CN117277248A - 一种配电网有源消弧电压-电流转换方法、系统及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及继电保护技术领域，尤其涉及一种配电网有源消弧电压‑电流转换方法、系统及介质。所述方法包括：在检测到配电网出现单相接地故障时，确定目标故障相；向所述目标故障相注入补偿电流，以减小所述目标故障相的电压；获取注入所述补偿电流过程中的所述目标故障相的当前故障点残流值，以及所述目标故障相的当前零序电压值；根据所述当前故障点残流值确定零序电压临界值，并确定所述零序电压临界值是否大于所述当前零序电压值；若是，停止向目标故障相注入所述补偿电流，向所述配电网的中性点处补偿有源消弧电流，以减小所述配电网的接地点电流。旨在解决如何提升配电网接地故障的消弧方式的适用性的问题。
Description
技术领域
本发明涉及继电保护技术领域，尤其涉及一种配电网有源消弧电压-电流转换方法、系统及介质。
背景技术
在配电网接地故障的消弧的相关技术方案中，根据控制对象的类型可以分为电压型消弧和电流型消弧，电压型消弧是把故障相电压降为零，电流型消弧则是把故障点电流降为零。
对于电压型消弧，其通常适用于高阻故障，对金属性的低阻故障消弧效果不理想；对于电流型消弧，其通常适用于低阻故障，对高阻故障效果不理想。
由于两种消弧方式均存在各自不适用的故障工况，因此，需要一种能够同时适用于高阻故障和低阻故障的方法，来提升配电网接地故障的消弧方式的适用性，从而保障配电网安全、可靠运行。
电力系统自动化期刊的第41卷第8期，其公布了一种适应线路参数及负载变化的配电网柔性优化消弧方法，结合了电压消弧和电流消弧的优点，解决了单一消弧方法的不足，但是，金属性接地故障发生的概率相比于高阻、低阻接地故障低，已公开的方法对于高发的高、低阻接地故障适用性差。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。4
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种配电网有源消弧电压-电流转换方法，旨在解决如何提升配电网接地故障的消弧方式的适用性的问题。
为实现上述目的，本发明提供的一种配电网有源消弧电压-电流转换方法，所述方法包括：
在检测到配电网出现单相接地故障时，确定目标故障相；
向所述目标故障相注入补偿电流，以减小所述目标故障相的电压；
获取注入所述补偿电流过程中的所述目标故障相的当前故障点残流值，以及所述目标故障相的当前零序电压值；
根据所述当前故障点残流值确定零序电压临界值，并确定所述零序电压临界值是否大于所述当前零序电压值；
若是，停止向目标故障相注入所述补偿电流，向所述配电网的中性点处补偿有源消弧电流，以减小所述配电网的接地点电流。
可选地，所述根据所述当前故障点残流值确定零序电压临界值的步骤包括：
确定所述当前故障点残流值和所述故障相发生故障前的初始电压值之间的乘积绝对值；以及，
获取注入所述补偿电流后所述故障点的附加激励电压、预设导纳参数、故障相电动势和母线到故障点之间的线路压降；
根据所述当前故障点残流值、所述初始电压值、所述附加激励电压、所述预设导纳参数、所述故障相电动势和所述线路压降，确定所述零序电压临界值。
可选地，所述补偿电流的电流值为：
其中，为补偿电流，为正常相的B相和C相的对地导纳，为中性点对地导
纳，为有源逆变器对地导纳。
可选地，所述确定目标故障相的步骤包括：
确定各个所述电压值中的最小电压值，将各个所述最小电压值对应的相，确定为所述目标故障相；或者，
获取各相的电压波形的相位差，并确定所述相位差是否符合预设相位差阈值，若否，将所述相位差不符合所述预设相位差阈值的相，确定为目标故障相。
可选地，所述确定目标故障相的步骤之前，还包括：
获取所述配电网中的中性点电压值和母线电压值；
根据所述母线电压值和预设比例系数，确定故障电压阈值；
确定所述中性点电压值是否大于或等于所述故障电压阈值；
若是，判断所述配电网出现所述单相接地故障；
否则，判断所述配电网未出现所述单相接地故障。
本发明公开的方法采用自抗扰控制的电压型消弧用于熄灭配电网频发的高、低阻接地故障电弧，若零序电压持续低于阈值，则判定发生了金属性接地故障，此时投入电流型消弧。本发明公开的方法可对所有类型的接地故障电弧进行主动消弧，解决了现有已公开方法普适性不强的问题。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种配电网有源消弧电压-电流转换系统，其特征在于，应用于如上所述的配电网有源消弧电压-电流转换方法，所述配电网有源消弧电压-电流转换系统包括：
保护启动模块，用于在检测到配电网出现单相接地故障时，确定目标故障相；
电压消弧模块，用于向所述目标故障相注入补偿电流，以减小所述目标故障相的电压，并在所述当前零序电压值小于或等于所述零序电压临界值时停止向目标故障相注入所述补偿电流；
消弧方式切换判别模块，用于获取注入所述补偿电流过程中的所述目标故障相的当前故障点残流值，以及所述目标故障相的当前零序电压值。以及用于根据所述当前故障点残流值确定零序电压临界值，并确定所述零序电压临界值是否大于所述当前零序电压值；
电流消弧模块，用于在所述零序电压临界值大于所述当前零序电压值时，向所述配电网的中性点处补偿有源消弧电流。
可选地，所述配电网有源消弧电压-电流转换系统还包括控制模块，所述控制模块还包括：
电压电流双自抗扰闭环控制模块，用于控制电压消弧的电流大小；
准比例谐振闭环控制模块，用于控制电流消弧的电流大小。
可选地，所述电压消弧模块包括有源逆变装置，所述电压消弧模块通过所述有源逆变装置，向配电网的中性点注入一可调控零序电流，以控制零序回路的点电压与故障相电源电动势大小相等、方向相反。
可选地，所述电流消弧模块包括消弧线圈和等效可控电流源；
其中，所述消弧线圈与所述等效可控电流源并联，所述消弧线圈向所述配电网中补偿工频容性电流，所述等效可控电流源向所述配电网中补偿消弧后的残流有功分量、无功分量以及谐波分量。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有配电网有源消弧电压-电流转换程序，所述配电网有源消弧电压-电流转换程序被处理器执行时实现如上任一项所述的配电网有源消弧电压-电流转换方法的步骤。
本发明实施例提供一种配电网有源消弧电压-电流转换方法、系统及介质，首先采用电压消弧策略对配电网中的目标故障相进行消弧，在这个过程中，通过故障点残流值计算出零序电压临界值后，根据零序电压临界值是否大于零序电压来判断故障相是否处于电压消弧死区，若属于则转而采用电流消弧策略，向配电网的中性点处补偿有源消弧电流，以减小配电网的接地点电流，从而控制接地点故障电流为零，实现电压消弧—电流消弧的自动转换。
附图说明
图1为本发明实施例涉及的配电网有源消弧电压-电流转换系统的硬件运行环境的架构示意图；
图2为根据配电网的实际运行搭建配电网电弧仿真模型；
图3为本发明配电网有源消弧电压-电流转换方法的第一实施例的流程示意图；
图4为本发明实施例涉及的故障相电压和故障点电压的波形示意图；
图5为本发明配电网有源消弧电压-电流转换方法的配电网有源消弧电压-电流转换系统的架构示意图。
图6是电压型双自抗扰结构控制框图；
图7是电流型闭环控制框图。
具体实施方式
我国配电网广泛采用谐振接地，当发生单相接地故障时，消弧线圈可以补偿故障点的容性电流，实现配电网故障隔离与自愈。但随着城市配电网电缆线路的逐渐增多，单相接地故障电流剧增，电弧难以熄灭，从而造成相间短路，导致故障进一步扩大；且大量的电力电子设备以及非线性负载被广泛应用于配电网中，使得故障电流中不仅含有工频容性分量，还含有一部分有功分量及谐波分量，对于此部分分量，目前的消弧线圈无法补偿，故诞生了有源消弧技术。根据控制目标不同，有源消弧技术可以分为电流型消弧和电压型消弧，电流型消弧的目标是控制故障点电流为零，电压型消弧是控制故障相电压为零，从而使得电弧熄灭。
有源电流型消弧是通过向中性点注入电流，将故障点电流限制为零。目前的电流型消弧采用零序电压计算补偿电流，对金属性接地、低阻接地故障消弧效果较好。然而在对地参数测量不精确的情况下，接地故障残流较大，对接地故障电流的谐波分量进行补偿时，谐波电流提取较为困难，其无法抑制间歇性电弧故障，高阻接地故障时，其补偿效果较差。有源电压型消弧主要是利用有源逆变器往配电网中性点注入一个可以调控的零序电流去控制零序回路的点电压，使得零序电压与故障相电源电动势大小相等、方向相反，从而使故障相电压为零。此方法对高阻接地以及间歇性电弧故障消弧效果较好，然而当接地点过渡电阻远小于故障点到母线之间的阻抗情况下，接地故障电流受负荷电流大小影响，采用电压消弧会使得故障点电流不降反增。
基于上述两种消弧方法的优缺点，本发明提出一种配电网有源消弧电压-电流转换方法。利用母线零序电压与接地点故障残流的关系，以零序电压作为转换消弧条件，首先投入电压型消弧，当通过零序电压判断电压型消弧出现电压死区时，则切换为电流型消弧，最终实现故障点电弧可靠熄灭。
本申请首先采用电压消弧策略对配电网中的目标故障相进行消弧，在这个过程中，通过故障点残流值计算出零序电压临界值后，根据零序电压临界值是否大于零序电压来判断故障相是否处于电压消弧死区，若属于则转而采用电流消弧策略，向配电网的中性点处补偿有源消弧电流，以减小配电网的接地点电流，从而控制接地点故障电流为零，实现电压消弧—电流消弧的自动转换。
为了更好地理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
作为一种实现方案，图1为本发明实施例方案涉及的配电网有源消弧电压-电流转换系统的硬件运行环境的架构示意图。
如图1所示，该配电网有源消弧电压-电流转换系统可以包括：处理器1001，例如CPU，存储器1005，用户接口1003，网络接口1004，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器（non-volatile memory），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的配电网有源消弧电压-电流转换系统架构并不构成对配电网有源消弧电压-电流转换系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及配电网有源消弧电压-电流转换程序。其中，操作系统是管理和控制配电网有源消弧电压-电流转换系统的硬件和软件资源的程序，配电网有源消弧电压-电流转换程序以及其他软件或程序的运行。
在图1所示的配电网有源消弧电压-电流转换系统中，用户接口1003主要用于连接终端，与终端进行数据通信；网络接口1004主要用于后台服务器，与后台服务器进行数据通信；处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的配电网有源消弧电压-电流转换程序。
在本实施例中，配电网有源消弧电压-电流转换系统包括：存储器1005、处理器1001及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的配电网有源消弧电压-电流转换程序，其中：
处理器1001调用存储器1005中存储的配电网有源消弧电压-电流转换程序时，执行以下操作：
在检测到配电网出现单相接地故障时，确定目标故障相；
向所述目标故障相注入补偿电流，以减小所述目标故障相的电压；
获取注入所述补偿电流过程中的所述目标故障相的当前故障点残流值，以及所述目标故障相的当前零序电压值；
根据所述当前故障点残流值确定零序电压临界值，并确定所述零序电压临界值是否大于所述当前零序电压值；
若是，停止向目标故障相注入所述补偿电流，向所述配电网的中性点处补偿有源消弧电流，以减小所述配电网的接地点电流。
处理器1001调用存储器1005中存储的配电网有源消弧电压-电流转换程序时，执行以下操作：
确定所述当前故障点残流值和所述故障相发生故障前的初始电压值之间的乘积绝对值；以及，
获取注入所述补偿电流后所述故障点的附加激励电压、预设导纳参数、故障相电动势和母线到故障点之间的线路压降；
根据所述当前故障点残流值、所述初始电压值、所述附加激励电压、所述预设导纳参数、所述故障相电动势和所述线路压降，确定所述零序电压临界值。
处理器1001调用存储器1005中存储的配电网有源消弧电压-电流转换程序时，执行以下操作：
确定各个所述电压值中的最小电压值，将各个所述最小电压值对应的相，确定为所述目标故障相；或者，
获取各相的电压波形的相位差，并确定所述相位差是否符合预设相位差阈值，若否，将所述相位差不符合所述预设相位差阈值的相，确定为目标故障相。
处理器1001调用存储器1005中存储的配电网有源消弧电压-电流转换程序时，执行以下操作：
获取所述配电网中的中性点电压值和母线电压值；
根据所述母线电压值和预设比例系数，确定故障电压阈值；
确定所述中性点电压值是否大于或等于所述故障电压阈值；
若是，判断所述配电网出现所述单相接地故障；
否则，判断所述配电网未出现所述单相接地故障。
基于上述基于继电保护技术的配电网有源消弧电压-电流转换系统的硬件架构，提出本发明配电网有源消弧电压-电流转换方法的实施例。
第一实施例
参照图2，根据配电网的实际运行搭建配电网电弧仿真模型。首先利用PSCAD/EMTDC建立如图2所示的配电网仿真模型，110kV/10kV的变电所共有六回出线，架空线路有4条，分别是L1=14km、L2=15km、L4=14km、L6=12km，纯电缆线路有2条，分别是L3=15km、L5=15km。其中，架空线路的正序阻抗为：R1=0.45Ω/km，L1=1.172mH/km，C1=6.1nF/km，零序阻抗为：R0=0.7Ω/km，L0=3.91mH/km，C0=3.8nF/km；电缆馈线的正序阻抗为： R1=0.075Ω/km，L1=0.254mH/km，C1=318nF/km，零序阻抗为：R0=0.102Ω/km，L0=0.892mH/km，C0=212nF/km。该配电系统的中性点经消弧线圈并联有源逆变装置接地，并在仿真模型中设置单相接地故障，故障点设置在馈线L1距离首段母线10km处。设置配电网馈线L3在0.525s时发生单相接地故障，故障点距离母线8km，2个工频周期后（0.565s）投入有源消弧装置，通过电压型消弧方法与电流型消弧方法相结合切换，实现可靠消弧。
参照图3，在本实施例中，所述配电网有源消弧电压-电流转换方法包括以下步骤：
步骤S10，在检测到配电网出现单相接地故障时，确定目标故障相；
在本实施例中，配电网中有多个相，配电网有源消弧电压-电流转换系统（下简称为消弧系统）在检测到配电网中出现单相接地故障时，确定出配电网中的目标故障相。
可选地，对于如何检测到配电网出现单相接地故障，消弧系统获取配电网中的中性点电压值和母线电压值，根据母线电压值和预设比例系数，确定故障电压阈值，确定中性点电压值是否大于或等于故障电压阈值，若是，则判断配电网出现所述单相接地故障，否则，判断所述配电网未出现所述单相接地故障。
作为一种可选实施方式，消弧系统通过电压采集装置采集母线处的电压，得到母线电压值，母线电压值用于确定故障电压阈值，根据母线电压值和预设比例系数，计算故障电压阈值。可选地，故障电压阈值=母线电压值*预设比例系数。在确定出故障电压阈值之后，比较中性点电压值和故障电压阈值之间的大小关系，若中性点电压值大于或等于故障电压阈值，则判断配电网出现单相接地故障，否则判断配电网未出现单相接地故障。
示例性地，设母线电压值为Um，中性点电压值为U0，预设比例系数为15%。
若U0≥15%Um，则线路发生单相接地故障；
若U0＜15%Um，则线路没有发生单相接地故障。
作为一可选实施方式，对于如何确定目标故障相，可以采用以下几种方式：
一、确定各个所述电压值中的最小电压值，将各个所述最小电压值对应的相，确定为所述目标故障相；
对于配电网而言，正常情况下其相电压通常都是相同的，如果某一相出现了故障，则该相的电压会低于其他几相。
示例性地，假设配电网系统包括A相、B相和C相，通过测压装置测量得到的电压值分别为：A相电压：220V；B相电压：220V； C相电压：218.74V。则可以确定C相为目标故障相。
二、获取各相的电压波形的相位差，并确定所述相位差是否符合预设相位差阈值，若否，将相位差不符合预设相位差阈值的相，确定为目标故障相。
对于配电网而言，正常情况下各相的电压波形的相位差都是稳定且相近一个数值（即预设相位差阈值），如果某一相出现了故障，则该相的电压波形的相位差会偏离该数值。
可选地，预设相位差阈值可以为120度，通过示波器获取到某一相电压波形的相位差偏离120度，则确定该相为目标故障相。
步骤S20，向所述目标故障相注入补偿电流，以减小所述目标故障相的电压；
步骤S30，获取注入所述补偿电流过程中的所述故障相的当前故障点残流值，以及当前零序电压值；
在本实施例中，在确定出目标故障相之后，消弧系统首先采用电压消弧的方式，向目标故障相注入补偿电流，以尽可能地减小目标故障相的电压，使故障相电压趋近于零。并在这个过程中，消弧系统实时监测并获取补偿电流过程中的故障相的当前故障点残流值，以及当前的零序电压值，这一步的目的是判断电压消弧过程中是否出现了死区。
作为一可选实施方式，向目标故障相注入的补偿电流的电流值，可以参考下式：
其中，假设配电网包括A、B、C三相，A为故障相，为补偿电流，为正常相的B
相和C相的对地导纳，为中性点对地导纳，为有源逆变器对地导纳，E A 为A相的电动势，E B 为B相的电动势，E C 为C相的电动势。
进一步的，，，，，，为电压角频率，、、分别为A相、B相和C相的电容，为中性点电感，为有源逆变
器对地电感。
步骤S40，根据所述当前故障点残流值确定零序电压临界值，以及确定所述零序电压临界值是否大于所述当前零序电压值；
在本实施例中，在获取补偿电流过程中的故障相的当前故障点残流值，以及当前的零序电压值之后，根据当前故障点残流值和当前零序电压值对配电网在消弧过程中是否出现死区作判断。具体来说，根据当前故障点残流值确定零序电压临界值，再判断当前零序电压值是否小于或等于零序电压临界值，若小于或等于，则判断出现死区。
作为一可选实施方式，对于如何根据当前故障点残流值确定零序电压临界值。首先确定所述当前故障点残流值和所述故障相发生故障前的初始电压值之间的乘积绝对值，以及获取所述故障相发生故障前的初始电压值、注入所述补偿电流后所述故障点的附加激励电压、预设导纳参数、故障相电动势和母线到故障点之间的线路压降。然后，根据所述当前故障点残流值、所述初始电压值、所述附加激励电压、所述预设导纳参数、所述故障相电动势和所述线路压降，确定所述零序电压临界值。
示例性地，设当前故障点残流值，当前零序电压/>，初始电压值/>，附加激励电压/>，预设导纳参数为/>、/>，故障相电动势和母线到故障点之间的线路压降为Z，故障相电动势为/>。
电压消弧注入电流后故障点残流/>与零序电压/>的关系为范围表达式如下：
由于正常运行时线路压降不超过5%，即，在确定残余电流小于5A情况下，求出零序电压临界值/>，作为电压型消弧和电流型消弧的转换条件，其表达式为：
若出现消弧死区，则会出现零序电压临界值大于当前零序电压/>的情形，即。
步骤S50，若是，停止向目标故障相注入所述补偿电流，向所述配电网的中性点处补偿有源消弧电流，以减小所述配电网的接地点电流。
在本实施例中，在判断出现电压消弧死区时，则停止向目标故障相注入补偿电流，转而采用电流消弧策略，向配电网的中性点处补偿有源消弧电流，以减小配电网的接地点电流，从而控制接地点故障电流为零。
示例性地，参照图4，图4示出的是消弧系统在消弧过程中采用电压消弧策略和电流消弧策略过程中，故障相电压和故障点电压的波形示意图。
在本实施例提供的技术方案中，首先采用电压消弧策略对配电网中的目标故障相进行消弧，在这个过程中，通过故障点残流值计算出零序电压临界值后，根据零序电压临界值是否大于零序电压来判断故障相是否处于电压消弧死区，若属于则转而采用电流消弧策略，向配电网的中性点处补偿有源消弧电流，以减小配电网的接地点电流，从而控制接地点故障电流为零，实现电压消弧—电流消弧的自动转换。
第二实施例
参照图5，本实施例还提出一种配电网有源消弧电压-电流转换系统，该系统可运行第一实施例中所记载的内容，所述配电网有源消弧电压-电流转换系统包括：
保护启动模块100，用于在检测到配电网出现单相接地故障时，确定目标故障相；
电压消弧模块200，用于向所述目标故障相注入补偿电流，以减小所述目标故障相的电压，并在所述当前零序电压值小于或等于所述零序电压临界值时停止向目标故障相注入所述补偿电流；
消弧方式切换判别模块300，用于获取注入所述补偿电流过程中的所述目标故障相的当前故障点残流值，以及所述目标故障相的当前零序电压值。以及用于根据所述当前故障点残流值确定零序电压临界值，并确定所述零序电压临界值是否大于所述当前零序电压值；
电流消弧模块400，用于在所述零序电压临界值大于所述当前零序电压值时，向所述配电网的中性点处补偿有源消弧电流。
作为一可选实施方式，所述配电网有源消弧电压-电流转换系统还包括控制模块500，所述控制模块还包括：
电压电流双自抗扰闭环控制模块，用于控制电压消弧的电流大小；
准比例谐振闭环控制模块，用于控制电流消弧的电流大小。
其中，电压电流双自抗扰闭环控制模块中包括电流内环传递函数和电压外环传递
函数。电流内环传递函数的表达式如下：
其中，内环自抗扰控制器传递函数，=，为逆变器比例系数；为注入电流与输出电压的传递函数，；为注入电流与中
性点电压的传递函数；
其中，为等效的三相对地泄露电阻，为等效的三相对地电容，是由拉式变换
将一个有实数变数的函数转换为一个变数为复数的函数；为消弧线圈，为过渡电阻。
电压外环传递函数的表达式如下：
其中，为内环自抗扰控制器传递函数，为电流内环的传递函数，为注入电流与中性点电压的传递函数。
作为一可选实施方式，电压消弧模块200包括有源逆变装置，电压消弧模块200通过有源逆变装置，向配电网的中性点注入一可调控零序电流，以控制零序回路的点电压与故障相电源电动势大小相等、方向相反。
作为一可选实施方式，所述电流消弧模块400包括消弧线圈和等效可控电流源；
其中，所述消弧线圈与所述等效可控电流源并联，所述消弧线圈向所述配电网中补偿工频容性电流，等效可控电流源向所述配电网中补偿消弧后的残流有功分量、无功分量以及谐波分量。
此外，本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。该计算机程序包括程序指令，计算机程序可以存储于一存储介质中，该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被配电网有源消弧电压-电流转换系统中的至少一个处理器执行，以实现上述方法的实施例的流程步骤。
因此，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有配电网有源消弧电压-电流转换程序，所述配电网有源消弧电压-电流转换程序被处理器执行时实现如上实施例所述的配电网有源消弧电压-电流转换方法的各个步骤。
其中，所述计算机可读存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。
需要说明的是，由于本申请实施例提供的存储介质，为实施本申请实施例的方法所采用的存储介质，故而基于本申请实施例所介绍的方法，本领域所属人员能够了解该存储介质的具体结构及变形，故而在此不再赘述。凡是本申请实施例的方法所采用的存储介质都属于本申请所欲保护的范围。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种配电网有源消弧电压-电流转换方法，其特征在于，所述配电网有源消弧电压-电流转换方法包括以下步骤：
在检测到配电网出现单相接地故障时，确定目标故障相；
向所述目标故障相注入补偿电流，以减小所述目标故障相的电压；
获取注入所述补偿电流过程中的所述目标故障相的当前故障点残流值，以及所述目标故障相的当前零序电压值；
根据所述当前故障点残流值确定零序电压临界值，并确定所述零序电压临界值是否大于所述当前零序电压值；
若是，停止向目标故障相注入所述补偿电流，向所述配电网的中性点处补偿有源消弧电流，以减小所述配电网的接地点电流。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前故障点残流值确定零序电压临界值的步骤包括：
确定所述当前故障点残流值和所述故障相发生故障前的初始电压值之间的乘积绝对值；以及，
获取注入所述补偿电流后所述故障点的附加激励电压、预设导纳参数、故障相电动势和母线到故障点之间的线路压降；
根据所述当前故障点残流值、所述初始电压值、所述附加激励电压、所述预设导纳参数、所述故障相电动势和所述线路压降，确定所述零序电压临界值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述补偿电流的电流值为：
；
其中，为补偿电流，/>为正常相的B相和C相的对地导纳，/>为中性点对地导纳，为有源逆变器对地导纳，E A 为A相的电动势，E B 为B相的电动势，E C 为C相的电动势。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定目标故障相的步骤包括：
确定各个所述电压值中的最小电压值，将各个所述最小电压值对应的相，确定为所述目标故障相；
或者，获取各相的电压波形的相位差，并确定所述相位差是否符合预设相位差阈值，若否，将所述相位差不符合所述预设相位差阈值的相，确定为目标故障相。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定目标故障相的步骤之前，还包括：
获取所述配电网中的中性点电压值和母线电压值；
根据所述母线电压值和预设比例系数，确定故障电压阈值；
确定所述中性点电压值是否大于或等于所述故障电压阈值；
若是，判断所述配电网出现所述单相接地故障；
否则，判断所述配电网未出现所述单相接地故障。
6.一种配电网有源消弧电压-电流转换系统，其特征在于，应用于如权利要求1至5任一项所述的配电网有源消弧电压-电流转换方法，所述配电网有源消弧电压-电流转换系统包括：
保护启动模块，用于在检测到配电网出现单相接地故障时，确定目标故障相；
电压消弧模块，用于向所述目标故障相注入补偿电流，以减小所述目标故障相的电压，并在所述当前零序电压值小于或等于所述零序电压临界值时停止向目标故障相注入所述补偿电流；
消弧方式切换判别模块，用于获取注入所述补偿电流过程中的所述目标故障相的当前故障点残流值，以及所述目标故障相的当前零序电压值；以及用于根据所述当前故障点残流值确定零序电压临界值，并确定所述零序电压临界值是否大于所述当前零序电压值；
电流消弧模块，用于在所述零序电压临界值大于所述当前零序电压值时，向所述配电网的中性点处补偿有源消弧电流。
7.如权利要求6所述的配电网有源消弧电压-电流转换系统，其特征在于，所述配电网有源消弧电压-电流转换系统还包括控制模块，所述控制模块还包括：
电压电流双自抗扰闭环控制模块，用于控制电压消弧的电流大小；
准比例谐振闭环控制模块，用于控制电流消弧的电流大小。
8.如权利要求6所述的配电网有源消弧电压-电流转换系统，其特征在于，所述电压消弧模块包括有源逆变装置，所述电压消弧模块通过所述有源逆变装置，向配电网的中性点注入一可调控零序电流，以控制零序回路的点电压与故障相电源电动势大小相等、方向相反。
9.如权利要求6所述的配电网有源消弧电压-电流转换系统，其特征在于，所述电流消弧模块包括消弧线圈和等效可控电流源；
其中，所述消弧线圈与所述等效可控电流源并联，所述消弧线圈向所述配电网中补偿工频容性电流，所述等效可控电流源向所述配电网中补偿消弧后的残流有功分量、无功分量以及谐波分量。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有配电网有源消弧电压-电流转换程序，所述配电网有源消弧电压-电流转换程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的配电网有源消弧电压-电流转换方法的步骤。
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Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101075737A (zh) * | 2007-06-14 | 2007-11-21 | 思源电气股份有限公司 | 可实现补偿电流大范围的连续可调的消弧线圈 |
| CN101212138A (zh) * | 2006-12-25 | 2008-07-02 | 万达集团股份有限公司 | 调容式自动补偿消弧线圈 |
| CN101291054A (zh) * | 2008-06-11 | 2008-10-22 | 刘树祥 | 电力系统接地故障残流诊断保护方法 |
| CN102074950A (zh) * | 2011-01-13 | 2011-05-25 | 长沙理工大学 | 一种配电网接地故障消弧和保护方法 |
| CN102130450A (zh) * | 2011-03-22 | 2011-07-20 | 江苏省电力试验研究院有限公司 | 配电网单相接地故障分布式补偿方法 |
| CN102638033A (zh) * | 2012-04-19 | 2012-08-15 | 刘宝稳 | 一种消弧线圈综合控制方法 |
| CN103199520A (zh) * | 2013-04-01 | 2013-07-10 | 山东电力集团公司电力科学研究院 | 风电场多台消弧线圈的并联运行控制方法 |
| CN103368167A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-10-23 | 刘宝稳 | 一种单相接地故障基波电流全补偿装置与方法 |
| WO2014063666A2 (en) * | 2012-10-25 | 2014-05-01 | Ege, Spol. S R.O. | Method of controlling an apparatus compensating ground fault currents for compensating for fault currents in an n-phase distribution system |
| DE102012112480A1 (de) * | 2012-07-04 | 2014-05-22 | Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg | Gekapselte, blitzstromtragfähige und folgestrombegrenzende Überspannungsschutzeinrichtung mit mindestens einer Funkenstrecke |
| CN105322528A (zh) * | 2014-06-30 | 2016-02-10 | 中国石油大学(华东) | 小电流接地故障有源消弧时注入电流两点计算方法 |
| CN106602540A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-04-26 | 国网山东省电力公司莱芜供电公司 | 一种适用于中压配电网单相接地故障的有源电压消弧法 |
| EP3657620A1 (en) * | 2018-11-21 | 2020-05-27 | ABB Schweiz AG | Method and apparatus for controlling arc suppression device |
| CN112234596A (zh) * | 2020-10-15 | 2021-01-15 | 福州大学 | 配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法 |
| CN112260249A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-01-22 | 西安工程大学 | 一种配电网单相接地故障柔性消弧方法 |
| CN112271714A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-26 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种配电网接地故障消弧切换方法及系统 |
-
2023
- 2023-11-17 CN CN202311532461.9A patent/CN117277248B/zh active Active
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101212138A (zh) * | 2006-12-25 | 2008-07-02 | 万达集团股份有限公司 | 调容式自动补偿消弧线圈 |
| CN101075737A (zh) * | 2007-06-14 | 2007-11-21 | 思源电气股份有限公司 | 可实现补偿电流大范围的连续可调的消弧线圈 |
| CN101291054A (zh) * | 2008-06-11 | 2008-10-22 | 刘树祥 | 电力系统接地故障残流诊断保护方法 |
| CN102074950A (zh) * | 2011-01-13 | 2011-05-25 | 长沙理工大学 | 一种配电网接地故障消弧和保护方法 |
| CN102130450A (zh) * | 2011-03-22 | 2011-07-20 | 江苏省电力试验研究院有限公司 | 配电网单相接地故障分布式补偿方法 |
| CN102638033A (zh) * | 2012-04-19 | 2012-08-15 | 刘宝稳 | 一种消弧线圈综合控制方法 |
| DE102012112480A1 (de) * | 2012-07-04 | 2014-05-22 | Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg | Gekapselte, blitzstromtragfähige und folgestrombegrenzende Überspannungsschutzeinrichtung mit mindestens einer Funkenstrecke |
| WO2014063666A2 (en) * | 2012-10-25 | 2014-05-01 | Ege, Spol. S R.O. | Method of controlling an apparatus compensating ground fault currents for compensating for fault currents in an n-phase distribution system |
| CN103199520A (zh) * | 2013-04-01 | 2013-07-10 | 山东电力集团公司电力科学研究院 | 风电场多台消弧线圈的并联运行控制方法 |
| CN103368167A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-10-23 | 刘宝稳 | 一种单相接地故障基波电流全补偿装置与方法 |
| CN105322528A (zh) * | 2014-06-30 | 2016-02-10 | 中国石油大学(华东) | 小电流接地故障有源消弧时注入电流两点计算方法 |
| CN106602540A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-04-26 | 国网山东省电力公司莱芜供电公司 | 一种适用于中压配电网单相接地故障的有源电压消弧法 |
| EP3657620A1 (en) * | 2018-11-21 | 2020-05-27 | ABB Schweiz AG | Method and apparatus for controlling arc suppression device |
| CN112271714A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-26 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种配电网接地故障消弧切换方法及系统 |
| CN112234596A (zh) * | 2020-10-15 | 2021-01-15 | 福州大学 | 配电网单相接地故障柔性自适应消弧方法 |
| CN112260249A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-01-22 | 西安工程大学 | 一种配电网单相接地故障柔性消弧方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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