[實用新型]智能配電網(wǎng)中性點接地有源全補償控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320855599.8
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN203734314U
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李天友;黃堅明;李偉新;江仰鑒;梁金發(fā);李娟娟;郭熠昀
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)福建省電力有限公司;國網(wǎng)福建省電力有限公司廈門供電公司
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12
• 代理公司: 福州展暉專利事務(wù)所(普通合伙) 35201
• 代理人: 陳如濤

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種配電網(wǎng)中性點接地故障點熄弧、穩(wěn)壓技術(shù)，特別是一種智能配電網(wǎng)中性點接地有源全補償控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

據(jù)統(tǒng)計，在電網(wǎng)運行中，95%以上的停電事件由配電網(wǎng)引起。而單相接地是配電網(wǎng)最主要的故障形式，占到故障總數(shù)的80%左右，因此當(dāng)發(fā)生故障時不需要停電對實現(xiàn)智能電網(wǎng)自愈甚至無縫自愈具有重要的意義。配電網(wǎng)中性點采用非有效接地方式（俗稱小電流接地方式，傳統(tǒng)上主要包括不接地和經(jīng)消弧線圈接地）時，單相接地（俗稱小電流接地）的故障電流小（一般為幾十安培以內(nèi)）、不需要立即切除故障，系統(tǒng)可帶故障運行一段時間，同時可避免短路故障造成的健全線路電壓驟降問題。

中性點采用非有效接地方式能夠?qū)⒐收弦鸬南到y(tǒng)停電減少50%以上。由于故障電流得到限制，絕大多數(shù)小電流接地故障在故障電流過零瞬間電弧可能自然熄弧。熄弧之后，如果電弧絕緣的恢復(fù)速度低于電壓的上升速度，則故障點再次被擊穿形成間歇性接地故障，周而復(fù)始最終形成永久接地故障，且容易引起弧光過電壓；如果電弧絕緣的恢復(fù)速度超過電壓的上升速度，故障點電弧將不再重燃，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運行，即形成瞬時性接地故障，其持續(xù)時間從幾個周波到數(shù)十秒不等。其中瞬時性接地故障不對用戶供電產(chǎn)生任何影響，屬于無縫自愈，同時也可以避免或減小弧光過電壓的產(chǎn)生，是單相接地故障自愈的理想方式。

接地故障自行熄弧的目標(biāo)可以通過增加故障電弧熄弧率并減小熄弧后的電弧重燃率實現(xiàn)。前者可以在消弧線圈補償技術(shù)的基礎(chǔ)上通過電力電子技術(shù)補償接地點電流的工頻有功、無功和諧波分量實現(xiàn)；后者可以通過控制熄弧后故障相的電壓恢復(fù)速度，使其低于電弧絕緣的恢復(fù)速度實現(xiàn)。另外，為了避免健全相電壓升高對線路絕緣的損傷，希望熄弧后系統(tǒng)電壓盡快恢復(fù)正常，因此在實現(xiàn)上出現(xiàn)了矛盾，導(dǎo)致了或者形成永久性故障，或者故障無法及時自愈而導(dǎo)致電網(wǎng)運行出現(xiàn)不穩(wěn)定因素。

具體到提高系統(tǒng)的熄弧率，目前常采用通過消弧線圈補償?shù)霓k法。消弧線圈的調(diào)整方式有手動和自動之別。其中消弧線圈的手動調(diào)節(jié)方式可以減小故障點電流，但誤差較大，自動調(diào)節(jié)方式雖然可以進一步減小接地點電流，但仍存在幾安培的電流，還有諧波電流也得不到補償。當(dāng)接地電流達(dá)到5安培時，電弧則不能自然熄弧。可見消弧線圈補償方式的熄弧效果不能滿足要求。

對于經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，故障相恢復(fù)電壓u_r與系統(tǒng)失諧度v和阻尼率d之間的關(guān)系為：

其中：U_m為相電壓幅值，ω為工頻角頻率。

從中可以得出，傳統(tǒng)消弧線圈盡管對電壓恢復(fù)有一定抑制作用，但由于系統(tǒng)失諧度v和阻尼率d相對固定，其電壓的恢復(fù)過程屬系統(tǒng)自然特性，不能通過其它措施予以控制或調(diào)整。而電壓恢復(fù)一般在幾個周波之內(nèi)完成，不能給電弧絕緣恢復(fù)預(yù)留充足的時間。特別是過補償量較大（失諧度較大）時，會出現(xiàn)拍頻現(xiàn)象，不僅電壓恢復(fù)時間大大提前，恢復(fù)電壓的最大值還將超過正常相電壓，非常不利于電弧絕緣恢復(fù)。傳統(tǒng)消弧線圈調(diào)諧也不以抑制電壓恢復(fù)為主要目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種能夠有效控制熄弧后的系統(tǒng)電壓恢復(fù)速度，保證故障及時自愈，同時系統(tǒng)電壓能盡快恢復(fù)正常的智能配電網(wǎng)中性點接地有源全補償控制系統(tǒng)。

本實用新型的目的是通過以下途徑來實現(xiàn)的：

智能配電網(wǎng)中性點接地有源全補償控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)要點在于，包括有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、控制電路、驅(qū)動電路、逆變電路、濾波電路、接入電路和控制電源；其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集端連接到電力系統(tǒng)，輸出端與控制電路連接，控制電路的控制輸出端分別連接驅(qū)動電路和控制電源；控制電源接到三相輸入電源的輸出端，三相輸入電源依序通過三相整流電路、直流濾波電路與逆變電路連接，驅(qū)動電路的輸出端與逆變電路連接；逆變電路依序通過濾波電路和接入電路與電力系統(tǒng)的輸入端連接。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)從電力系統(tǒng)中采集電網(wǎng)運行參數(shù)，包括母線、線路各監(jiān)測點處的實時電壓、電流信息；控制電路接收數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所獲取的電網(wǎng)運行參數(shù)，并結(jié)合電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，對故障點電流和系統(tǒng)電壓進行估算或者預(yù)測，最后獲得實時的需要補償?shù)碾妷海M一步的控制驅(qū)動電路驅(qū)動逆變電路，以輸出所需要的PWM電壓波（占空比可變的脈沖波形）。逆變電路的電壓源于三相輸入電源經(jīng)過三相整流電路和直流濾波電路處理后的電壓源；由于逆變電路輸出的PWM電壓波通過濾波電路濾除高諧波高頻分量后，通過接入電路對電力系統(tǒng)注入對應(yīng)的補償電流，實現(xiàn)對中性點電壓或相電壓的控制，以確保電壓的恢復(fù)速度低于電弧熄滅的速度，并在此前提下獲得最快的電壓恢復(fù)速度。