CN112865059B - 一种适用于链式柔性消弧测量控制的方法及系统 - Google Patents
一种适用于链式柔性消弧测量控制的方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及高压设备领域,公开了一种适用于链式柔性消弧测量控制的方法及系统,应用于配电网,配电网中包括链式变流装置、电抗以及三相电路,电抗与三相电路之间具有一中性点;方法包括:控制链式变流装置输出多个预设的电压,以获取配电网的对地电阻和对地电容;在配电网出现故障时,根据获取的对地电容和对地电阻,控制链式变流装置输出对应的电压,以补偿中性点的电流。本发明的技术方案有益效果在于:本发明提供一种链式柔性消弧测量控制方法及系统,通过控制链式变流装置输出不同的电压,以测量中性点的电流值和电压值,进而获取准确的对地电阻和对地电容,从而实现单相接地故障时的补偿控制。
Description
技术领域
本发明涉及高压设备领域,公开了一种适用于链式柔性消弧测量控制的方法及系统。
背景技术
消弧原理需要用到对地参数计算接地补偿电流,因此如何精确测量和计算接地故障电流是电流消弧方法的关键部分,采用比较多的是间接测量法中的调谐法,但由于条件的限制目前多数文献只是针对对地电容参数的测量,无法对对地电阻进行测量,同时由于对地泄漏电阻很大,因此注入电流和零序电压相差接近于90°,计算泄漏电阻时误差较大。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题,现提供一种适用于链式柔性消弧测量控制的方法及系统。
其中,一种适用于链式柔性消弧测量控制的方法,应用于配电网,所述配电网中包括一链式变流装置、一电抗以及一三相电路,所述链式变流装置、所述电抗以及所述三相电路依次串联,并于所述电抗与所述三相电路之间具有一中性点;
所述适用于链式柔性消弧测量控制的方法包括:
控制所述链式变流装置输出多个预设的电压,以获取所述配电网的对地电阻和对地电容;
在所述配电网出现故障时,根据获取的所述对地电容和所述对地电阻,控制所述链式变流装置输出对应的电压,以补偿所述中性点的电流。
优选的,获取所述对地电阻和对地电容的过程包括:
步骤A1,控制所述链式变流装置输出一预设的第一直流电压,并获取所述中性点当前的第一电流值和第一电压值;
步骤A2,控制所述链式变流装置输出一预设的第二直流电压,并获取所述中性点当前的第二电流值和第二电压值;
步骤A3,根据所述第一电流值、所述第一电压值、所述第二电流值以及所述第二电压值确定所述配电网的对地电阻;
步骤A4,控制所述链式变流装置输出一预设的交流电压,并获取所述中性点当前的第三电流值和第三电压值;
步骤A5,根据所述对地电阻、所述第一电流值、所述第一电压值、所述第二电流值、所述第二电压值、所述第三电流值以及所述第三电压值确定所述配电网的对地电容。
优选的,所述步骤A3采用下述公式:
其中,
R用于表示所述配电网的对地电阻;
U01用于表示所述第一电压值;
U02用于表示所述第二电压值;
优选的,所述步骤A5采用下述公式:
其中,
C用于表示所述配电网的对地电容;
R用于表示所述配电网的对地电阻;
U01用于表示所述第一电压值;
U02用于表示所述第二电压值;
U03用于表示所述第三电压值。
优选的,补偿所述中性点电流的过程包括:
步骤B1,在所述配电网出现故障时,根据零序电压和故障点电压获取故障相电动势;
步骤B2,根据所述故障相电动势、所述对地电容和所述对地电阻,控制所述链式变流装置输出对应的电压,以补偿所述中性点的电流。
一种适用于链式柔性消弧测量控制的系统,应用于配电网,所述配电网中包括一链式变流装置、一电抗以及一三相电路,所述链式变流装置、所述电抗以及所述三相电路依次串联,并于所述电抗与所述三相电路之间具有一中性点;
所述适用于链式柔性消弧测量控制的系统包括:
一获取模块,用于控制所述链式变流装置输出多个预设的电压,以获取所述配电网的对地电阻和对地电容;
一补偿模块,连接所述获取模块,用于在所述配电网出现故障时,根据获取的所述对地电容和所述对地电阻,控制所述链式变流装置输出对应的电压,以补偿所述中性点的电流。
优选的,所述获取模块包括:
一第一控制单元,用于控制链式变流装置分别输出多个预设的电压;
一检测单元,用于获取所述中性点当前的电流值和电压值;
一第二控制单元,分别连接所述第一控制单元和所述检测单元,用于控制所述链式变流装置依次输出预设的第一直流电压、第二直流电压以及交流电压,并依次获取所述中性点对应于所述第一直流电压的第一电流值和第一电压值、所述中性点对应于所述第二直流电压的第二电流值和第二电压值以及所述中性点对应于所述交流电压的第三电流值和第三电压值;
一第一处理单元,连接所述第二控制单元,用于根据所述第一电流值、所述第一电压值、所述第二电流值以及所述第二电压值确定所述配电网的对地电阻;
一第二处理单元,连接所述第二控制单元和所述第一处理单元,用于根据所述对地电阻、所述第一电流值、所述第一电压值、所述第二电流值、所述第二电压值、所述第三电流值以及所述第三电压值确定所述配电网的对地电容。
优选的,所述第一处理单元采用下述公式确定所述配电网的对地电阻:
其中,
R用于表示所述配电网的对地电阻;
U01用于表示所述第一电压值;
U02用于表示所述第二电压值;
优选的,所述第二处理单元采用下述公式确定所述配电网的对地电容:
其中,
C用于表示所述配电网的对地电容;
R用于表示所述配电网的对地电阻;
U01用于表示所述第一电压值;
U02用于表示所述第二电压值;
U03用于表示所述第三电压值。
优选的,所述补偿模块包括:
一获取单元,用于在所述配电网出现故障时,根据零序电压和故障点电压获取故障相电动势;
一补偿单元,连接所述获取单元,用于根据所述故障相电动势、所述对地电容和所述对地电阻,控制所述链式变流装置输出对应的电压,以补偿所述中性点的电流。
本发明的技术方案有益效果在于:本发明提供一种适用于链式柔性消弧测量控制的方法及系统,通过控制链式变流装置输出不同的电压,以测量中性点的电流值和电压值,进而获取准确的对地电阻和对地电容,从而实现单相接地故障时的补偿控制。
附图说明
图1为本发明的优选实施方式中,配电网的结构示意图;
图2为本发明的优选实施方式中,获取对地电阻和对地电容的过程示意图;
图3为本发明的优选实施方式中,配电网中的中性点的等效电路示意图;
图4为本发明的优选实施方式中,补偿中性点的电流的过程示意图;
图5为本发明的优选实施方式中,一种链式柔性消弧测量控制系统的结构示意图;
图6为本发明的优选实施方式中,一种链式柔性消弧测量控制系统中获取模块的结构示意图;
图7为本发明的优选实施方式中,一种链式柔性消弧测量控制系统中补偿模块的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。
本发明提供一种适用于链式柔性消弧测量控制的方法及系统。
其中,一种适用于链式柔性消弧测量控制的方法,应用于配电网,如图1所示,配电网中包括一链式变流装置1、一电抗2以及一三相电路A、B、C,链式变流装置1、电抗2以及三相电路A、B、C依次串联,并于电抗2与三相电路A、B、C之间具有一中性点4;
适用于链式柔性消弧测量控制的方法包括:
控制链式变流装置输出多个预设的电压,以获取配电网的对地电阻和对地电容;
在配电网出现故障时,根据获取的对地电容和对地电阻,控制链式变流装置输出对应的电压,以补偿中性点的电流。
具体地,考虑到现有技术无法准确获取对地电阻进而导致无法在接地故障发生时实现补偿电流的准确控制,本发明提供一种链式柔性消弧测量控制方法,通过控制链式变流装置输出不同的电压,以测量中性点的电流和电压值,进而获取准确的对地电阻和对地电容,从而实现单相接地故障时的补偿控制。
其中,链式变流装置可以为级联式多电平变流器。
如图2所示,本发明优选的实施方式中,获取对地电阻和对地电容的过程包括:
步骤A1,控制链式变流装置输出一预设的第一直流电压,并获取中性点当前的第一电流值和第一电压值;
步骤A2,控制链式变流装置输出一预设的第二直流电压,并获取中性点当前的第二电流值和第二电压值;
步骤A3,根据第一电流值、第一电压值、第二电流值以及第二电压值确定配电网的对地电阻;
步骤A4,控制链式变流装置输出一预设的交流电压,并获取中性点当前的第三电流值和第三电压值;
步骤A5,根据对地电阻、第一电流值、第一电压值、第二电流值、第二电压值、第三电流值以及第三电压值确定配电网的对地电容。
具体地,分析该配电网中的中性点的等效电路如图3所示,由此可见,向中性点注入不同的电压,分别获取对应的电流值,再采用节点电压法即可获取配电网的对地电阻和对地电容。
首先,于步骤A1,控制链式变流装置向中性点注入预设的第一直流电压Um1,同时可以通过电压互感器和霍尔电流器分别获取中性点当前的第一电流和电压U01,此时U01=Um1,此时利用节点电压法可以得到的中性点的电流关系等式为:
其中,
随后,于步骤A2,控制链式变流装置向中性点注入预设的第二直流电压Um2,同时可以通过电压互感器和霍尔电流器分别中性点当前的第二电流和电压U02,此时U02=Um2,此时利用节点电压法可以得到的中性点的电流关系等式为:
其中,
考虑到对地电阻与三相电路中的电阻关系如下:
相应的,本发明优选的实施方式中,对上述公式(1)和(2)进行联立,于步骤A3即可以采用下述公式获取对地电阻:
其中,
R用于表示配电网的对地电阻;
U01用于表示第一电压值;
U02用于表示第二电压值;
进一步地,于步骤A4,控制链式变流装置向中性点注入预设的交流电压Um3=Umsinwt,同时可以通过电压互感器和霍尔电流器分别中性点当前的第三电流和电压U03,此时U03=Um3=Umsinwt,此时利用节点电压法可以得到的中性点的电流关系等式为:
其中,
将公式(5)减去公式(2)可得:
考虑到对地电容与三相电路中的电容关系如下:
C=Ca+Cb+Cc (7)
相应的,本发明优选的实施方式中,步骤A5可采用下述公式:
其中,
C用于表示配电网的对地电容;
R用于表示配电网的对地电阻;
U01用于表示第一电压值;
U02用于表示第二电压值;
U03用于表示第三电压值。
如图4所示,本发明优选的实施方式中,补偿中性点4的电流的过程包括:
步骤B1,在配电网出现故障时,根据零序电压和故障点电压获取故障相电动势;
步骤B2,根据故障相电动势、对地电容和对地电阻,控制链式变流装置输出对应的电压,以补偿中性点4的电流。
具体地,当配电网发生单相接地故障时,中性点会产生一个中性点零序电压该电压可以与链式变流装置输出的电压共同作用于电抗L上,即图1中的2所标注处,由此,通过控制链式变流装置输出的电压与零序电压之间的相角差,就可以实现对中性点零序电流的补偿,也就是说,控制链式变流装置向中性点注入的电流满足如下公式时,可以实现补偿:
其中,
R用于表示配电网的对地电阻;
C用于表示配电网的对地电容。
一种适用于链式柔性消弧测量控制的系统,应用于配电网,配电网中包括一链式变流装置1、一电抗2以及一三相电路A、B、C,链式变流装置1、电抗2以及三相电路A、B、C依次串联,并于电抗2与三相电路A、B、C之间具有一中性点4;
如图5所示,适用于链式柔性消弧测量控制的系统包括:
一获取模块5,用于控制链式变流装置1输出多个预设的电压,以获取配电网的对地电阻和对地电容;
一补偿模块6,连接获取模块5,用于在配电网出现故障时,根据获取的对地电容和对地电阻,控制所述链式变流装置1输出对应的电压,以补偿中性点4的电流。
具体地,本发明还提供一种链式柔性消弧测量控制系统,通过获取模块5,控制链式变流装置1输出不同的电压,以测量获取中性点4的电流和电压值,进而获取准确的对地电阻和对地电容,在通过补偿模块6,根据对地电容和对地电阻,控制链式变流装置1,以实现单相接地故障时的补偿控制。
如图6所示,本发明优选的实施方式中,获取模块5包括:
一第一控制单元51,用于控制链式变流装置1分别输出多个预设的电压;
一检测单元52,用于获取中性点4当前的电流值和电压值;
一第二控制单元53,分别连接第一控制单元51和检测单元52,用于控制链式变流装置1依次输出预设的第一直流电压、第二直流电压以及交流电压,并依次获取中性点4对应于第一直流电压的第一电流值和第一电压值、中性点4对应于第二直流电压的第二电流值和第二电压值以及中性点4对应于交流电压的第三电流值和第三电压值;
一第一处理单元54,连接第二控制单元53,用于根据第一电流值、第一电压值、第二电流值以及第二电压值确定配电网的对地电阻;
一第二处理单元55,连接第二控制单元53和第一处理单元54,用于根据对地电阻、第一电流值、第一电压值、第二电流值、第二电压值、第三电流值以及第三电压值确定配电网的对地电容。
具体地,通过获取模块5中的第一控制单元51、检测单元52、第二控制单元53、第一处理单元54和第二处理单元55,以向中性点4注入不同的电压,从而获取对应的电流值,再采用节点电压法即可获取配电网的对地电阻和对地电容。
本发明优选的实施方式中,第一处理单元54采用下述公式确定配电网的对地电阻:
其中,
R用于表示配电网的对地电阻;
U01用于表示第一电压值;
U02用于表示第二电压值;
本发明优选的实施方式中,第二处理单元55采用下述公式确定配电网的对地电容:
其中,
C用于表示配电网的对地电容;
R用于表示配电网的对地电阻;
U01用于表示第一电压值;
U02用于表示第二电压值;
U03用于表示第三电压值。
如图7所示,本发明优选的实施方式中,补偿模块6包括:
一获取单元61,用于在配电网出现故障时,根据零序电压和故障点电压获取故障相电动势;
一补偿单元62,连接获取单元61,用于根据故障相电动势、对地电容和对地电阻,控制链式变流装置1输出对应的电压,以补偿中性点4的电流。
具体地,通过补偿模块6中的获取单元61,获取配电网出现故障时的故障相电动势,再通过补偿单元62,控制链式变流装置1输出对应的电压,以对中性点4的电流进行补偿。
本发明的技术方案有益效果在于:本发明提供一种适用于链式柔性消弧测量控制的方法及系统,通过控制链式变流装置输出不同的电压,以测量中性点的电流和电压值,进而获取准确的对地电阻和对地电容,从而实现单相接地故障时的补偿控制。
以上仅为本发明较佳的实施方式,并非因此限制本发明的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种适用于链式柔性消弧测量控制的方法,应用于配电网,其特征在于,所述配电网中包括一链式变流装置、一电抗以及一三相电路,所述链式变流装置、所述电抗以及所述三相电路依次串联,并于所述电抗与所述三相电路之间具有一中性点;
所述适用于链式柔性消弧测量控制的方法包括:
控制所述链式变流装置输出多个预设的电压,以获取所述配电网的对地电阻和对地电容;
在所述配电网出现故障时,根据获取的所述对地电容和所述对地电阻,控制所述链式变流装置输出对应的电压,以补偿所述中性点的电流;
获取所述对地电阻和对地电容的过程包括:
步骤A1,控制所述链式变流装置输出一预设的第一直流电压,并获取所述中性点当前的第一电流值和第一电压值;
步骤A2,控制所述链式变流装置输出一预设的第二直流电压,并获取所述中性点当前的第二电流值和第二电压值;
步骤A3,根据所述第一电流值、所述第一电压值、所述第二电流值以及所述第二电压值确定所述配电网的对地电阻;
所述步骤A3采用下述公式:
其中,
R用于表示所述配电网的对地电阻;
U01用于表示所述第一电压值;
U02用于表示所述第二电压值;
步骤A4,控制所述链式变流装置输出一预设的交流电压,并获取所述中性点当前的第三电流值和第三电压值;
步骤A5,根据所述对地电阻、所述第一电流值、所述第一电压值、所述第二电流值、所述第二电压值、所述第三电流值以及所述第三电压值确定所述配电网的对地电容;
所述步骤A5采用下述公式:
其中,
C用于表示所述配电网的对地电容;
R用于表示所述配电网的对地电阻;
U01用于表示所述第一电压值;
U02用于表示所述第二电压值;
U03用于表示所述第三电压值。
2.根据权利要求1所述的适用于链式柔性消弧测量控制的方法,其特征在于,补偿所述中性点电流的过程包括:
步骤B1,在所述配电网出现故障时,根据零序电压和故障点电压获取故障相电动势;
步骤B2,根据所述故障相电动势、所述对地电容和所述对地电阻,控制所述链式变流装置输出对应的电压,以补偿所述中性点的电流。
3.一种适用于链式柔性消弧测量控制的系统,应用于配电网,其特征在于,所述配电网中包括一链式变流装置、一电抗以及一三相电路,所述链式变流装置、所述电抗以及所述三相电路依次串联,并于所述电抗与所述三相电路之间具有一中性点;
所述适用于链式柔性消弧测量控制的系统包括:
一获取模块,用于控制所述链式变流装置输出多个预设的电压,以获取所述配电网的对地电阻和对地电容;
一补偿模块,连接所述获取模块,用于在所述配电网出现故障时,根据获取的所述对地电容和所述对地电阻,控制所述链式变流装置输出对应的电压,以补偿所述中性点的电流;
所述获取模块包括:
一第一控制单元,用于控制链式变流装置分别输出多个预设的电压;
一检测单元,用于获取所述中性点当前的电流值和电压值;
一第二控制单元,分别连接所述第一控制单元和所述检测单元,用于控制所述链式变流装置依次输出预设的第一直流电压、第二直流电压以及交流电压,并依次获取所述中性点对应于所述第一直流电压的第一电流值和第一电压值、所述中性点对应于所述第二直流电压的第二电流值和第二电压值以及所述中性点对应于所述交流电压的第三电流值和第三电压值;
一第一处理单元,连接所述第二控制单元,用于根据所述第一电流值、所述第一电压值、所述第二电流值以及所述第二电压值确定所述配电网的对地电阻;
一第二处理单元,连接所述第二控制单元和所述第一处理单元,用于根据所述对地电阻、所述第一电流值、所述第一电压值、所述第二电流值、所述第二电压值、所述第三电流值以及所述第三电压值确定所述配电网的对地电容;
所述第一处理单元采用下述公式确定所述配电网的对地电阻:
其中,
R用于表示所述配电网的对地电阻;
U01用于表示所述第一电压值;
U02用于表示所述第二电压值;
其中,
C用于表示所述配电网的对地电容;
R用于表示所述配电网的对地电阻;
U01用于表示所述第一电压值;
U02用于表示所述第二电压值;
U03用于表示所述第三电压值。
4.根据权利要求3所述的适用于链式柔性消弧测量控制的系统,其特征在于,所述补偿模块包括:
一获取单元,用于在所述配电网出现故障时,根据零序电压和故障点电压获取故障相电动势;
一补偿单元,连接所述获取单元,用于根据所述故障相电动势、所述对地电容和所述对地电阻,控制所述链式变流装置输出对应的电压,以补偿所述中性点的电流。
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