CN112234596B - 配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法 - Google Patents

配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112234596B
CN112234596B CN202011106164.4A CN202011106164A CN112234596B CN 112234596 B CN112234596 B CN 112234596B CN 202011106164 A CN202011106164 A CN 202011106164A CN 112234596 B CN112234596 B CN 112234596B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fault
phase
voltage
current
arc extinction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011106164.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112234596A (zh
Inventor
郭谋发
游建章
蔡文强
高伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuzhou University
Original Assignee
Fuzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuzhou University filed Critical Fuzhou University
Priority to CN202011106164.4A priority Critical patent/CN112234596B/zh
Publication of CN112234596A publication Critical patent/CN112234596A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112234596B publication Critical patent/CN112234596B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured

Abstract

本发明提出一种配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法，采用三相级联H桥变流器作为消弧装置，挂接在各相线和地之间；通过二次注入计算中性点至故障点压降，再调控零序电压至该压降，抑制故障点处电压为零，解决了已有消弧柜和柔性电压消弧技术未考虑故障线路阻抗压降影响，在线路末端发生低阻接地故障、线路负荷电流较大时，可能增大故障点电流的问题。通过接地故障后的零序电压与故障相电源电压的相位关系，通过相位比对选出故障相，解决了配电网单相接地故障选相难题，并采用可用于选相的柔性电流消弧方法，作为柔性电压消弧方法投入前的过渡，防止了二次注入任意电流或电压导致接地故障电流增大。

Description

配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法
技术领域
本发明属于电力系统运营维护和故障处理、电网单相接地故障消弧的技术领域，尤其涉及一种配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法。
背景技术
配电网结构复杂，易发生各类故障，其中约70％为单相接地故障，为保证供电可靠性，配电网中性点采用小电流接地方式，故障后线电压保持不变，不影响用户侧正常供电，根据相关运行规程，在接地电流小于10A时，可带故障继续运行2h，但存在的跨步电压可能导致人身触电伤亡；电弧无法熄灭易诱发山火，甚至引起过电压造成系统薄弱环节击穿和电网设备损坏。
接地故障电弧熄灭的主要影响因素有接地故障电流大小和故障相恢复电压，与之对应的消弧方法分别为电流消弧法和电压消弧法。传统的无源电流消弧技术以消弧线圈为代表，在配电网发生单相接地故障时，中性点电压加在消弧线圈上产生感性无功电流，补偿故障电容电流，达到降低接地电流促使电弧熄灭的目的。传统无源电压消弧技术以消弧柜为代表，通过控制断路器，在故障相人为制造一个接地故障点，旁路原故障点，钳制故障相电压，使故障点恢复电压小于绝缘介质的击穿电压，阻止故障电弧重燃。
已有的柔性电流消弧法按装置主要分为主从式消弧装置和逆变器式消弧装置，主从式消弧装置的主消弧装置为自动调匝式消弧线圈，补偿接地故障电流中大部分的无功分量，从消弧装置为单相逆变器，作为主消弧装置的补充，补偿有功分量和谐波分量。逆变器式消弧装置以逆变器作为消弧装置，向中性点注入与接地故障电流大小相等方向相反的补偿电流，达到接地故障电流全补偿的效果。
已有柔性电压消弧方法采用双闭环控制，通过控制中性点电压为故障相电源电压负值，从而抑制故障相电压为零。
已有柔性自适应消弧方法以接地电阻大小、零序电压或负荷电流大小等作为电压消弧和电流消弧法的切换条件，高阻和负荷电流小时用电压消弧法，低阻和负荷电流大时用电流消弧法。
传统无源电流消弧法存在如下缺陷：无法补偿接地故障电流中大幅提高的有功电流分量和谐波电流分量，消弧效果有限。
传统无源电压消弧法存在如下缺陷：投入瞬间对电网冲击大，故障选相错误将造成相间短路，在故障线路阻抗压降大，接地电阻小时甚至增大接地故障电流。另外，消弧装置退出运行时刻，对地电容存储的电荷只能通过三相电压互感器释放，可能导致互感器饱和，从而引发铁磁谐振。
已有柔性电流消弧法存在如下缺陷：对零序电流的测量精度、注入电流的控制精度和对地参数测量精度等要求较高，实现较为复杂。
已有柔性电压消弧法存在如下缺陷：未考虑线路压降影响，消弧原理为控制母线处故障相电压以钳制故障点电压，抑制电弧产生，但在线路末端发生低阻接地故障、线路负荷电流较大时，母线至故障点的线路压降大，若仍控制母线处电压为零不仅无法抑制故障点电压，甚至增加故障点电压，增大故障点电流。
现有的柔性自适应消弧方法存在如下缺陷：电压消弧法仍以故障相母线处电压为控制目标，而非故障点处电压，为规避增大故障点电流的不利影响，则切换至电流消弧法，未从本质上解决电压消弧法存在的问题，未提出在长线路末端发生低阻接地故障，负荷电流较大时仍可精准消弧的电压消弧方法，且电压消弧法投入前均需先进行故障选相。
发明内容
为了弥补现有技术的空白和不足，本发明提出一种配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法，提出故障点电压抑制的电压消弧新方法作为主消弧方法，提出可用于选相的电流消弧新方法作为电压消弧新方法投入前的过渡，实现所提消弧方法自适应不同的接地电阻和故障相。其消弧装置采用三相级联H桥变流器代替消弧线圈，挂接在各相线和地之间。提出基于二次注入的配电网接地故障电压消弧新方法，通过二次注入计算中性点至故障点压降，再调控零序电压至该压降，抑制故障点处电压为零，解决了已有消弧柜和柔性电压消弧技术未考虑故障线路阻抗压降影响，在线路末端发生低阻接地故障、线路负荷电流较大时，可能增大故障点电流的问题。提出可用于选相的柔性电流消弧新方法，作为柔性电压消弧新方法投入前的过渡，防止了二次注入任意电流或电压导致接地故障电流增大，解决了配电网单相接地故障选相难题，推导了接地故障后的零序电压与故障相电源电压的相位关系，通过相位比对选出故障相。最后，提出柔性自适应消弧方法，综合了电压消弧法受对地参数测量精度影响小和柔性电流消弧新方法可用于故障选相的优势，使得所提消弧方法不受故障相和不同接地电阻限制，可适应配电网运行参数的变化。
本发明具体采用以下技术方案：
一种配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法，其特征在于：采用三相级联H桥变流器作为消弧装置，挂接在各相线和地之间；通过二次注入计算中性点至故障点压降，再调控零序电压至该压降，抑制故障点处电压为零；通过接地故障后的零序电压与故障相电源电压的相位关系，通过相位比对选出故障相，并采用可用于选相的柔性电流消弧方法，作为柔性电压消弧方法投入前的过渡。
优选地，包括以下步骤：
步骤S1：将三相星型连接的三相级联H桥多电平变流器的中性点接地，三相独立运行且分别通过电抗器连接至10kV配电网母线的三相线上；
步骤S2：在正常运行时，控制所述三相级联H桥多电平变流器定期向配电网注入电流信号用于检测并存储其等效对地电容值CΣ和泄漏电阻值RΣ，计算得到等效对地导纳YΣ；
步骤S3：在接地故障发生后，利用实时监测的零序电压
Figure BDA0002726498190000031
以及三相电源电压
Figure BDA0002726498190000032
计算得到故障相电源电压
Figure BDA0002726498190000033
通过比对
Figure BDA0002726498190000034
和
Figure BDA0002726498190000035
的相位选出故障相；
步骤S4：利用所述等效对地导纳YΣ和所述故障相电源电压
Figure BDA0002726498190000036
计算得到接地故障全补偿参考电流
Figure BDA0002726498190000037
步骤S5：控制所述三相级联H桥变流器向配电网注入所述接地故障全补偿参考电流
Figure BDA0002726498190000038
期间调整一次补偿电流
Figure BDA0002726498190000039
测量注入电流
Figure BDA00027264981900000310
和相应的零序电压
Figure BDA00027264981900000311
的实际数值；
步骤S6：利用注入电流
Figure BDA00027264981900000317
和零序电压
Figure BDA00027264981900000312
以及对地等效导纳YΣ计算得到中性点至故障点压降
Figure BDA00027264981900000313
步骤S7：控制所述级联H桥变流器向配电网注入电流控制零序电压为所述中性点至故障点压降
Figure BDA00027264981900000314
再逐渐减小调控零序电压目标值直至零，同时迭代计算更新中性点至故障点压降
Figure BDA00027264981900000315
若注入电流
Figure BDA00027264981900000316
成比例变化，则判断为故障已经消失，退出消弧装置；若注入电流
Figure BDA0002726498190000041
不成比例变化，则根据零序电压特征辨别是否为电弧故障，若是则继续注入信号；若不是，则判断为永久性经电阻接地故障，启动选线装置选出故障馈线并隔离。
优选地，步骤S3中所述故障相电源电压
Figure BDA0002726498190000042
的具体计算方法如下：
在配电网三相对地参数平衡的情况下，假设A相发生故障，
Figure BDA0002726498190000043
为三相电源电压幅值的平均值，
Figure BDA0002726498190000044
和
Figure BDA0002726498190000045
分别为故障后零序电压幅值和相位，则故障相电源电压
Figure BDA0002726498190000046
为：
Figure BDA0002726498190000047
其中，
Figure BDA0002726498190000048
为A相电压的相位的反相；∠表示取相位；
在配电网三相对地参数不平衡时，取故障前后零序电压的差值
Figure BDA0002726498190000049
计算故障相电源电压
Figure BDA00027264981900000410
为：
Figure BDA00027264981900000411
其中：
Figure BDA00027264981900000412
为故障前不对称电压，
Figure BDA00027264981900000413
为故障后系统零序电压。
优选地，步骤S6中所述中性点至故障点压降
Figure BDA00027264981900000414
的具体计算方法如下：
Figure BDA00027264981900000415
其中：
Figure BDA00027264981900000416
和
Figure BDA00027264981900000417
为接地故障后变流器首次注入电流和系统零序电压，
Figure BDA00027264981900000418
和
Figure BDA00027264981900000419
为接地故障后变流器二次注入电流和系统零序电压，YΣ为正常运行时监测的系统对地等效导纳。
与现有技术相比，本发明及其优选方案具有以下有益效果：
1、本发明通过分析电流消弧法的工作机理，推导了故障后零序电压与故障相电源电压的相位关系，提出利用故障后零序电压相位、幅值和三相电源电压幅值计算接地故障补偿电流参考值，并通过比对计算所得故障相和测量所得三相电源电压相位选出故障相；
2、本发明通过分析电压消弧法的工作机理，推导了中性点至故障点电压压降的表达式，提出控制零序电压为该压降，进而抑制故障点处电压为零；
3、本发明通过分析配电网络对地参数测量精度对电流消弧法的影响和二次注入任意电流或电压对电压消弧法的影响，提出以电压消弧法为主，以电流消弧方法为电压消弧法投入前过渡的自适应消弧方法；
4、本发明通过分析故障线路故障相负荷电流对中性点至故障点电压压降的影响，提出将负荷电流的动态跟踪与消弧装置退出机制结合。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
图1为本发明实施例带级联H桥变流器的配电网结构原理示意图；
图2为本发明实施例配电网单相接地故障等效电路示意图；
图3为本发明实施例配电网故障点处的等效电路示意图；
图4为本发明实施例一仿真实例配电网接地故障柔性自适应消弧方法的仿真模型示意图；
图5为本发明实施例一仿真实例高阻3000Ω电阻接地时相电源电压负值的相位示意图；
图6为本发明实施例一仿真实例金属性接地时相电源电压负值的相位示意图；
图7为本发明实施例一仿真实例中性点至故障点压降和故障相电源电压波形示意图；
图8为本发明实施例一仿真实例高阻经3000Ω电阻接地时故障电流补偿效果示意图；
图9为本发明实施例一仿真实例低阻经10Ω电阻接地时故障电流补偿效果示意图。
具体实施方式
为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：
本实施例提供了一种配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法，提出故障点电压抑制的电压消弧新方法作为主消弧方法，利用级联H桥变流器在单相接地故障发生后向配电网二次注入补偿电流或二次调控零序电压，根据推导的中性点至故障点压降表达式计算中性点至故障点压降值，通过柔性控制零序电压为该压降，达到故障点电压抑制为零的效果，可实现接地故障点的零电位带电消缺，保证供电可靠性的同时确保人身安全。提出可用于选相的电流消弧新方法作为电压消弧新方法投入前的过渡，防止二次注入任意电流或电压导致接地故障电流增大和误选故障相的问题，利用接地故障后的零序电压与故障相电源电压关系，计算得出二者相位关系，通过比对计算所得故障相电源电压相位与测量所得三相电源电压相位选出故障相，进而用于计算接地补偿电流参考值。最后，综合了电压消弧法受对地参数测量精度影响小和柔性电流消弧新方法可用于故障选相的优势，提出柔性自适应消弧方法，实现所提消弧方法自适应不同的接地电阻、负荷电流和故障相，且受对地参数测量精度影响小。具体包括以下步骤：
步骤S1：将三相星型连接的三相级联H桥多电平变流器的中性点接地，三相独立运行且分别通过电抗器连接至10kV配电网母线的三相线上；
步骤S2：在正常运行时，控制所述三相级联H桥多电平变流器定期向配电网注入电流信号用于检测并存储其等效对地电容值CΣ和泄漏电阻值RΣ，运算得到等效对地导纳YΣ；
步骤S3：在接地故障发生后，利用实时监测的零序电压
Figure BDA0002726498190000061
以及三相电源电压
Figure BDA0002726498190000062
计算得到故障相电源电压
Figure BDA0002726498190000063
通过比对
Figure BDA0002726498190000064
和
Figure BDA0002726498190000065
的相位选出故障相。
步骤S4：利用所述等效对地导纳YΣ和所述故障相电源电压
Figure BDA0002726498190000066
运算得到接地故障全补偿参考电流
Figure BDA0002726498190000067
步骤S5：控制所述三相级联H桥变流器向配电网注入所述接地故障全补偿参考电流
Figure BDA0002726498190000068
期间调整一次补偿电流
Figure BDA0002726498190000069
测量数据
Figure BDA00027264981900000610
和相应的
Figure BDA00027264981900000611
步骤S6：利用所述注入电流
Figure BDA0002726498190000071
和零序电压
Figure BDA0002726498190000072
以及对地等效导纳YΣ运算得到中性点至故障点压降
Figure BDA0002726498190000073
步骤S7：控制所述级联H桥变流器向配电网注入电流控制零序电压为所述中性点至故障点压降
Figure BDA0002726498190000074
再逐渐减小调控零序电压目标值直至零，同时迭代计算更新中性点至故障点压降
Figure BDA0002726498190000075
若注入电流
Figure BDA0002726498190000076
成比例变化，则判断为故障已经消失，退出消弧装置；若注入电流
Figure BDA0002726498190000077
不成比例变化，则根据零序电压特征辨别是否为电弧故障，若是则继续注入信号；若不是，则判断为永久性经电阻接地故障，启动选线装置选出故障馈线并隔离。
以下对本实施例的技术方案从原理角度进行详细说明：
1.可用于选相的电流消弧新方法的原理
带级联H桥变流器的配电网结构原理示意图如图1所示。构建图1所示配电网在单相接地故障时的等效电路图如图2所示。
列写图2中节点D的KCL方程，并将电压和对地参数代入，在变流器未注入电流时可得
Figure BDA0002726498190000078
由式(1)得出故障后零序电压和故障相电源电压负值的幅值和相位关系为：
Figure BDA0002726498190000079
Figure BDA00027264981900000710
由式(2)和式(3)推导出故障后故障相电源电压负值的相位表达式为：
Figure BDA00027264981900000711
由式(4)可得出接地故障补偿电流参考值表达式为：
Figure BDA0002726498190000081
利用变流器向配电网注入式(5)计算的补偿电流，无需再进行故障选相。可利用注入补偿电流后，三相电压的变化趋势选出故障相，相电压减小的为故障相，相电压增大的为非故障相。也可通过比对式(4)计算所得
Figure BDA0002726498190000082
与测量所得
Figure BDA0002726498190000083
选出故障相。
2.故障点处电压抑制的电压消弧新方法的原理
2.1基于零序电压控制的故障点电压抑制原理
图2为中性点不接地配电网A相发生接地故障时零序网络等效电路图，
Figure BDA0002726498190000084
为级联H桥变流器注入电流，
Figure BDA0002726498190000085
为母线处电压，
Figure BDA0002726498190000086
为故障点电压，Zz为线路阻抗，
Figure BDA0002726498190000087
为母线至故障点的线路压降，由图2易知：
Figure BDA0002726498190000088
若将式(6)中的零序电压控制为
Figure BDA0002726498190000089
则故障点电压
Figure BDA00027264981900000810
被钳制为零。
2.2基于相电压控制的故障点电压抑制原理
图3为故障点等效电路图，将故障相母线处电压控制为非零值如
Figure BDA00027264981900000811
将式(7)代入式(6)可得
Figure BDA00027264981900000812
故电压消弧新方法的目标均为控制故障点电压为零。
2.3中性点至故障点压降
Figure BDA00027264981900000813
的求取方法
由图2可知故障电流
Figure BDA00027264981900000814
为
Figure BDA00027264981900000815
对图2的节点D列写KCL方程，得
Figure BDA0002726498190000091
式(9)两边同时除以零序电压
Figure BDA0002726498190000092
得
Figure BDA0002726498190000093
式中，YΣ为系统对地零序导纳。
正常运行时，通过注入法实时监测网络对地零序导纳YΣ，在接地故障后，利用消弧装置注入补偿电流调控零序电压，并测量母线处零序电压
Figure BDA0002726498190000094
和注入电流
Figure BDA0002726498190000095
期间调整一次补偿电流值，得到零序电压和注入电流关系如下：
Figure BDA0002726498190000096
Figure BDA0002726498190000097
联立式(11)和式(12)，解方程组得：
Figure BDA0002726498190000098
控制母线处零序电压
Figure BDA00027264981900000915
为
Figure BDA0002726498190000099
则故障点电压
Figure BDA00027264981900000910
被抑制为零。
Figure BDA00027264981900000911
表达式中的已知量均为测量计算得到，可迭代保存，根据保存的数据构造零序电压控制目标
Figure BDA00027264981900000912
3.柔性自适应消弧方法
3.1柔性自适应消弧方法的原理
提出一种基于电流消弧新方法和电压消弧新方法的柔性自适应消弧新方法，综合了电压与电流消弧新方法的优势，在故障发生的初始时刻，应用式(5)综合运算生成需要注入的补偿电流
Figure BDA00027264981900000913
控制级联H桥变流器向配电网注入补偿电流，即采用电流消弧新方法进行消弧，期间调整一次补偿电流
Figure BDA00027264981900000914
提取测量数据
Figure BDA0002726498190000101
和
Figure BDA0002726498190000102
根据式(13)计算零序电压目标值
Figure BDA0002726498190000103
待
Figure BDA0002726498190000104
计算完成后，切换至电压消弧新方法。
3.2接地故障动态辨识与
Figure BDA0002726498190000105
的动态调整
由图3可知，故障线路母线处至故障点处阻抗ZZ固定，但流过ZZ的负荷电流
Figure BDA0002726498190000106
并非一成不变，则母线处至故障点的压降
Figure BDA0002726498190000107
应随着负荷电流变化，因此零序电压的目标值
Figure BDA0002726498190000108
应动态调整以适应接地故障期间负荷电流的变化。本发明提出将
Figure BDA0002726498190000109
的动态调整与接地故障动态辨识相结合。在接地故障消弧期间，逐渐减小零序电压控制目标值，动态更新
Figure BDA00027264981900001010
的值，同时分析零序电压与零序电流的关系，若故障电弧已经熄灭，根据齐性定理，随着零序电压的变化，零序电流将出现线性变化，则判断为瞬时性接地故障，退出消弧装置；若发生电弧重燃，则零序电流出现非线性变化，此时判断为永久性接地故障，将利用选线装置隔离故障馈线。
为了让一般技术人员更好的理解本发明的技术方案，以下结合一仿真实例对本发明进行进一步介绍。
利用PSCAD软件搭建如图6所示含6条馈线的配电网络仿真模型。配电线路采用Bergeron模型，具体参数如表1所示。根据电力规程，10kV配电线路供电半径一般不超过15km，因此接地故障设置在距离母线13km处。
表1线路参数
Figure BDA00027264981900001011
对图4所示配电网络，故障点设置在节点5，故障馈线的故障相正常运行时的负荷电流幅值取100A，设置A相接地故障，仿真结果如图5～图9所示。
由图5和图6可知，在高阻接地故障时，式(5)计算所得与测量所得的故障相电源电压负值的相位基本重合，验证了公式推导的正确性。在金属性接地故障或低阻接地故障时，式(5)计算所得与测量所得故障相电源电压负值的相位存在误差，原因为金属性或低阻接地故障时，零序电压与相电源电压幅值相等或相近，正切函数在零点附近，计算误差受扰动影响大，但误差在较小范围内，且计算值与故障相测量值接近，与非故障相测量值有明显距离，不影响故障选相的准确性。
由图7可知，式(13)计算电压与测量所得中性点至故障点压降重合，验证了公式推导的正确性；
Figure BDA0002726498190000111
与
Figure BDA0002726498190000112
幅值和相位均存在偏差，原因为未考虑线路阻抗压降的影响。
图8(a)、(b)和图9(a)、(b)分别为精确测量对地参数和未测量对地泄漏电阻、高阻接地故障和低阻接地故障下，电流消弧新方法、电压消弧新方法和已有电压消弧方法的故障电流补偿效果。因目前无法精确测量对地泄漏电阻，故只对图(b)进行分析，由图8(b)和图9(b)可知无论在高阻还是低阻接地故障，电压消弧新方法对故障电流的补偿效果均更佳。
本实施例利用接地故障后零序电压和相电源电压幅值关系计算得到二者相位关系,可通过相位比对选出故障相,解决了配电网单相接地故障选相难题；采用故障中零序电压计算接地故障补偿电流参考值，无需再进行选相，弥补了已有柔性电流消弧法投入前需选相的不足；通过二次注入补偿电流或零序电压计算中性点至故障点压降，抑制故障点处电压为零，成功解决了已有电压消弧法将母线处电压替代故障点处电压导致的增大故障点电流问题；将中性点至故障点压降的动态跟踪与消弧装置退出机制相结合，电流消弧新方法作为电压消弧新方法投入前的过渡，使所提消弧方法能自适应不同接地电阻、故障相和负荷电流变化，且受对地参数测量精度影响小。
本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法，其特征在于：采用三相级联H桥变流器作为消弧装置，挂接在各相线和地之间；通过二次注入计算中性点至故障点压降，再调控零序电压至该压降，抑制故障点处电压为零；通过接地故障后的零序电压与故障相电源电压的相位关系，通过相位比对选出故障相，并采用可用于选相的柔性电流消弧方法，作为柔性电压消弧方法投入前的过渡；
包括以下步骤：
步骤S1：将三相星型连接的三相级联H桥多电平变流器的中性点接地，三相独立运行且分别通过电抗器连接至10kV配电网母线的三相线上；
步骤S2：在正常运行时，控制所述三相级联H桥多电平变流器定期向配电网注入电流信号用于检测并存储其等效对地电容值CΣ和泄漏电阻值RΣ，计算得到等效对地导纳YΣ；
步骤S3：在接地故障发生后，利用实时监测的零序电压
Figure FDA0003188233650000011
以及三相电源电压
Figure FDA0003188233650000012
计算得到故障相电源电压
Figure FDA0003188233650000013
通过比对
Figure FDA0003188233650000014
和
Figure FDA0003188233650000015
的相位选出故障相；
步骤S4：利用所述等效对地导纳YΣ和所述故障相电源电压
Figure FDA0003188233650000016
计算得到接地故障全补偿参考电流
Figure FDA0003188233650000017
步骤S5：控制所述三相级联H桥变流器向配电网注入所述接地故障全补偿参考电流
Figure FDA0003188233650000018
期间调整一次补偿电流
Figure FDA0003188233650000019
测量注入电流
Figure FDA00031882336500000110
和相应的零序电压
Figure FDA00031882336500000111
的实际数值；
步骤S6：利用注入电流
Figure FDA00031882336500000112
和零序电压
Figure FDA00031882336500000113
以及对地等效导纳YΣ计算得到中性点至故障点压降
Figure FDA00031882336500000114
步骤S7：控制所述级联H桥变流器向配电网注入电流控制零序电压为所述中性点至故障点压降
Figure FDA00031882336500000115
再逐渐减小调控零序电压目标值直至零，同时迭代计算更新中性点至故障点压降
Figure FDA00031882336500000116
若注入电流
Figure FDA00031882336500000117
成比例变化，则判断为故障已经消失，退出消弧装置；若注入电流
Figure FDA00031882336500000118
不成比例变化，则根据零序电压特征辨别是否为电弧故障，若是则继续注入信号；若不是，则判断为永久性经电阻接地故障，启动选线装置选出故障馈线并隔离。
2.根据权利要求1所述的配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法，其特征在于：
步骤S3中所述故障相电源电压
Figure FDA0003188233650000021
的具体计算方法如下：
在配电网三相对地参数平衡的情况下，假设A相发生故障，
Figure FDA0003188233650000022
为三相电源电压幅值的平均值，
Figure FDA0003188233650000023
和
Figure FDA0003188233650000024
分别为故障后零序电压幅值和相位，则故障相电源电压
Figure FDA0003188233650000025
为：
Figure FDA0003188233650000026
其中，
Figure FDA0003188233650000027
为A相电压的相位的反相；∠表示取相位；
在配电网三相对地参数不平衡时，取故障前后零序电压的差值
Figure FDA0003188233650000028
计算故障相电源电压
Figure FDA0003188233650000029
为：
Figure FDA00031882336500000210
其中：
Figure FDA00031882336500000211
Figure FDA00031882336500000212
为故障前不对称电压，
Figure FDA00031882336500000213
为故障后系统零序电压。
3.根据权利要求1所述的配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法，其特征在于：
步骤S6中所述中性点至故障点压降
Figure FDA00031882336500000214
的具体计算方法如下：
Figure FDA00031882336500000215
其中：
Figure FDA0003188233650000031
和
Figure FDA0003188233650000032
为接地故障后变流器首次注入电流和系统零序电压，
Figure FDA0003188233650000033
和
Figure FDA0003188233650000034
为接地故障后变流器二次注入电流和系统零序电压，YΣ为正常运行时监测的系统对地等效导纳。
CN202011106164.4A 2020-10-15 2020-10-15 配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法 Active CN112234596B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011106164.4A CN112234596B (zh) 2020-10-15 2020-10-15 配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011106164.4A CN112234596B (zh) 2020-10-15 2020-10-15 配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112234596A CN112234596A (zh) 2021-01-15
CN112234596B true CN112234596B (zh) 2021-11-30

Family

ID=74117692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011106164.4A Active CN112234596B (zh) 2020-10-15 2020-10-15 配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112234596B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113067324B (zh) * 2021-04-01 2022-09-16 福州大学 柔性消弧装置直流侧电压的稳定控制方法
CN113131457B (zh) * 2021-04-16 2022-05-10 福州大学 变流器直流侧无须供电电源的配电网接地故障有源消弧方法
CN113178854B (zh) * 2021-04-27 2023-12-29 福州大学 一种基于主从控制的配电网接地故障柔性分散消弧方法
CN113514730A (zh) * 2021-07-09 2021-10-19 长沙理工大学 基于中性点工频零序电流注入的配电网高阻接地故障选线方法
CN114069585B (zh) * 2021-11-12 2023-07-14 福州大学 配电网单相接地故障柔性融合消弧方法
CN114094562B (zh) * 2021-11-29 2024-03-22 福州大学 配电网单相接地故障柔性消弧退出方法
CN116316514B (zh) * 2023-05-05 2023-09-08 广东信通通信有限公司 带消弧功能的智能断路器及控制方法、配电设备
CN117277248B (zh) * 2023-11-17 2024-02-20 昆明理工大学 一种配电网有源消弧电压-电流转换方法、系统及介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105610147A (zh) * 2016-03-24 2016-05-25 福州大学 一种基于三相级联h桥变流器的配电网接地故障消弧方法
CN111130088A (zh) * 2020-01-07 2020-05-08 福州大学 一种配电网单相接地故障集成化柔性消弧方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105610147A (zh) * 2016-03-24 2016-05-25 福州大学 一种基于三相级联h桥变流器的配电网接地故障消弧方法
CN111130088A (zh) * 2020-01-07 2020-05-08 福州大学 一种配电网单相接地故障集成化柔性消弧方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112234596A (zh) 2021-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112234596B (zh) 配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法
BR112019025557B1 (pt) Método seguro de operação para supressão do arco de redução de tensão da fase de falha de aterramento do sistema de aterramento não eficaz
CN104218563B (zh) 一种中性点经多电平变流器接地的配电网故障消弧方法
CN105322528B (zh) 小电流接地故障有源消弧时注入电流两点计算方法
US20210156928A1 (en) Single-phase-to-ground fault line selection method for distribution lines and computer readable storage medium
CN105610147A (zh) 一种基于三相级联h桥变流器的配电网接地故障消弧方法
Liu et al. Flexible grounding system for single-phase to ground faults in distribution networks: A systematic review of developments
CN112467733A (zh) 一种有功注入全补偿消弧线圈主动退出方法
CN108919056A (zh) 一种基于群体角差的故障判相方法及装置
CN113178854B (zh) 一种基于主从控制的配电网接地故障柔性分散消弧方法
CN110943443A (zh) 基于电容补偿的配电网消弧方法
CN104898029A (zh) 基于有源全补偿消弧控制的相似度单相接地故障选线方法
CN113794191A (zh) 一种配电网接地故障消弧控制方法及系统
CN115291032A (zh) 配电网单相接地故障选线方法、装置、系统及存储介质
Li et al. Analysis and design of flexible arc suppression device based on proportional series lagging control
Chen et al. Two-phase current injection method for single line-to-ground fault arc-suppression with revised STATCOM
CN112769116B (zh) 一种发电厂厂用电系统接地故障有源消弧方法及其装置
CN112881858B (zh) 一种参数不对称配电网单相接地故障选相方法
Ma et al. Active voltage-type arc suppression device for single-line-to-ground fault in distribution networks with consideration of line impedance
CN110086160B (zh) 一种中性点经消弧线圈接地系统的接地故障残流消除方法
Xu et al. Lock-out Algorithm of Active-Intervention-Type Arc Suppression Device Based on ELM
Liu et al. Voltage-type arc suppression method of single-phase-to-ground faults in distribution network considering line impedance
Zhou et al. A current compensation method for single-phase-to-earth fault in distribution networks
Yang et al. A novel zero-residual-current arc suppression method using single-phase voltage source inverter
CN114050564B (zh) 计及网络参数影响的配电网接地故障柔性调控方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant