CN216564510U - 一种配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置，包括测量单元、控制单元、可控电压源、调压电阻、隔离变压器和注入变压器；所述测量单元连接到配电网，用于测量配电网的中性点位移电压和阻尼率；所述控制单元的输入端与测量单元连接，输出端与可控电压源以及调压电阻的投切开关控制端连接；所述可控电压源与调压电阻串联，且串联后的输出端通过隔离变压器连接到注入变压器的二次侧；所述注入变压器的一次侧，串接于配电网中性点与地之间。本实用新型既可以对配电网三相不平衡电压进行抑制，还可以对配电网接地故障进行消弧。
Description
技术领域
本实用新型属于配电网零序电压主动调控领域，尤其涉及一种配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置。
背景技术
为了提高配电网供电的可靠性，我国中压配电网一般采用非有效接地方式。中性点非有效接地配电网零序阻抗大，实际运行中由于架空线路三相不换位、电压互感器和补偿电容安装位置不对称及断线故障等，易导致三相对地参数不对称，将产生中性点位移电压，在一定程度上影响配电网的安全稳定运行。传统的配电网三相不平衡电压抑制方法主要采用投切电抗器或电容器进行无功补偿，但是其数值固定，无法灵活调控，补偿精度不高，以及新引入的静止无功补偿装置受到电压波动影响严重，且会带来谐波，损耗电网电能质量，针对谐振接地系统，一般采用消弧线圈串联或并联阻尼电阻接地，增大电网阻尼率，但该方法的抑制速度与准确度难以满足现场运行要求。
另一方面，配电网运行环境多变，易发生弧光接地故障，故障电弧电流小，具有瞬时性、持续性等不同复杂模式及演变特征，故障辨识及抑制非常困难，长时间带接地故障运行，严重威胁人身设备安全。接地故障如果不及时消弧，易引起多重事故，甚至引发大面积停电，危及电网安全。针对接地故障处理，传统的消弧方法一般都是基于减小故障电流的电流消弧方法，即以故障点电流为目标，采用连续可控阻抗接地方式，但是这类接地方式只能补偿故障点无功残流，不能补偿有功电流和谐波电流，消弧效果有限，以及利用有源消弧装置向配电网注入幅值、相位可调的零序电流，全补偿故障点电流，但以故障全电流为控制目标实现复杂，适应性较差。
实用新型内容
本实用新型提供一种配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置，既可以对配电网三相不平衡电压进行抑制，还可以对配电网接地故障进行消弧。
本实用新型所提供的技术方案为：
一种配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置，包括测量单元、控制单元、可控电压源、调压电阻、隔离变压器和注入变压器；
所述测量单元连接到配电网，用于测量配电网的中性点位移电压和阻尼率；
所述控制单元的输入端与测量单元连接，输出端与可控电压源以及调压电阻的投切开关控制端连接；
所述可控电压源与调压电阻串联，且串联后的输出端通过隔离变压器连接到注入变压器的二次侧；
所述注入变压器的一次侧，串接于配电网中性点与地之间。
进一步的，所述测量单元包括安装于配电网中性点的电压互感器和测量仪。
进一步的，所述测量单元包括安装于配电网三相线的电压互感器和测量仪。
进一步的，还包括阻尼率调节单元，输出端连接到注入变压器的二次侧；所述阻尼率调节模块的包括阻尼电阻、电容器组、以及串联于每个阻尼电阻与电容器支路上的投切开关；所述阻尼率调节单元中的投切开关控制端与控制单元连接。
进一步的，所述控制单元还与历史数据库连接。
进一步的，所述控制单元还与人机交互模块连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型仅需测量配电网的中性点位移电压和阻尼率，测量参数少，控制单元采用现有的逻辑判断法，根据阻尼率对配电网三相不平衡与接地故障进行辨识，且辨识精度高；采用现有硬件设备即可完成故障辨识，成本较低。
(2)本实用新型在配电网出现三相不平衡时，受控电压源可受控根据中性点位移电压值输出其反相电压，实现配电网三相不平衡电压抑制；或者在配电网出现接地故障时，受控电压源可受控根据已知的故障相电压输出其反相电压，实现配电网接地故障消弧。
(3)本实用新型不影响配电网对负荷进行正常供电，有效提升了供电可靠性和安全运行水平。
附图说明
图1是本实用新型的一种配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置结构示意图；
图2是本实用新型的一种配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置原理框图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
参考图1、图2所示，本实施例提供的一种配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置，包括：测量单元、控制单元、可控电压源、调压电阻、隔离变压器和注入变压器。
所述测量单元包括安装于配电网中性点或者三相线上的电压互感器，还包括测量仪；电压互感器用于采集配电网的中性点位移电压，测量仪采用现有技术根据中性点位移电压以及配电网系统参数计算配电网的阻尼率。测量仪计算配电网阻尼率的方法，可参考公开号为CN101021556A的专利申请技术方案所述的计算方法。
所述控制单元的输入端与测量单元连接，输出端与可控电压源以及调压电阻的投切开关控制端连接。
所述可控电压源与调压电阻串联，且串联后的输出端通过隔离变压器连接到注入变压器的二次侧。当三相不平衡时，调压电阻与可控电压源串联，用于对输出到隔离变压器的小电压进行调节。当配电网单相接地故障时，调压电阻两端短接，可使可控电压源输出的大电压均输出到隔离变压器，实现可控电压源抑制接地故障。
所述注入变压器的一次侧，串接于配电网中性点与地之间。
本实用新型的一种配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置原理为：
通过测量单元测量配电网的中性点位移电压，由测量仪采用现有技术计算配电网的对地电容、泄漏电阻和阻尼率等参数。对于配电网三相不平衡与配电网接地故障这两种工况：配电网三相不平衡，不会改变线路的阻尼率；而线路发生单相接地故障时，线路对地电阻会明显下降，导纳显著增大，从而导致阻尼率明显上升。因此，可利用控制单元采用现有的判断逻辑，对测量单元传送的阻尼率进行判断：当阻尼率测量值超过整定值时，判定发生配电网单相接地故障；当配电网正常运行时，投入调压电阻与可控电压源串联，并控制可控电压源输出与中性点位移电压反相的电压，使中性点位移电压为零，完成三相不平衡电压的抑制；当配电网发生单相接地故障时，将调压电阻短接，控制可控电压源输出接地故障消弧钳制电压，迫使故障相电压为零，完成接地故障消弧。
在另一个配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置实施例中，还包括阻尼率调节单元，输出端连接到注入变压器的二次侧；所述阻尼率调节模块的包括阻尼电阻、电容器组、以及串联于每个阻尼电阻与电容器支路上的投切开关；所述阻尼率调节单元中的投切开关控制端与控制单元连接。所述阻尼率调节单元，可由控制单元调节配电网系统的阻尼率，减小本实施例所述配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置的输出容量。
在另一个配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置实施例中，如图2所示，所述控制单元还与历史数据库。将测量单元采集到的电压数据，以及控制单元对配电网运行状态的判断结果和处理结果存入历史数据库，为优化配电网运行提供数据支持。
在另一个配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置实施例中，如图2所示，所述控制单元还与人机交互模块连接。通过人机交互模块为配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置的操作平台，供运行人员进行故障数据调取及查询操作。
实用本实用新型提供的配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置对配电网三相不平衡电压、接地故障进行有效抑制，处理结果如表1所示。根据三相不平衡电压与接地故障的处理结果可知，本实用新型可实现对配电网三相不平衡和单相接地故障的辨识，并进行有效抑制，满足运行要求。
表1
本实用新型的配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置，通过测量配电网的中性点位移电压、对地电容、泄漏电阻和阻尼率等参数，完成配电网三相不平衡与接地故障的辨识，控制可控电压源经过注入变压器输出三相不平衡抑制电压或接地故障消弧钳制电压，同时控制调压电阻在正常运行时投入，单相接地故障时短接，有效抑制了配电网三相不平衡与接地故障电流，防止事故扩大化，硬件结构简单，操作安全高效、快速。
以上实施例为本申请的优选实施例，本领域的普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本申请总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本申请要求保护的范围之内。
Claims (6)
1.一种配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置，其特征在于，包括测量单元、控制单元、可控电压源、调压电阻、隔离变压器和注入变压器；
所述测量单元连接到配电网，用于测量配电网的中性点位移电压和阻尼率；
所述控制单元的输入端与测量单元连接，输出端与可控电压源以及调压电阻的投切开关控制端连接；
所述可控电压源与调压电阻串联，且串联后的输出端通过隔离变压器连接到注入变压器的二次侧；
所述注入变压器的一次侧，串接于配电网中性点与地之间。
2.根据权利要求1所述的配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置，其特征在于，所述测量单元包括安装于配电网中性点的电压互感器和测量仪。
3.根据权利要求1所述的配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置，其特征在于，所述测量单元包括安装于配电网三相线的电压互感器和测量仪。
4.根据权利要求1所述的配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置，其特征在于，还包括阻尼率调节单元，输出端连接到注入变压器的二次侧；所述阻尼率调节模块的包括阻尼电阻、电容器组、以及串联于每个阻尼电阻与电容器支路上的投切开关；所述阻尼率调节单元中的投切开关控制端与控制单元连接。
5.根据权利要求1所述的配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置，其特征在于，所述控制单元还与历史数据库连接。
6.根据权利要求1所述的配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置，其特征在于，所述控制单元还与人机交互模块连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122836105.9U CN216564510U (zh) | 2021-11-16 | 2021-11-16 | 一种配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122836105.9U CN216564510U (zh) | 2021-11-16 | 2021-11-16 | 一种配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN216564510U true CN216564510U (zh) | 2022-05-17 |
Family
ID=81573957
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202122836105.9U Active CN216564510U (zh) | 2021-11-16 | 2021-11-16 | 一种配电网三相不平衡电压抑制与接地故障消弧装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN216564510U (zh) |
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2021
- 2021-11-16 CN CN202122836105.9U patent/CN216564510U/zh active Active
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