[發明專利]一種柔性接地配電網故障復合消弧方法

在審

• 申請號: 202110408920.7
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113097989A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 王文;王煊博;高雄
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: H02H9/08
• 分類號: H02H9/08;H02H7/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種柔性接地配電網故障復合消弧方法，首先篩選出電壓消弧方法難以可靠消弧的工況，如不對稱配電網發生高阻接地故障帶來接地故障相判斷死區等，其次根據復雜接地故障工況配電網參數特征，界定故障配電網等效模型中各參數取值范圍通過柔性接地裝置工作于電壓消弧模式時的輸出電流獲取電壓消弧和電流消弧方法在啟動條件、電壓電流指令檢測與合成、消弧性能評價等方面的差異化特征指標，分別得到電壓電流消弧方式約束條件，最后形成以電壓消弧方法為主、電流消弧方法為輔的柔性接地系統復合消弧策略，實現了復雜接地故障工況時的可靠消弧。

技術領域

本發明涉及配電網消弧領域，尤其涉及一種用于配電網復雜工況下故障時的復合消弧。

背景技術

配電網深入用戶終端，運行環境多變，易發生隨機故障，其中約70％的故障是瞬時性接地故障。由于配電網對地存在電容和泄露電阻，因此接地故障電流為電容電流和阻性泄露電流。為限制接地故障電流，我國配電網一般采用中性點不接地、經消弧線圈接地、經電阻接地等中性點非有效接地運行方式。隨著城鄉電網發展，電容電流增大，瞬時性接地故障消弧能力變差，故障點的電弧難以自行熄滅，易產生故障過電壓，引起多重事故，甚至造成大面積停電，危機電網安全，影響社會穩定。

配電網柔性接地系統是從基于全控器件的消弧接地補償裝置、柔性零殘流消弧線圈等裝置發展而來的，由于可以實現故障點零殘流以及無需進行電容電流檢測，近年來受到了較多的關注，成為了故障處理領域研究的熱點。綜合現有的單相接地故障處理策略可見，有源消弧方法可以避免無源方法可能出現的相間短路導致出線跳閘和并聯諧振導致的零序過電壓問題，是消弧技術的發展趨勢。再有源消弧方法中，電壓消弧方法在低阻接地故障時消弧效果差，電流消弧方法受到接地故障全電流檢測精度制約，因此單一的消弧方法難以滿足配電網復雜接地故障工況下有效消弧的需求。

發明內容

一種柔性接地配電網故障復合消弧方法，其特征在于，通過有源消弧適用性判據進行有源電壓和電流消弧方式的合理選擇，從而將有源電壓消弧和有源電流消弧方法有機融合，通過合理切換兩種消弧控制方法實現優勢互補，最后有效解決復雜故障工況配電網可靠消弧難題。

有源消弧裝置由一臺直流電壓源，單相逆變器，LC濾波器以及隔離變壓器，并通過Z型接地變壓器接入配電網中性點。

當發生單相接地故障時，配電網出現電弧接地過電壓，若選擇有源電流消弧法消弧，通過注入可控的補償電流，完全補償接地電流中的有功分量、無功分量和諧波分量可達到抑制接地故障電流的目的，但該方法需要對電容電流和諧波電流精確測量，這在實際工程中比較困難。

當發生單相接地故障時，配電網出現電弧接地過電壓，若選擇有源電壓消弧法消弧，通過向配電網注入電流并控制中性點電壓為故障相電動勢的相反數可達到滅弧的效果。但在低阻接地故障時，該方法無法實現可靠滅弧，并且需要對故障相準確辨識。

柔性接地系統故障復合消弧策略旨在解決單一電壓消弧或電流消弧方法難以可靠消弧的問題，復合消弧策略的關鍵問題是電壓消弧方法與電流消弧方法的切換。

首先，篩選出電壓消弧方法難以可靠消弧的工況，如不對稱配電網發生高阻接地故障帶來接地故障相判斷死區、線路出口近端發生低阻接地故障使電壓消弧方法失效、長線路和重載線路末端發生接地故障導致故障點電壓升高影響消弧性能等。

其次根據復雜接地故障工況配電網參數特征，包括零序電壓、三相電壓、零序電流等，界定故障配電網等效模型中各參數取值范圍通過柔性接地裝置工作于電壓消弧模式時的輸出電流獲取電壓消弧和電流消弧方法在啟動條件、電壓電流指令檢測與合成、消弧性能評價等方面的差異化特征指標，分別得到電壓電流消弧方式約束條件。

最后形成以電壓消弧方法為主、電流消弧方法為輔的柔性接地系統復合消弧策略，有望實現復雜接地故障工況時的可靠消弧。