻抗，E02为阻尼电阻部分短路情况下的中性点电压；ZL2为阻尼电阻部分短路情况下的补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗。
进一步地，所述预设的第三公式为
其中，UP0为阻尼电阻全部短接情况下的系统相电压；UP1为配电网正常运行下的三相电压，E00为配电网系统不平衡电压，E01为配电网正常运行下的中性点电压，ZL0为阻尼电阻全部短接情况下的补偿电感感抗；ZC为配电网系统对地分布阻抗。
进一步地，所述预设的第三公式为
其中，UP0为阻尼电阻全部短接情况下的三相电压，UP2为阻尼电阻部分短接情况下的系统相电压，E00为配电网系统不平衡电压，E02为阻尼电阻部分短接情况下的中性点电压，ZL0为阻尼电阻全部短接情况下的的补偿电感感抗，ZC为配电网系统对地分布阻抗。
进一步地，所述预设的第四公式为
其中，I0为补偿电流，UP0为阻尼电阻全部短接情况下的系统相电压，ZL0为阻尼电阻全部短接情况下的补偿电感感抗，ZC为配电网系统对地分布阻抗。
进一步地，在阻尼电阻部分短接的情况下，所述中性点电压不超过配电网系统的标称电压的15％。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种带电感补偿的可控电流源接地全补偿的控制方法，该方法可准确快速的计算出三相中任意相发生三相故障时的补偿电流，以控制电流源在某相发生单相接地故障时，能准确的输出补偿电流，快速补偿接地残流，实现接地电流全补偿，避免人员触点风险，并且具有系统结构简单，控制容易，稳定性强，为实现基于可控电流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流源全补偿装置。
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为本申请应用的一种带电感补偿的可控电流源接地全补偿的控制电路的电路图；
图2为本申请提供的一种带电感补偿的可控电流源接地全补偿的控制方法的流程。
具体实施方式
本申请的方法可用于图1所示的电路中，其中，该电路包括A相相电源、B相相电源、C相相电源；三相相电源分别与接地变压器9和对应的对地分布电容10相连。接地变压器9与补偿电感5和阻尼电阻串接6；阻尼电阻6两端并联有第二开关8；阻尼电阻6的一端与阻尼电阻的一部分并联有第一开关7。接地变压器9还与可控电流源1串接，并且接地变压器9与可控电流源1之间串接有电压传感器3和电流传感器2。电流传感器2和电压传感器3分别与控制单元4连接，用来传送实时的电压值和电流值。
参见图2，本申请提供了一种带电感补偿的可控电流源接地全补偿的控制方法，所述方法包括：
步骤21：获取配电网系统正常运行下的三相电压、中性点电压、补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗。
步骤22：控制第一开关闭合，以使阻尼电阻部分短接。
步骤23：获取阻尼电阻部分短接情况下的中性点电压。
进一步地，在阻尼电阻部分短接的情况下，所述中性点电压不超过配电网系统的标称电压的15％。
步骤24：断开第一开关。
步骤25：根据所述配电网系统正常运行下的中性点电压、补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗，以及阻尼电阻部分短接情况下的中性点电压、补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗，按照第一公式，计算得到配电网系统对地分布阻抗。其中，补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗为预先测得的。
所述预设的第一公式为
其中，ZC为配电网系统对地分布阻抗，ZL1为配电网系统正常运行下的补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗，ZL2为阻尼电阻部分短路情况下的补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗，E01为配电网系统正常运行下的中性点电压，E02为阻尼电阻部分短路情况下的中性点电压。
步骤26：根据所述配电网系统对地分布阻抗、阻尼电阻部分短接或配电网运行下的中性点电压、阻尼电阻部分短接或配电网运行下补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗，按照预设的第二公式，计算得到配电网系统不平衡电压。
具体地，所述预设的第二公式为
其中，E00为配电网系统不平衡电压，ZC为配电网系统对地分布阻抗，E01为配电网系统正常运行下的中性点电压，ZL1为配电网系统正常运行下的补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗。
或者，所述预设的第二公式为
其中，E00为配电网系统不平衡电压，ZC为配电网系统对地分布阻抗，E02为阻尼电阻部分短路情况下的中性点电压；ZL2为阻尼电阻部分短路情况下的补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗。
步骤27：根据所述配电网系统不平衡电压、配电网系统对地分布阻抗、配电网系统正常运行下或阻尼电阻部分短接情况下的三相电压、配电网系统正常运行下或阻尼电阻部分短接情况下的中性点电压，以及阻尼电阻全部短接情况下的补偿电感感抗，按照预设的第三公式，计算得到阻尼电阻全部短接情况下的三相电压。
具体地，所述预设的第三公式为
其中，UP0为阻尼电阻全部短接情况下的系统相电压；UP1为配电网正常运行下的三相电压，E00为配电网系统不平衡电压，E01为配电网正常运行下的中性点电压，ZL0为阻尼电阻全部短接情况下的补偿电感感抗；ZC为配电网系统对地分布阻抗。
或者，所述预设的第三公式为
其中，UP0为阻尼电阻全部短接情况下的三相电压，UP2为阻尼电阻部分短接情况下的系统相电压，E00为配电网系统不平衡电压，E02为阻尼电阻部分短接情况下的中性点电压，ZL0为阻尼电阻全部短接情况下的的补偿电感感抗，ZC为配电网系统对地分布阻抗。
步骤28：根据所述配电网系统对地分布阻抗、阻尼电阻全部短接情况下的三相电压和阻尼电阻全部短接情况下的补偿电感感抗，按照预设的第四公式，计算得到补偿电流，以使当某相发生接地故障时，控制可控电流源输出补偿电流。
具体地，所述预设的第四公式为
其中，I0为补偿电流，UP0为阻尼电阻全部短接情况下的系统相电压，ZL0为阻尼电阻全部短接情况下的补偿电感感抗，ZC为配电网系统对地分布阻抗。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种带电感补偿的可控电流源接地全补偿的控制方法，该方法可准确快速的计算出三相中任意相发生三相故障时的补偿电流，以控制电流源在某相发生单相接地故障时，能准确的输出补偿电流，快速补偿接地残流，实现接地电流全补偿，避免人员触点风险，并且具有系统结构简单，控制容易，稳定性强，为实现基于可控电流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流源全补偿装置。

Claims (8)

1.一种带电感补偿的可控电流源接地全补偿的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取配电网系统正常运行下的三相电压、中性点电压、补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗；
控制第一开关闭合，以使阻尼电阻部分短接；
获取阻尼电阻部分短接情况下的中性点电压；
断开第一开关；
根据所述配电网系统正常运行下的中性点电压、补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗，以及阻尼电阻部分短接情况下的中性点电压、补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗，按照第一公式，计算得到配电网系统对地分布阻抗；
根据所述配电网系统对地分布阻抗、阻尼电阻部分短接或配电网运行下的中性点电压、阻尼电阻部分短接或配电网运行下补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗，按照预设的第二公式，计算得到配电网系统不平衡电压；
根据所述配电网系统不平衡电压、配电网系统对地分布阻抗、配电网系统正常运行下或阻尼电阻部分短接情况下的三相电压、配电网系统正常运行下或阻尼电阻部分短接情况下的中性点电压，以及阻尼电阻全部短接情况下的补偿电感感抗，按照预设的第三公式，计算得到阻尼电阻全部短接情况下的三相电压；
根据所述配电网系统对地分布阻抗、阻尼电阻全部短接情况下的三相电压和阻尼电阻全部短接情况下的补偿电感感抗，按照预设的第四公式，计算得到补偿电流，以使当某相发生接地故障时，控制可控电流源输出补偿电流。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的第一公式为
其中，ZC为配电网系统对地分布阻抗，ZL1为配电网系统正常运行下的补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗，ZL2为阻尼电阻部分短路情况下的补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗，E01为配电网系统正常运行下的中性点电压,E02为阻尼电阻部分短路情况下的中性点电压。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的第二公式为
其中，E00为配电网系统不平衡电压，ZC为配电网系统对地分布阻抗，E01为配电网系统正常运行下的中性点电压，ZL1为配电网系统正常运行下的补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的第二公式为
其中，E00为配电网系统不平衡电压，ZC为配电网系统对地分布阻抗，E02为阻尼电阻部分短路情况下的中性点电压；ZL2为阻尼电阻部分短路情况下的补偿电感和阻尼电阻的串联阻抗。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的第三公式为
其中，UP0为阻尼电阻全部短接情况下的系统相电压；UP1为配电网正常运行下的三相电压，E00为配电网系统不平衡电压，E01为配电网正常运行下的中性点电压，ZL0为阻尼电阻全部短接情况下的补偿电感感抗；ZC为配电网系统对地分布阻抗。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的第三公式为
其中，UP0为阻尼电阻全部短接情况下的三相电压，UP2为阻尼电阻部分短接情况下的系统相电压，E00为配电网系统不平衡电压，E02为阻尼电阻部分短接情况下的中性点电压，ZL0为阻尼电阻全部短接情况下的的补偿电感感抗，ZC为配电网系统对地分布阻抗。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的第四公式为
其中，I0为补偿电流，UP0为阻尼电阻全部短接情况下的系统相电压，ZL0为阻尼电阻全部短接情况下的补偿电感感抗，ZC为配电网系统对地分布阻抗。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在阻尼电阻部分短接的情况下，所述中性点电压不超过配电网系统的标称电压的15％。
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