[发明专利]一种柔性接地配电网故障复合消弧方法

说明书

本发明公开了一种柔性接地配电网故障复合消弧方法，首先筛选出电压消弧方法难以可靠消弧的工况，如不对称配电网发生高阻接地故障带来接地故障相判断死区等，其次根据复杂接地故障工况配电网参数特征，界定故障配电网等效模型中各参数取值范围通过柔性接地装置工作于电压消弧模式时的输出电流获取电压消弧和电流消弧方法在启动条件、电压电流指令检测与合成、消弧性能评价等方面的差异化特征指标，分别得到电压电流消弧方式约束条件，最后形成以电压消弧方法为主、电流消弧方法为辅的柔性接地系统复合消弧策略，实现了复杂接地故障工况时的可靠消弧。

技术领域

本发明涉及配电网消弧领域，尤其涉及一种用于配电网复杂工况下故障时的复合消弧。

背景技术

配电网深入用户终端，运行环境多变，易发生随机故障，其中约70％的故障是瞬时性接地故障。由于配电网对地存在电容和泄露电阻，因此接地故障电流为电容电流和阻性泄露电流。为限制接地故障电流，我国配电网一般采用中性点不接地、经消弧线圈接地、经电阻接地等中性点非有效接地运行方式。随着城乡电网发展，电容电流增大，瞬时性接地故障消弧能力变差，故障点的电弧难以自行熄灭，易产生故障过电压，引起多重事故，甚至造成大面积停电，危机电网安全，影响社会稳定。

配电网柔性接地系统是从基于全控器件的消弧接地补偿装置、柔性零残流消弧线圈等装置发展而来的，由于可以实现故障点零残流以及无需进行电容电流检测，近年来受到了较多的关注，成为了故障处理领域研究的热点。综合现有的单相接地故障处理策略可见，有源消弧方法可以避免无源方法可能出现的相间短路导致出线跳闸和并联谐振导致的零序过电压问题，是消弧技术的发展趋势。再有源消弧方法中，电压消弧方法在低阻接地故障时消弧效果差，电流消弧方法受到接地故障全电流检测精度制约，因此单一的消弧方法难以满足配电网复杂接地故障工况下有效消弧的需求。

发明内容

一种柔性接地配电网故障复合消弧方法，其特征在于，通过有源消弧适用性判据进行有源电压和电流消弧方式的合理选择，从而将有源电压消弧和有源电流消弧方法有机融合，通过合理切换两种消弧控制方法实现优势互补，最后有效解决复杂故障工况配电网可靠消弧难题。

有源消弧装置由一台直流电压源，单相逆变器，LC滤波器以及隔离变压器，并通过Z型接地变压器接入配电网中性点。

当发生单相接地故障时，配电网出现电弧接地过电压，若选择有源电流消弧法消弧，通过注入可控的补偿电流，完全补偿接地电流中的有功分量、无功分量和谐波分量可达到抑制接地故障电流的目的，但该方法需要对电容电流和谐波电流精确测量，这在实际工程中比较困难。

当发生单相接地故障时，配电网出现电弧接地过电压，若选择有源电压消弧法消弧，通过向配电网注入电流并控制中性点电压为故障相电动势的相反数可达到灭弧的效果。但在低阻接地故障时，该方法无法实现可靠灭弧，并且需要对故障相准确辨识。

柔性接地系统故障复合消弧策略旨在解决单一电压消弧或电流消弧方法难以可靠消弧的问题，复合消弧策略的关键问题是电压消弧方法与电流消弧方法的切换。

首先，筛选出电压消弧方法难以可靠消弧的工况，如不对称配电网发生高阻接地故障带来接地故障相判断死区、线路出口近端发生低阻接地故障使电压消弧方法失效、长线路和重载线路末端发生接地故障导致故障点电压升高影响消弧性能等。

其次根据复杂接地故障工况配电网参数特征，包括零序电压、三相电压、零序电流等，界定故障配电网等效模型中各参数取值范围通过柔性接地装置工作于电压消弧模式时的输出电流获取电压消弧和电流消弧方法在启动条件、电压电流指令检测与合成、消弧性能评价等方面的差异化特征指标，分别得到电压电流消弧方式约束条件。

最后形成以电压消弧方法为主、电流消弧方法为辅的柔性接地系统复合消弧策略，有望实现复杂接地故障工况时的可靠消弧。