[發明專利]一種基于電容二分法投切的配電網單相接地故障消弧方法

有效

• 申請號: 202111471832.8
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114268085B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 趙福平;范松海;寧鑫;韓曉言;張星海;冀一瑋;尚豪;吳月崢;寧文軍;趙莉華;黃小龍;曾德華;陳展
• 申請（專利權）人: 國網四川省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02H9/08
• 分類號: H02H9/08;G06F30/20
• 代理公司: 北京盛凡佳華專利代理事務所(普通合伙) 11947
• 代理人: 王艷

本發明涉及一種基于電容器組二分法投切的單相高阻接地故障點消弧方法。本申請從simulink中10kV配電網故障的仿真模型入手，在確定了二分法柔性投切電容的優化理論及操作方法的基礎上，提出了基于電容器組二分法投切的單相高阻接地故障點消弧方法，減小了故障發生后零序電流及故障點電流的波動程度，提高了消弧的效果。本方案所需的成本較低、實用性較強，適合推廣使用。

技術領域

本發明涉及一種配電網單相接地故障消弧方法，具體涉及一種基于電容二分法投切的配電網單相接地故障消弧方法。

技術背景

10kV配電線路架空線有時需要跨過山林區域，受外部因素(如雷擊、大風等)的影響，架空線可能會與較高的樹木枝干間發生放電。由于樹木的電阻率高，體積大，因此會構成線路的單相高阻接地故障。發生單相高阻接地故障后，由于故障點阻值較高，阻性電流值較小，可以短時運行。但由于線路分布電容的存在，故障點有容性電流在導線和大地之間連通，長時間運行可能形成電弧，損毀設備，造成山火。

單相高阻接地故障消弧的關鍵在于減小電網對地的容性電流。一般可以在中性點接入消弧線圈，通過消弧線圈產生的感性電流抵消電網對地容性電流。但考慮到系統負荷增長和電網發展規劃，消弧線圈通常運行在過補償狀態，造成故障點處存在感性電流，同樣存在產生電弧的風險。

為避免電弧產生，需要保證電網對地的感性電流和容性電流值盡可能接近，減小電網對地的電流。在消弧線圈過補償情況下，可以通過投入電容器組增大容性電流實現容性電流與感性電流的平衡。為避免容性電流過大，減小投入時產生的零序沖擊電流，可采用二分法柔性投切電容。該方法比無級調節方式準確度低，但其操作簡單、成本較低，適用于覆蓋山林地區的復雜配電網絡。

發明內容

本申請實施擬提供一種基于電容二分法投切的配電網單相接地故障消弧方法，主要目的在于對配電網接地故障消弧線圈過補償情況下，采用二分法柔性投切電容進行接地故障的消弧。

針對消弧線圈過補償的缺點，本發明通過引入電容器組投切二分法對配電網單相接地故障電容器組的投切方式進行優化。提出了基于電容二分法投切的配電網單相接地故障消弧方法，分析了10kV配電網單相接地故障時的故障電流，運用二分法投切電容器組進行優化消弧，降低了故障點的電流，達到了很好的消弧效果。

本發明的技術方案為：一種基于電容二分法投切的配電網單相接地故障消弧方法。

(1)測量對地容性電流

本發明利用掃頻法測量對地容性電流，掃頻法是利用電路諧振原理，在電網中性點處接入一個電感L(一般是電路自帶的消弧線圈)，并向電網中性點注入一個變頻電流信號，測量中性點處電流與電感電壓的變化情況，當電流和電壓達到最大值時，變頻電流信號的頻率即為L與線路電容C的諧振頻率f₀，依據電路原理，L、C和f₀存在如下關系：

根據式(1)和電網脫諧度ν的定義，可以推出如下關系：

其中，I_L為消弧線圈電感電流，I_C為對地容性電流，X_L為消弧線圈感抗，X_C為線路對地容抗，f為工頻，ω為電源角頻率，ω₀為諧振角頻率。

結合式(2)和電容伏安特性，可知容性電流I_C為：

其中，為電力系統相電壓。

利用掃頻法得出系統諧振頻率f₀，即可求出系統對地電容、脫諧度和對地容性電流值。

(2)確定消弧線圈容量