[發(fā)明專利]基于雙閉環(huán)控制的配電網(wǎng)故障有源電壓消弧方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710075754.7
• 申請日: 2017-02-13
• 公開（公告）號: CN106655144A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈鑫;張林山;翟少磊;王昕;劉柱揆;閆永梅;馬紅升
• 申請（專利權(quán)）人: 云南電網(wǎng)有限責任公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: H02H9/08
• 分類號: H02H9/08
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11363
• 代理人: 逯長明,許偉群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及配電網(wǎng)故障消弧技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙閉環(huán)控制的配電網(wǎng)故障有源電壓消弧方法及裝置。

背景技術(shù)

配電網(wǎng)的電力系統(tǒng)中輸配電線路十分復(fù)雜，輸配電線路間極易發(fā)生單相接地故障，其中，最常見的是瞬時性接地故障，嚴重影響配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。我國配電網(wǎng)一般采用中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)電阻接地、經(jīng)電阻和電容接地等中性點非有效接地方式。隨著配電網(wǎng)的發(fā)展，當輸配電線路發(fā)生接地故障時，接地故障的瞬時電流增大，瞬時性接地故障的消弧能力減弱，故障點的電弧難以自行熄滅，易產(chǎn)生故障過電壓，進而易引起停電事故，影響配電網(wǎng)的安全運行。

目前，傳統(tǒng)的針對單相接地故障消弧的方法為電流消弧方法，電流消弧方法分為兩種：一種是通過預(yù)調(diào)式消弧線圈補償接地故障殘流，減小介質(zhì)損耗，抑制故障相恢復(fù)電壓的上升速度，降低故障建弧率；另一種是通過隨調(diào)式消弧線圈在接地故障時增大系統(tǒng)的零序阻抗，減小故障電流，促進故障消弧。

但是，采用上述的電流消弧方法都只能補償故障點的無功電流，不能補償有功電流，使電流消弧效果具有局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于雙閉環(huán)控制的配電網(wǎng)故障有源電壓消弧方法及裝置，以解決現(xiàn)有的電流消弧方法只能補償故障點的無功電流，不能補償有功電流，使電流消弧效果具有局限性的問題。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種基于雙閉環(huán)控制的配電網(wǎng)故障有源電壓消弧方法，所述方法包括以下步驟：

采集配電網(wǎng)的三相電壓和中性點電壓，根據(jù)所述三相電壓和所述中性點電壓的關(guān)系，判斷所述配電網(wǎng)是否發(fā)生單相接地故障；

如果所述配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障，則根據(jù)所述三相電壓的大小確定發(fā)生單相接地故障的故障相；

向發(fā)生單相接地故障的配電網(wǎng)中注入初始電流，獲取所述故障相的相電壓和所述中性點電壓，通過雙閉環(huán)控制方法，確定最佳的注入電流；

將所述最佳的注入電流注入所述發(fā)生單相接地故障的配電網(wǎng)中，實現(xiàn)瞬時單相接地故障的消弧。

可選的，所述根據(jù)三相電壓和所述中性點電壓的關(guān)系，判斷所述配電網(wǎng)是否發(fā)生單相接地故障的步驟，具體包括以下步驟：

如果所述中性點電壓大于所述三相電壓的15％，判斷所述配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障；

如果所述中性點電壓小于或等于所述三相電壓的15％，判斷所述配電網(wǎng)未發(fā)生單相接地故障。

可選的，所述根據(jù)三相電壓的大小確定發(fā)生單相接地故障的故障相的過程，包括：

通過比較三相電壓的值的大小，確定相電壓為最小值的相為發(fā)生單相接地故障的故障相。

可選的，所述雙閉環(huán)控制方法，具體包括以下步驟：

獲取所述故障相的電壓和中性點電壓，以所述中性點電壓作為參考電壓，利用電壓閉環(huán)控制方法，控制所述故障相的電壓與所述參考電壓相等，輸出當前電流值；其中，所述故障相的電壓與所述參考電壓的幅值相等，相位相反；

向發(fā)生單相接地故障的配電網(wǎng)中注入初始電流，將所述當前電流值作為參考電流，利用電流內(nèi)環(huán)控制方法，控制所述初始電流與所述參考電流相等，將控制后的初始電流作為最佳的注入電流。

可選的，所述電壓外環(huán)控制方法，具體包括以下步驟：

根據(jù)所述故障相的電壓，得到故障相電壓相反數(shù)，以所述中性點電壓作為參考電壓，實時比較所述故障相電壓相反數(shù)與所述參考電壓的差值；

通過電壓負反饋調(diào)節(jié)，使所述故障相電壓相反數(shù)逼近所述參考電壓；

經(jīng)過比例積分傳遞函數(shù)，使所述故障相電壓相反數(shù)與所述參考電壓相等，得到相等時的當前電流值；

輸出所述當前電流值。

可選的，所述電流內(nèi)環(huán)控制方法，具體包括以下步驟：

根據(jù)所述初始電流，以所述當前電流值作為參考電流，通過一次傳遞函數(shù)的過程，得到注入電流的初值；

通過電流負反饋調(diào)節(jié)，將所述注入電流的初值反饋至所述初始電流進行比較，通過數(shù)次傳遞函數(shù)的過程，控制所述注入電流的初值與所述參考電流相等；其中，所述注入電流的初值與所述參考電流的幅值相等，相位相反；

通過比較和計算，得到控制后的注入電流的初值，即為最佳的注入電流。

可選的，所述將最佳的注入電流注入所述發(fā)生單相接地故障的配電網(wǎng)中，實現(xiàn)瞬時單相接地故障的消弧的過程，包括：

將所述最佳的注入電流注入發(fā)生單相接地故障的配電網(wǎng)中，使所述故障相的電壓和電流分別抑制到零，補償所述配電網(wǎng)的無功電流分量、有功電流分量和諧波分量，實現(xiàn)瞬時單相接地故障的消弧。