[發(fā)明專利]配電網(wǎng)單相接地故障柔性融合消弧方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111344747.5
• 申請(qǐng)日: 2021-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN114069585B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭謀發(fā);游建章;高偉;洪翠;楊耿杰;鄭澤胤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): H02H9/08
• 分類號(hào): H02H9/08
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學(xué)俊

本發(fā)明提出一種配電網(wǎng)單相接地故障柔性融合消弧方法，采用級(jí)聯(lián)H橋變流器為柔性融合消弧裝置，基于電流電壓雙閉環(huán)控制器，同時(shí)以故障點(diǎn)電流和故障點(diǎn)電壓為控制目標(biāo)。所提融合消弧方法無需復(fù)雜的切換條件，兩種消弧方法同時(shí)在一套柔性消弧裝置上實(shí)現(xiàn)，相較于消弧線圈與消弧柜配合使用的消弧方法，節(jié)省了設(shè)備的投入以及不同裝置間的協(xié)同。不僅適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，也適用于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，且受消弧線圈暫態(tài)電流和線路阻抗壓降影響小，兼具了柔性電流消弧法和柔性電壓消弧法的優(yōu)勢(shì)。為柔性消弧技術(shù)在不同配電系統(tǒng)中的推廣與應(yīng)用提供了有力的技術(shù)保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)和故障處理、電網(wǎng)單相接地故障消弧的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種配電網(wǎng)單相接地故障柔性融合消弧方法。

背景技術(shù)

配電網(wǎng)單相接地故障引發(fā)的森林火災(zāi)、設(shè)備燒毀和人身觸電等事故時(shí)有發(fā)生，特別是電弧接地故障極易引發(fā)鐵磁諧振和相間短路等次生事故。因此，配電網(wǎng)單相接地故障電弧的抑制具有重要的意義。目前廣泛應(yīng)用的消弧裝置絕大多數(shù)為無源消弧裝置，主要有兩種：消弧線圈和消弧柜。其中消弧線圈的工作原理可歸為被動(dòng)式電流消弧法，其通過在中性點(diǎn)接入消弧線圈，接地故障后的中性點(diǎn)電壓在消弧線圈上產(chǎn)生感性電流，補(bǔ)償接地故障產(chǎn)生的容性電流，使得故障點(diǎn)電弧容易熄滅。消弧柜通過故障轉(zhuǎn)移的方式，將未知位置的故障點(diǎn)電流轉(zhuǎn)移至母線處金屬性接地。其將母線處故障相電壓抑制為接近于零，抑制故障點(diǎn)恢復(fù)電壓，使得電弧難于重燃，可歸為電壓消弧法。

消弧線圈存在的主要問題有：只能補(bǔ)償接地故障電流中的無功分量，無法補(bǔ)償諧波分量和有功分量，而且無法抑制間歇性電弧接地故障。消弧柜的主要問題是：裝置投入和退出時(shí)對(duì)系統(tǒng)的沖擊大，特別裝置退出時(shí)容易引發(fā)鐵磁諧振，所以一般需要配合消諧裝置使用。而且金屬性接地故障時(shí)，對(duì)故障點(diǎn)電流補(bǔ)償效果欠佳。另外，其無法適用于重載線路末端發(fā)生的低阻接地故障，甚至可能增大故障點(diǎn)電流。

針對(duì)消弧線圈的問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了基于電力電子變流器的有源(柔性)消弧技術(shù)，以電力電子變流器作為消弧裝置或者作為消弧線圈的補(bǔ)充，補(bǔ)償消弧線圈無法補(bǔ)償?shù)挠泄椭C波分量以及暫態(tài)分量，理論上可實(shí)現(xiàn)接地故障電流的全補(bǔ)償和抑制間歇性弧光過電壓。但是基于電流消弧原理(以故障點(diǎn)電流為控制對(duì)象)的柔性消弧裝置存在問題有：一是需要測(cè)量對(duì)地參數(shù)，包括對(duì)地電容和對(duì)地泄漏電阻，要求對(duì)地參數(shù)測(cè)量技術(shù)必須有較高的精度。二是接地故障的諧波和暫態(tài)分量難提取或者計(jì)算，導(dǎo)致諧波分量和暫態(tài)分量補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)難度大，對(duì)該內(nèi)容的研究和報(bào)道也較鮮見。三是對(duì)于諧振接地系統(tǒng)，該方法在高阻接地故障情況下的補(bǔ)償作用甚微。基于電壓消弧原理(以故障相電壓為控制對(duì)象)的柔性消弧裝置存在的問題有：一是重載線路末端發(fā)生低阻接地故障時(shí)存在增大故障點(diǎn)電流的風(fēng)險(xiǎn)。二是對(duì)于諧振接地系統(tǒng)，該方法裝置注入電流存在較大的直流量。三是金屬性接地故障對(duì)故障電流的補(bǔ)償作用小，故障電流仍較大，存在人身觸電風(fēng)險(xiǎn)。

已有的柔性自適應(yīng)消弧方法，主要通過切換電流消弧法和電壓消弧法的方式，避免二者各自存在的問題。如低阻接地故障時(shí)使用電流消弧法，高阻接地故障時(shí)使用電壓消弧法，但是一方面是切換條件計(jì)算復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)困難；另一方面是低阻接地故障，單獨(dú)用電流消弧法，仍存在電流法固有的受對(duì)地參數(shù)測(cè)量精度影響等問題，同理高阻故障，單獨(dú)使用電壓消弧法，仍存在諧振接地系統(tǒng)中裝置注入電流的直流量大的問題。

發(fā)明內(nèi)容