[发明专利]一种基于对地参数双端测量及闭环控制的配电网消弧方法

说明书

本发明公开了一种基于对地参数双端测量及闭环控制的配电网消弧方法，其步骤为：通过柔性接地装置的注入变压器向配电网中性点注入一非工频及非工频整数倍的零序电流测量消弧线圈内部电压互感器空载二次侧返回的零序电压实时测算出配电网三相对地泄露电导∑g及对地电容∑C，进一步得到注入电流参考值判断单相接地故障发生及故障相后，比较注入电流参考值及实际注入值将两者差值经PR控制器校正，控制逆变器提供IGBT脉冲驱动产生目标电流，注入配电网中性点，抑制故障相电压为零，实现故障消弧。本发明能够精准测量配电网对地参数，结合闭环控制，可实现单相接地故障快速可靠消弧，适用于不同过渡电阻故障情况，具有精度高、安全、简便的特点。

技术领域

本发明涉及一种基于对地参数双端测量及闭环控制的配电网消弧方法，适用于解决配电网发生单相接地故障后，故障电流难以全部补偿、消弧效果不佳的问题。

背景技术

配电网线路复杂，深入用户终端，极易发生随机故障，其中约70％的故障为单相接地故障，严重影响配电网安全稳定运行。随着配电网电缆线路占比升高及非线性电力电子设备的大量投入，接地故障电流值逐渐升高，其有功分量幅值就可高达13A。若不及时切除故障或对故障电流进行抑制，则故障可能会发展为弧光接地，导致故障蔓延，造成火烧连营事故，严重威胁人身和财产安全。因此，实现单相接地故障可靠消弧至关重要。

目前我国配电网广泛采用中性点经消弧线圈接地、中性点不接地等非有效接地方式来限制接地故障电流。而以配电网中性点接消弧线圈为代表的传统无源消弧技术难以补偿接地故障全部电流，原因在于该技术只能补偿接地故障电流的无功分量，无法补偿其有功分量(约占2％～8％)及谐波分量(约占5％)；并且消弧线圈体积庞大、调整困难、操作繁琐、易产生谐振过电压，该技术消弧效果十分有限。

为此，华中科技大学研发了磁通及变压器负载可控的消弧线圈，通过调控电力电子元件导通角控制消弧线圈等效电感值，进而控制其电感电流，但其采用了多组IGBT并联，导致其造价高，经济性较差且容易受系统谐波影响。

上海交通大学提出了恒阻尼率调匝消弧线圈，使得消弧线圈有载调匝时阻尼率保持恒定，并在消弧线圈二次侧接入阻尼电阻，防止系统发生谐振。上述两种方法虽可实现消弧线圈接入的电感值灵活可调，但归根结底，此类方法仅改进消弧线圈，原理上依然只能补偿故障电流中的容性无功分量，对有功分量及谐波分量无能为力，消弧效果依然有限。

瑞典的Swedish Neutral公司开发了GFN接地故障综合保护技术及装置，以故障线路零序导纳为切入点，故障后向配电网中性点注入电流，使故障馈线零序导纳回归正常值。该方法对地参数测量精度要求高且对装置的控制要求严格，且其设备价格昂贵，难以推广应用。

综上所述，国内外亟需一种基于对地参数双端测量及闭环控制的配电网消弧方法。

发明内容

针对配电网发生单相接地故障后，故障电流难以全部补偿、消弧效果不佳的问题，本发明提出了一种基于对地参数双端测量及闭环控制的配电网消弧方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案包括如下步骤：

1)通过柔性接地装置的注入变压器注入频率为非工频及非工频的整数倍的固定幅值和相角的零序电流

2)测量消弧线圈内部电压互感器空载二次侧返回零序电压

3)实时测算出配电网三相对地泄露电导∑g及对地电容∑C，继而得到注入电流参考值

4)判断配电网单相接地故障发生及故障相；

5)比较注入电流参考值及实际注入值，将两者差值经比例谐振控制器校正后得到PWM调制信号，再与三角载波比较得到逆变器IGBT脉冲驱动，控制IGBT的通断产生目标电流；

6)目标电流经滤波后通过柔性接地装置的注入变压器注入配电网中性点，抑制故障相电压为零，实现故障消弧。