[发明专利]基于有源可调复阻抗精确调谐控制的谐振接地系统故障相残压抑制方法

说明书

本发明公开了基于有源可调复阻抗精确调谐控制的谐振接地系统故障相残压抑制方法，该方法实时跟踪故障相对地电压，利用有源可调复阻抗改变中性点注入的电抗电流，并采用复相量比例和积分环节控制有源可调复阻抗的电流，对零序回路进行精确调谐控制，使其进入高度谐振状态，此时，故障相对地电压和接地电流都将被有效抑制，由站内接地电阻、消弧线圈内阻、线路对地的不平衡导纳等环节引起的偏差都得到精确补偿，该方法对故障相在高、中、低阻接地故障时都能保持稳定收敛，是一种有效抑制故障相对地残压和残流的控制方法。

技术领域

本发明涉及一种谐振接地系统单相接地故障电压的一种控制方法，尤其涉及一种基于有源可调复阻抗精确调谐控制的谐振接地系统故障相残压抑制方法，具体包括目标电气量的跟踪测量和有源可控消弧电感的闭环调谐控制方法。

背景技术

谐振接地系统的关键在于流经中性点接地电抗的电流必须和三相对地分布电容电流完全相等，使得消弧电抗和线路分布电容并联谐振，实现故障相对地电压最低，理论值为0伏。由于配电网的运行工况较为复杂，线路分布电容电导参数难以准确测量，因而也无法预先准确设定消弧电抗器参数。加上电抗设备实现参数连续调节的难度较大，预调匝消弧装置存在最小级差；相控消弧装置采用半波内斩波方式实现跟踪调节，存在调节延迟和斩波谐波问题等。因此，依赖零序参数测量结果并设置消弧电抗参数的控制方法总存在偏差，消弧装置动作后，故障相接地点对地总存在一定残余电压和接地残流。

近年来，多个文献提出了针对接地残压和残流的进一步补偿控制方法，包括文献1(《非有效接地系统接地故障相主动降压安全处理方法》，专利申请号：201710550400.3)、文献2(《一种配电网接地故障消弧和保护方法》，专利申请号：201110006701.2)、文献3(《基于双闭环控制的柔性接地装置消弧方法》，电力科学与技术学报，Vol.30No.4,Dec,2015.P63-70)、文献4(《一种主动干预式配电网消弧选线装置》，专利申请号：201720846940.1)等等。

文献1提供的方法需要采用多分接头接地变压器，利用调节分接头的方式寻找故障相残压最小工作点，主动降压支路采用阻抗缓冲，并作选相测试，避免误判后产生接地冲击。该方法使设备复杂化，并且不适用于配变直接谐振接地场合，其主动降压支路的操作存在威胁，并且未限制残压和残流，仅作为一种保护措施。

文献2提出利用注入电流法，使故障相对地电压为0，是传统消弧接地系统在精确谐振下的特征，但注入目标电流的设定表达式(见其[0016]段)中包含线路零序电容C₀和绝缘阻抗r₀，属于未知参数，且不能精确测量，并缺乏动态控制策略使对地电压为0。注入电流也未考虑站内接地电阻、消弧线圈内阻、接地变绕组内阻等有功消耗的影响，缺乏有功分量的补偿。其[0031]段中仅以故障相电压为中性点电压的目标提升值，不仅存在相电压测量偏差，而且接地电阻、线路电导等消耗无法得到有效补偿，故对地残压、残流无法收敛到0。且在其[0052]段中将对地电压最低的相判为故障相，是不恰当的，必须按中性点偏移方式判别。此外，在该文献中未提供残压数据。

文献3是文献2的拓展，其双环控制方法试图解决文献2中控制策略的缺失，但是系统方程中仍未考虑站内接地电阻等有功因素，且沿用了前述文献2中不恰当的判相方法。考虑到闭环控制回路的作用，在提升中性点电压到故障相电压幅度时，可以补偿一部分有功扰动，但是前述文献2[0031]段所述的0残压收敛问题仍存在。对比文献2和文献3的仿真结论，其方法并未获得更好的残流收敛结果。此外，该文献也未提供残压数据。

文献4为主动干预法的一个典型方案，该方案回避了消弧接地和匹配谐振工作点难题，转而利用故障相母线侧直接接地方案，试图在站内直接引流。但是由于接地电阻的存在，引流的效果只能是按阻抗分流。若在长线路负荷满载的情况下，线路压降会对故障接地电流产生影响，在金属性或低阻接地故障时的引流效果将更差。主动干预的高速开关带来的成本攀升、复杂性增加、相间短路保护等问题，选相差错时存在风险。