[發明專利]一種配電網單相接地故障有源消弧方法

有效

• 申請號: 202010845611.1
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN112003260B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 薛健;宋國兵;汪俊峰;雷智榮;王元陽;雷萬鈞
• 申請（專利權）人: 國網陜西省電力公司電力科學研究院;西安交通大學;西安西瑞控制技術股份有限公司
• 主分類號: H02H9/08
• 分類號: H02H9/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種配電網單相接地故障有源消弧方法，對三相電源電壓和中性點電壓進行采樣，判斷是否發生單相接地故障；當發生單相接地故障時，閉合消弧裝置中故障相對應站用變電源的開關K，單相逆變器和站用變電源同時投入使故障點電壓為0，完成配電網單相接地故障有源消弧。本發明方法具有實時性、生產成本低，計算簡單、在不同的故障電阻，控制參數和運行條件下均有較高精度的優點。

技術領域

本發明屬于電力技術領域，具體涉及一種配電網單相接地故障有源消弧方法。

背景技術

中壓配電網往往采用中性點非有效接地方式，隨著城市配電線路逐漸電纜化和設備的柔性化，當發生單相接地故障時，接地故障電流劇增，產生難以熄滅的電弧。如果電弧不及時處理的話，可能引起故障處發生過電壓，從而造成非故障線路絕緣擊穿，形成相間故障，這對電力系統的正常運行造成了巨大的挑戰。

配電網單相接地故障的電弧問題研究中具有一些局限性，具體如下：

1、通過中性點消弧線圈接地方式，又稱無源消弧法，該方法只能消除故障點的無功電流，對于有功電流和諧波電流無法進行消除；

2、通過基于逆變器的有源消弧方法，該方法使用一單相逆變器并聯消弧線圈的方式。但該單相逆變器所需容量往往在50KVA左右，逆變器容量太大，造價成本高；

3、通過三相級聯H橋注入電流消弧，該方法在主電路上并聯三相級聯H橋實現故障點電流全補償，對于電網參數的測量精度要求較高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種配電網單相接地故障有源消弧方法，適用于不同結構不同參數下的配電網；通過控制故障點電壓，實現故障點的熄弧，可以為故障類型的判別，選線等提供理論支撐。

本發明采用以下技術方案：

一種配電網單相接地故障有源消弧方法，包括以下步驟：

S1、對三相電源電壓和中性點電壓進行采樣，判斷是否發生單相接地故障；

S2、當發生單相接地故障時，閉合消弧裝置中故障相對應站用變電源的開關 K，單相逆變器和站用變電源同時投入使故障點電壓為0，完成配電網單相接地故障有源消弧。

具體的，步驟S1中，當中性點電壓偏移超過15％判斷為單相接地故障，電壓最小相判斷為故障相。

具體的，步驟S2中，消弧裝置包括主變壓器、單相逆變器和隔離變壓器，站用變電源通過開關K反接在主變壓器回路中，單相逆變器通過隔離變壓器串聯在主變壓器回路中。

進一步的，主變壓器變比為隔離變壓器變比為其中， N₁為主變壓器高壓側匝數，N₂為主變壓器低壓側匝數，N₃為隔離變壓器高壓側匝數，N₄為隔離變壓器低壓側匝數。

具體的，步驟S2中，完成配電網單相接地故障有源消弧的控制目標是中性點電壓等于故障相電源電壓的相反數，具體為：

U_N＝-E_C

其中，U_N為中性點電壓，E_C為故障相電源電壓。

具體的，消弧裝置的輸出電流值為：

I₁＝(Y_A+Y_B+Y_C)·U_N+Y_F·(E_C+U_N)