[發(fā)明專利]一種二次注入電流的配電網(wǎng)單相接地故障有源消弧方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011189868.2
• 申請(qǐng)日: 2020-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN112350293A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵文權(quán);王猛;程遠(yuǎn);徐嘉鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安工程大學(xué)
• 主分類號(hào): H02H9/08
• 分類號(hào): H02H9/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 涂秀清

本發(fā)明公開了一種二次注入電流的配電網(wǎng)單相接地故障有源消弧方法，具體步驟如下：通過(guò)向中性點(diǎn)注入兩個(gè)幅值不同，相位相同的工頻電流，得到中性點(diǎn)偏移電壓，計(jì)算單相接地故障時(shí)的指令電流參考值；對(duì)三相電壓采樣，進(jìn)行故障選相；再將指令電流與實(shí)際注入電流做差，送入滑模電流控制系統(tǒng)得到調(diào)制信號(hào)，調(diào)制信號(hào)與載波比較后得到PWM驅(qū)動(dòng)脈沖，控制開關(guān)管的通斷產(chǎn)生逆變電流；最后逆變電流經(jīng)濾波后成為指令電流，通過(guò)接地變壓器將指令電流注入配電網(wǎng)中性點(diǎn)，抑制故障相電壓為零，從而熄滅故障電流，達(dá)到消弧目的。本發(fā)明僅需在配電網(wǎng)正常時(shí)注入兩次工頻電流即可得到指令電流，實(shí)現(xiàn)熄滅故障電流目的，操作簡(jiǎn)單，安全性較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬配電網(wǎng)單相接地故障處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二次注入電流的配電網(wǎng)單相接地故障有源消弧方法。

背景技術(shù)

單相接地故障是配電網(wǎng)中最常見的一種故障，占到總故障的70％以上。單相接地故障不僅影響了用戶的正常供電，而且可能產(chǎn)生過(guò)電壓進(jìn)而損壞電氣設(shè)備，甚至引起相間短路進(jìn)一步擴(kuò)大事故，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。其中單相接地時(shí)多數(shù)具有間歇性電弧的特點(diǎn)，過(guò)大的故障點(diǎn)電流導(dǎo)致故障電弧難以熄滅，尋找有效的故障電弧抑制方法實(shí)現(xiàn)單相接地故障的有效處理有利于提高配電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)單相接地故障電弧抑制提出了很多方法，主要包括無(wú)源消弧法和有源消弧法。其中無(wú)源消弧法主要包括預(yù)調(diào)式消弧線圈、隨調(diào)式消弧線圈等，能補(bǔ)償接地電流工頻容性無(wú)功分量，對(duì)于電纜線路的眾多、電力電子裝置等非線性負(fù)載的接入電網(wǎng)引入的大量的有功分量和諧波分量，按照工頻無(wú)功電流設(shè)計(jì)的無(wú)源消弧方法不能抑制以上電流分量。有源消弧法是利用有源補(bǔ)償裝置向系統(tǒng)注入特定的電流以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償接地殘流中無(wú)功分量、諧波分量和有功分量，其中指令電流值需要精確的配電網(wǎng)對(duì)地參數(shù)，配電網(wǎng)的參數(shù)測(cè)量復(fù)雜，且準(zhǔn)確度不高影響注入電流的補(bǔ)償精度，制約了有源消弧的效果。針對(duì)配電網(wǎng)單相接地故障時(shí)存在故障電流較大，無(wú)法自動(dòng)熄滅，現(xiàn)有的有源消弧法效果取決于指令電流的計(jì)算值，其計(jì)算值受配電網(wǎng)對(duì)地參數(shù)測(cè)量值的直接影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種二次注入電流的配電網(wǎng)單相接地故障有源消弧方法，解決了配電網(wǎng)非有效接地系統(tǒng)單相接地故障時(shí)，存在故障電流較大，現(xiàn)有的有源消弧法指令電流計(jì)算需要準(zhǔn)確測(cè)量對(duì)地參數(shù)，配電網(wǎng)消弧困難的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種二次注入電流的配電網(wǎng)單相接地故障有源消弧方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1：在配電網(wǎng)正常時(shí)運(yùn)行時(shí)，向中性點(diǎn)注入兩個(gè)幅值不同，相位相同的工頻電流，對(duì)應(yīng)得到中性點(diǎn)偏移電壓，計(jì)算出各相發(fā)生單相接地故障時(shí)的指令電流參考值；

步驟2：對(duì)三相電壓進(jìn)行采樣，判斷是否發(fā)生單相接地故障；若發(fā)生單相接地故障，進(jìn)行故障選相；若無(wú)，則返回步驟1繼續(xù)循環(huán)；

步驟3：選相成功后，將指令電流與實(shí)際注入電流做差，送入滑模電流控制系統(tǒng)得到調(diào)制信號(hào)，調(diào)制信號(hào)與載波比較后得到PWM驅(qū)動(dòng)脈沖，控制開關(guān)管的通斷產(chǎn)生逆變電流；

步驟4：最后逆變電流經(jīng)濾波后成為指令電流，通過(guò)接地變壓器將指令電流注入配電網(wǎng)中性點(diǎn)，抑制故障相電壓為零，從而熄滅故障電流，達(dá)到消弧目的。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于：

步驟1中利用有源逆變裝置向中性點(diǎn)注入兩個(gè)幅值不同，相位相同的工頻電流得到對(duì)應(yīng)的中性點(diǎn)偏移電壓計(jì)算出各相發(fā)生單相接地故障時(shí)的指令電流參考值

步驟2利用零序電壓元件判斷是否發(fā)生單相接地故障；判斷條件為，發(fā)生單相接地故障，則故障相電壓幅值下降，非故障相相電壓幅值上升為線電壓幅值，即相電壓幅值下降相即為故障相。

步驟1中以A相發(fā)生單相接地故障為例，分析配電網(wǎng)發(fā)生地單相故障機(jī)理，由基爾霍夫定律可知，注入的指令電流應(yīng)為：