CN204905858U - 一种配电网零序电压柔性控制接地消弧装置 - Google Patents

Abstract

一种配电网零序电压柔性控制接地消弧装置，包括一接地消弧装置，其包括依次电连接的整流电路、制动电路、逆变电路和输出滤波器，整流电路和制动电路之间还并联有一直流侧电容；一接地变压器，原边连接于所述配电网、副边连接于所述接地消弧装置的整流电路；一消弧线圈，并联于所述配电网中性点和地之间；一注入变压器，原边连接于所述配电网中性点、副边连接于所述接地消弧装置的输出滤波器；还包括一控制电路用于驱动所述接地消弧装置的逆变电路。本实用新型通过向中性点注入一个相位、幅值可控的零序电流，实现对零序电压的控制，能够有效地钳制故障点电压到零，抑制故障电流；且响应速度快、灵敏度高、造价低。

Description

一种配电网零序电压柔性控制接地消弧装置

技术领域

本实用新型涉及一种配电网零序电压柔性控制接地消弧装置。

背景技术

我国配电网一般采用中性点不直接接地、而是经消弧线圈或经电阻接地等中线点非有效接地的方式。配电网易发生单相接地故障，从而产生故障电弧，如电弧不能熄灭，会引起停电事故。

影响接地故障电弧消除的因素有：故障电流、间歇电弧过电压(包括故障相电压的恢复初速度、恢复时间与幅值)。故障电流越小，介质损伤越小，越有利于故障电弧消除；故障相电压的恢复初速度越慢、恢复时间越长、幅值越小，越难重新击穿绝缘介质，阻止电弧重燃，越有利于故障电弧消除。

传统的单相接地故障电弧消除方式主要分为两种：一种是通过预调式消弧线圈补偿接地故障残流，减小介质损耗，抑制发生故障相恢复电压的上升速度，减低故障建弧率；一种是在发生接地故障时投切电阻增大系统的零序阻抗，减小故障电压，促进故障电弧消除。但以上方式都只能补偿故障点的无功残流，不能补偿有功电流，电弧消除效果具有局限性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种配电网零序电压柔性控制接地消弧装置，解决了配电网接地故障电流不能快速可靠抑制的难题，其可在配电网接地故障发生时，迅速向中性点注入零序电流，控制零序电压，抑制故障点电压到零，实现瞬时故障可靠消弧。

解决上述技术问题，本实用新型采用以下的技术方案：

一种配电网零序电压柔性控制接地消弧装置，其特征是包括：

一接地消弧装置，包括依次电连接的整流电路、制动电路、逆变电路和输出滤波器，整流电路和制动电路之间还并联有一直流侧电容；

一接地变压器，原边连接于所述配电网、副边连接于所述接地消弧装置的整流电路；

一消弧线圈，并联于所述配电网中性点和地之间；

一注入变压器，原边连接于所述配电网中性点、副边连接于所述接地消弧装置的输出滤波器；

一控制电路，包括分别与DSP控制器连接的第一信号处理电路、第二信号处理电路、控制计算机和驱动板，所述的信号处理电路还分别连接于所述的控制计算机，第一信号处理电路、第二信号处理电路分别用于接收配电网的电压和电流值，驱动板用于驱动所述接地消弧装置的逆变电路。

所述的整流电路为三相桥式不可控整流电路。

所述的直流侧电容为多个相并联的电容。

所述的制动电路由一IGBT管和制动电阻串联组成，控制器采用滞回电压比较器，制动电阻的功率为所述逆变电路容量的一半。

所述的逆变电路为单相电压型逆变器，其内部集成有两个IGBT，IGBT与一个二极管反向并联，逆变电路内置有一驱动模块用以发出PWM脉冲控制IGBT的开通和关断。

所述的输出滤波器为LC并联低通输出滤波器。

所述的消弧线圈为离线可调式固定档位消弧线圈。

与现有技术相比，本实用新型工具有如下优点：

本实用新型通过向中性点注入一个相位、幅值可控的零序电流，实现对零序电压的控制，能够有效地钳制故障点电压到零，抑制故障电流；且响应速度快、灵敏度高、造价低，可以实现瞬时接地故障快速、可靠灭弧。

附图说明

图1为本实用新型的组成结构示意图；

图2为本实用新型直流侧电容的连接示意图；

图3为本实用新型的控制流程图。

图中：1-整流电路，2-制动电路，3-逆变电路，4-输出滤波器，5-接地变压器，6-注入变压器，7-消弧线圈，8-DSP控制器，9-驱动板，10-第一信号处理电路，11-第二信号处理电路，12-控制计算机，13-配电网。

具体实施方式

下面结合附图用实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1、2所示，本实用新型的配电网零序电压柔性控制接地消弧装置实施例，包括：一接地消弧装置，其由依次电连接的整流电路1、制动电路2、逆变电路3和输出滤波器4组成，整流电路1和制动电路2之间还并联有一直流侧电容；

一接地变压器5，原边三相的一端分别连接配电网13的三相、另一端则连接至配电网13中性点；副边三相的一端为引出的中性点、另一端则分别连接至接地消弧装置的整流电路1的三个输入端；

一消弧线圈7，其两端分别连接配电网13中性点和接地，也即与连接配电网中性点和接地点的线路并联；

一注入变压器6，原边的两端分别连接于配电网中性点和接地、副边的两端则连接接地消弧装置输出滤波器4的输出端；

一控制电路，包括分别与一DSP控制器8连接的第一信号处理电路10、第二信号处理电路11、控制计算机12和驱动板9，信号处理电路用于接收配电网13的电压和电流值，驱动板9用于驱动接地消弧装置的逆变电路3。

整流电路1为三相桥式不可控整流电路、直流侧电容为多个相并联的电容、制动电路2由一IGBT管和制动电阻串联组成，制动电路2的控制器采用滞回电压比较器，制动电阻的功率为逆变电路容量的一半。

逆变电路3为单相电压型逆变器，其内部集成有两个IGBT，所述的IGBT与一二极管反向并联，逆变电路内置有一驱动模块用以发出PWM脉冲控制IGBT的开通和关断；输出滤波器4为LC并联低通输出滤波器、消弧线圈7为离线可调式固定档位消弧线圈。

本装置的注入变压器位于配电网与接地消弧装置之间，可将电网与本装置进行电气隔离，有利于逆变模块的维护，同时也可以提高装置的绝缘性能；消弧线圈和配电网的中性点与地线的连接电路相并联，其功能是产生感性电流，补偿故障电流中的无功分量，补偿范围约为故障电流的70％；接地消弧装置接于注入变压器副边，与消弧线圈配合，其功能是对消弧线圈补偿后还存在的无功残流、有功和谐波分量进行处理，补偿范围约为故障电流的30％。整流电路连接于接地变压器的副边，为逆变电路提供稳定的直流电压，考虑到直流电容损坏时需要进行更换，并且减少装置的成本，直流侧电容采用多个电容并联的方式，其连接方式如图2所示；制动电路与直流侧电容并联用于抑制直流侧电压的抬升；控制电路包括信号处理电路、工业控制计算机、DSP控制器以及驱动板，在整个装置中的功能是根据对电压和电流的信号检测，实时数据处理和判断，然后发出相应的控制信号来实现整个系统的正常运行；逆变电路其内部集成了两个IGBT管并与二极管反并联，内置有驱动模块，用以发出PWM脉冲控制IGBT管的开通和关断，控制输出电流幅值和相角；当逆变电路工作时，提供IGBT管的驱动电源及通断信号，该方式能提升控制系统的工作效率，也有利于提高装置硬件的稳定性，逆变电路接收来自控制电路的驱动信号，控制逆变器的通断产生特定的工频电流，经输出滤波器滤波后通过注入变压器注入配电网中性点。输出滤波器采用LC并联输出滤波器，其主要作用是通低频阻高频。

本实用新型的原理过程：如图3所示，首先连续测量配电网的三相电压和零序电压，当零序电压大于15％相电压时，判断接地故障发生，比较三相电压的大小，判断电压最低相为故障相，并测量故障相的电压；消弧线圈通过产生感性电流，补偿故障电流中一部分无功分量，其余的故障电流则由接地消弧装置补偿；接地消弧装置的控制电路根据对电压和电流的信号检测，实时进行数据处理和判断，然后发出相应的控制信号，产生逆变电路IGBT管的驱动脉冲，控制IGBT管的通断产生逆变电流；逆变电流经滤波电路滤波后通过注入变压器注入配电网中性点，抑制故障点电压到零，达到消弧的目的。

Claims (7)

1.一种配电网零序电压柔性控制接地消弧装置，其特征是包括：

一接地消弧装置，包括依次电连接的整流电路、制动电路、逆变电路和输出滤波器，整流电路和制动电路之间还并联有一直流侧电容；

一接地变压器，原边连接于所述配电网、副边连接于所述接地消弧装置的整流电路；

一消弧线圈，并联于所述配电网中性点和地之间；

一注入变压器，原边连接于所述配电网中性点、副边连接于所述接地消弧装置的输出滤波器；

一控制电路，包括分别与DSP控制器连接的第一信号处理电路、第二信号处理电路、控制计算机和驱动板，所述的信号处理电路还分别连接于所述的控制计算机，第一信号处理电路、第二信号处理电路分别用于接收配电网的电压和电流值，驱动板用于驱动所述接地消弧装置的逆变电路。

2.根据权利要求1所述的配电网零序电压柔性控制接地消弧装置，其特征是：所述的整流电路为三相桥式不可控整流电路。

3.根据权利要求1所述的配电网零序电压柔性控制接地消弧装置，其特征是：所述的直流侧电容为多个相并联的电容。

4.根据权利要求1所述的配电网零序电压柔性控制接地消弧装置，其特征是：所述的制动电路由一IGBT管和制动电阻串联组成，控制器采用滞回电压比较器，制动电阻的功率为所述逆变电路容量的一半。

5.根据权利要求1所述的配电网零序电压柔性控制接地消弧装置，其特征是：所述的逆变电路为单相电压型逆变器，其内部集成有两个IGBT，IGBT与一个二极管反向并联，逆变电路内置有一驱动模块用以发出PWM脉冲控制IGBT的开通和关断。

6.根据权利要求1所述的配电网零序电压柔性控制接地消弧装置，其特征是：所述的输出滤波器为LC并联低通输出滤波器。

7.根据权利要求1所述的配电网零序电压柔性控制接地消弧装置，其特征是：所述的消弧线圈为离线可调式固定档位消弧线圈。