[发明专利]电感量连续可调型消弧线圈的优化调谐系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于中压配电网领域，适用于中性点经消弧线圈接地电网，具体是一种电感量连续可调型消弧线圈的优化调谐系统及方法。

背景技术

中心点经消弧线圈接地是国内外中压配电网大量采用的一种中性点接地方式。采用这种接地方式的电网（以下简称电网）在发生单相接地故障时，可利用消弧线圈产生的电感电流I_L来补偿电网对地电容电流I_C，达到减小接地残流、迅速灭弧的目的。此类电网还有其他一些特点和优势，例如当线路发生单相接地故障时线电压仍然保持对称性，故电网可带故障运行两小时；对通讯系统的干扰小，这在通讯业日益发达的今天尤为重要。合理调谐消弧线圈是凸显此类电网独特优势的关键，但是如果调谐不当，此类电网不但难以发挥其优势，反而暴露出电网中性点位移电压高、网络内谐振过电压严重等弊端，因此消弧线圈的调谐问题一直是相关领域关注的重点。

电网脱谐度v=(I_C-I_L)/I_C是描述消弧线圈调谐状态的最直接的参数，电网的接地残流I_d=|I_C-I_L|、中性点位移电压U₀、故障相弧隙恢复电压上升初速度V₀都与电网脱谐度v有关，或者说，都与消弧线圈的调谐有关，因此也都是衡量消弧线圈调谐是否合理、电网运行状态是否安全的重要参数。但是，对于这些参数，国内外相关标准只给出了一定的约束范围，甚至只给出了一些定性的规则，例如国内外相关标准规定：v∈[-5%,5%]（我国为v∈[-10%,10%]），I_d不大于5A，I₀最大不超过电源相电压的15%，体现电弧熄后重燃能力的V₀越小越好。然而，满足这些标准的电网脱谐度值可能不止一个，对于电感量连续可调的消弧线圈来说，满足这些标准的电网脱谐度值通常是一个区间，这就给消弧线圈的调谐带来诸多不确定性。另外，I_d、V₀与U₀对于脱谐度v的要求存在矛盾性，因为若要使I_d和V₀较小则应使v较小，而若要使U₀较小则应使v较大，难以达到最优化调谐目标。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、包含脱谐度优化环节、调谐过程准确可靠的电感量连续可调型消弧线圈的优化调谐系统及方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种电感量连续可调型消弧线圈的优化调谐系统，包括依次连接在一起的电网电容电流测量系统、电网脱谐度优化系统和消弧线圈调谐机构控制系统，该电网电容电流测量系统为电网脱谐度优化系统输出电网对地电容电流I_C，该电网脱谐度优化系统为消弧线圈调谐机构控制系统输出最优电感电流该消弧线圈调谐机构控制系统根据最优电感电流控制消弧线圈的调谐机构从而实现对消弧线圈的自动调谐。

而且，所述的电网脱谐度优化系统由计算机及电网脱谐度优化算法构成，该系统根据电网电容电流测量系统测得的电网对地电容电流I_C以及由人工输入计算机的电网不对称度ρ、电网阻尼率d、由电网脱谐度优化目标函数和全部约束条件构成的脱谐度优化数学模型，采用惩罚函数法处理约束条件,并以遗传算法作为优化算法求得最优脱谐度v^*，进而求得最优电感电流

而且，所述的消弧线圈调谐机构控制系统由单片机系统及与其相连接的消弧线圈当前电感电流输入模块、消弧线圈调谐控制信号输出模块、通讯模块和电源模块构成，该通讯模块与电网脱谐度优化系统相连接，该消弧线圈调谐控制信号输出模块与消弧线圈调谐机构相连接。

而且，所述的单片机系统还连接一用于显示消弧线圈当前产生的电感电流和最优电感电流的显示模块。

一种电感量连续可调型消弧线圈的优化调谐方法，包括以下步骤：

⑴电网脱谐度优化系统从电网电容电流测量系统获取电网对地电容电流I_C，同时，电网不对称度ρ、电网阻尼率d以及由电网脱谐度优化目标函数和全部约束条件构成的脱谐度优化数学模型被输入电网脱谐度优化系统；