[發明專利]一種基于主從控制的配電網接地故障柔性分散消弧方法

在審

• 申請號: 202110458687.3
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113178854A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 郭謀發;蔡文強;張彬隆;高偉
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02H9/08
• 分類號: H02H9/08;H02J3/18;H02J3/26;G01R31/08;G01R31/52;G01R31/58
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

本發明涉及一種基于主從控制的配電網接地故障柔性分散消弧方法，應用了電壓源型主消弧裝置和分散安裝的電流源型從消弧裝置。其中，從消弧裝置采用柔性電流消弧法，利用測量的零序電壓計算并跟蹤給定電流值，無需進行故障選相，可就近補償接地電流。主消弧裝置采用柔性改進電壓消弧法，通過向配電網注入電流，主動調控中性點電壓，計算可抑制故障點電壓、電流為零的故障線路等效電源電壓值，作為給定電壓參考值。安裝于變電站的主消弧裝置可動態補償從消弧裝置剩余的補償量，且消弧效果不受線路阻抗和負荷電流影響。本發明無需實時通信，可實現主、從消弧裝置之間的自主配合，實現單相接地故障可靠消弧，且對配電網網絡結構變化適應性強。

技術領域

本發明涉及一種基于主從控制的配電網接地故障柔性分散消弧方法。

背景技術

隨著配電網絡的不斷延伸和線路纜化率增高，單相接地故障電流水平急劇增加，單個消弧線圈的補償容量已經無法將其限制至較低水平。較高的接地殘流使得接地電弧的自熄能力受限，進而引發弧光接地過電壓，該過電壓可達相電壓的3～5倍以上，容易擊穿配電網沿線設備的絕緣薄弱處，進而引發相間短路和大面積停電。若更換容量更大的成套消弧線圈，經濟性較差，且非規劃新區的變電站往往無法提供足夠的空間放置大容量成套設備。

為解決補償容量不足問題，有學者提出了基于消弧線圈的分散補償方案，在主變電站消弧線圈的基礎上加裝分散式安裝的小容量消弧線圈，分散安裝地點可選擇線路或用戶側的開閉所、配電室等。該方案總體價格低廉、安裝靈活方便，占地空間小，可實現單相接地故障的就近補償。然而，線路纜化率的提高不僅增加了接地電流的無功分量，其有功分量也相應上升。此外，大量電力電子設備的應用增大了接地電流中的諧波分量。而消弧線圈僅能補償接地電流的無功分量，接地殘流仍可達到5A以上，無法實現單相接地故障的可靠消弧。因此，亟需提出合理的增容改造方案，以確保單相接地故障可靠消弧。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于主從控制的配電網接地故障柔性分散消弧方法，可靈活地注入全補償電流，快速抑制故障點電壓、電流至零，實現單相接地故障可靠消弧，提升配電網供電可靠性。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種基于主從控制的配電網接地故障柔性分散消弧方法，應用主消弧裝置和分散安裝的從消弧裝置；其中，從消弧裝置利用測量的零序電壓計算并跟蹤給定電流值，無需進行故障選相，可就近補償接地電流；主消弧裝置通過向配電網注入電流，主動調控中性點電壓，計算可抑制故障點電壓、電流為零的故障線路等效電源電壓值，作為給定電壓參考值；所述主消弧裝置與從消弧裝置無需實時通信，可動態補償從消弧裝置剩余的補償量，且消弧效果不受線路阻抗和負荷電流影響。

在本發明一實施例中，所述一種基于主從控制的配電網接地故障柔性分散消弧方法具體實現步驟如下：

步驟S1、配電網正常運行時，主消弧裝置實時測量母線處三相電壓和中性點電壓，用以判斷是否發生單相接地故障；主消弧裝置每隔一段時間，通過向配電網注入電流，主動調控中性點電壓，并計算配電網等效對地參數；從消弧裝置利用測量的零序電壓計算并跟蹤給定電流值；

步驟S2、配電網發生單相接地故障時，主消弧裝置調控中性點電壓，采集中性點電壓和主消弧裝置注入電流，并計算可抑制故障點電壓、電流至零的故障線路等效電源電壓，作為主消弧裝置的給定電壓值，從而補償從消弧裝置作用后的接地殘流；從消弧裝置注入電流保持跟蹤給定電流值；

步驟S3、當消弧進入穩態后，主消弧裝置通過控制使得中性點電壓逐漸減小至零，采集中性點電壓和主消弧裝置注入電流，并計算故障線路等效電源電壓；

步驟S4、若故障線路等效電源電壓計算值小于所設閾值，表明故障線路中已無等效電壓源，則判斷單相接地故障消失，主消弧裝置退出運行；若故障線路等效電源電壓計算值大于所設閾值，表明故障線路中仍然存在等效電壓源，則判斷單相接地故障未消失；主消弧裝置繼續工作，并啟動選線裝置，隔離故障饋線。

在本發明一實施例中，所述步驟S1具體實現如下：