一种配电网残流全补偿控制方法与流程

1.本发明涉及电力技术领域，具体是一种配电网残流全补偿控制方法。


背景技术：

2.随着城市配电网容量及电缆线路的增加，传统消弧线圈无法对接地故障电流中的有功分量与谐波分量进行补偿，较大的残流将导致电弧无法及时熄灭，因此接地残流全补偿的有源消弧技术得到广泛关注。
3.国内外配电网接地故障消弧技术的研究发展经历了如下几个阶段：研究初期采用固定接地阻抗限流消弧；随后采用开关控制接地阻抗限流消弧；随着研究的发展，出现了静止连续可控接地阻抗限流消弧的消弧接地补偿装置、柔性零残流消弧线圈等；现阶段基于注入电流的零序电压柔性控制及故障有源电压消弧将成为新的发展方向。
4.现有有源消弧技术多是在配电网正常运行时通过对地参数的测量，精确计算注入电流的大小，并采用单相有源装置控制辅助消弧线圈实现接地残流的全补偿，但未考虑接地故障恢复后全补偿装置如何快速退出运行的问题。在接地故障发生后，经一定延时控制注入电网电流的大小以增大故障残流，通过精确测量零序电压和各馈线零序电流变化量，实现接地故障的动态感知，但未提出注入电流大小的计算依据。因此为避免接地故障恢复后，系统长期处于谐振状态导致消弧线圈不能及时退出，因此，本领域技术人员亟需提供一种配电网残流全补偿控制方法，通过消弧线圈控制器确定故障线路，估算配电网补偿电流，检测当前主消弧线圈和从消弧线圈的补偿电流，控制有源从消弧线圈实现全补偿。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种配电网残流全补偿控制方法，通过消弧线圈控制器确定故障线路，估算配电网补偿电流，检测当前主消弧线圈和从消弧线圈的补偿电流，控制有源从消弧线圈实现全补偿。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明提供一种配电网残流全补偿控制方法，包括以下步骤：步骤s1、检测出配电网发生单相接地故障，投入配电网配置单相接地故障配置残流全补偿装置确定故障线路；步骤s2、估算配电网补偿电流；其中，补偿电流包括线路对地电容电流和线路对地电阻电流；步骤s3、通过单相逆变器向中性点注入的零序电流，使单相接地故障恢复；步骤s4、控制消弧线圈及时退出运行，破坏系统的谐振运行工况，控制有源从消弧线圈实现配电网残流全补偿。
7.优选的，所述步骤s1中，所述配电网配置单相接地故障配置残流全补偿装置包括主从式消弧线圈和单相逆变器。
8.优选的，所述步骤s1中，所述主从式消弧线圈包括主消弧线圈以及从消弧线圈，主
消弧线圈为自动调匝式消弧线圈，从消弧线圈为基于单相直交逆变单元的可控部分。
9.优选的，所述步骤s2中，通过信号注入法测量接地电容的大小，通过计算阻尼率得到线路对地电阻电流。
10.优选的，所述步骤s3中，并联系统退出谐振过程中，中性点电压将逐渐下降，而注入的有功电流也将随着零序电压的下降而下降，当中性点电压下降至阈值以下，则判断单相接地故障恢复。
11.优选的，所述步骤s3中，在接地故障恢复后，向系统额外注入有功电流，使得零序电压幅值处于衰减下降状态。
12.优选的，所述步骤s4后，还包括步骤s5、建立配电网线路带残流全补偿装置的系统仿真模型。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过消弧线圈控制器确定故障线路，估算配电网补偿电流，现单相接地故障的残流实时估计，利用主动阻尼电流注入法实现单相接地故障恢复的实时检测，确保单相接地故障恢复后消弧线圈的及时退出；检测当前主消弧线圈和从消弧线圈的补偿电流，控制有源从消弧线圈实现全补偿。
附图说明
14.图1为本发明中配电网残流全补偿控制方法的流程图。
具体实施方式
15.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
16.请参阅图1，本发明提供一种配电网残流全补偿控制方法，包括以下步骤：步骤s1、检测出配电网发生单相接地故障，投入配电网配置单相接地故障配置残流全补偿装置确定故障线路。
17.步骤s1中，配电网配置单相接地故障配置残流全补偿装置包括主从式消弧线圈和单相逆变器。其中，主从式消弧线圈包括主消弧线圈以及从消弧线圈，主消弧线圈为自动调匝式消弧线圈，从消弧线圈为基于单相直交逆变单元的可控部分。主消弧线圈补偿大部分的基波接地电流，从消弧线圈通过单相电压源式逆变器，采用pwm控制技术生成补偿电流，作为主调匝式消弧线圈的有益补充，补偿剩余基波接地电流、接地电流中的谐波分量。
18.步骤s2、估算配电网补偿电流；其中，补偿电流包括线路对地电容电流和线路对地电阻电流。
19.步骤s2中，通过信号注入法测量接地电容的大小，信号注入的步长为0.1hz，每次注入不同频率信号的持续时间为0.2s，通过检测零序电压的最大值，得到谐振频率值，根据lc并联谐振的原理，可估算接地电容的大小。此外通过计算阻尼率得到线路对地电阻电流。
20.步骤s3、通过单相逆变器向中性点注入的零序电流，使单相接地故障恢复。
21.步骤s3中，在接地故障恢复后，向系统额外注入有功电流，使得零序电压幅值处于衰减下降状态。
22.在注入电流信号的作用下，即使单相接地故障恢复，系统仍然处于谐振状态下，中性点电压保持不变。为了控制消弧线圈及时退出运行，需要破坏系统的谐振运行工况，采取合理的退出机制。
23.考虑通过控制单相逆变器向中性点额外注入一定大小的有功电流，等效于在并联谐振电路中增加阻尼电阻，可抑制系统的谐振；并联系统退出谐振过程中，中性点电压将逐渐下降，而注入的有功电流也将随着零序电压的下降而下降，当中性点电压下降至阈值以下，可判断单相接地故障恢复，则控制消弧线圈和单相逆变器退出运行。
24.需要注意的是，因为单相故障的恢复时间不确定，因此在整个接地残留补偿的过程中，需要周期性地向系统注入有功电流，从而周期性判断接地故障是否消失，从而确保消弧线圈和逆变器及时退出运行。
25.步骤s4、控制消弧线圈及时退出运行，破坏系统的谐振运行工况，控制有源从消弧线圈实现配电网残流全补偿。
26.步骤s5、建立配电网线路带残流全补偿装置的系统仿真模型。
27.综上所述，本发明通过消弧线圈控制器确定故障线路，估算配电网补偿电流，现单相接地故障的残流实时估计，利用主动阻尼电流注入法实现单相接地故障恢复的实时检测，确保单相接地故障恢复后消弧线圈的及时退出；检测当前主消弧线圈和从消弧线圈的补偿电流，控制有源从消弧线圈实现全补偿。
28.上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。


技术特征：
1.一种配电网残流全补偿控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1、检测出配电网发生单相接地故障，投入配电网配置单相接地故障配置残流全补偿装置确定故障线路；步骤s2、估算配电网补偿电流；其中，补偿电流包括线路对地电容电流和线路对地电阻电流；步骤s3、通过单相逆变器向中性点注入的零序电流，使单相接地故障恢复；步骤s4、控制消弧线圈及时退出运行，破坏系统的谐振运行工况，控制有源从消弧线圈实现配电网残流全补偿。2.根据权利要求1所述的配电网残流全补偿控制方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述配电网配置单相接地故障配置残流全补偿装置包括主从式消弧线圈和单相逆变器。3.根据权利要求2所述的配电网残流全补偿控制方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述主从式消弧线圈包括主消弧线圈以及从消弧线圈，主消弧线圈为自动调匝式消弧线圈，从消弧线圈为基于单相直交逆变单元的可控部分。4.根据权利要求1所述的配电网残流全补偿控制方法，其特征在于，所述步骤s2中，通过信号注入法测量接地电容的大小，通过计算阻尼率得到线路对地电阻电流。5.根据权利要求1所述的配电网残流全补偿控制方法，其特征在于，所述步骤s3中，并联系统退出谐振过程中，中性点电压将逐渐下降，而注入的有功电流也将随着零序电压的下降而下降，当中性点电压下降至阈值以下，则判断单相接地故障恢复。6.根据权利要求5所述的配电网残流全补偿控制方法，其特征在于，所述步骤s3中，在接地故障恢复后，向系统额外注入有功电流，使得零序电压幅值处于衰减下降状态。7.根据权利要求1所述的配电网残流全补偿控制方法，其特征在于，所述步骤s4后，还包括步骤s5、建立配电网线路带残流全补偿装置的系统仿真模型。

技术总结
本发明公开了一种配电网残流全补偿控制方法，包括以下步骤：步骤S1、检测出配电网发生单相接地故障，投入配电网配置单相接地故障配置残流全补偿装置确定故障线路；步骤S2、估算配电网补偿电流；其中，补偿电流包括线路对地电容电流和线路对地电阻电流；步骤S3、通过单相逆变器向中性点注入的零序电流，使单相接地故障恢复；步骤S4、控制消弧线圈及时退出运行，破坏系统的谐振运行工况，控制有源从消弧线圈实现配电网残流全补偿。本发明通过消弧线圈控制器确定故障线路，估算配电网补偿电流，确保单相接地故障恢复后消弧线圈的及时退出；检测当前主消弧线圈和从消弧线圈的补偿电流，控制有源从消弧线圈实现全补偿。有源从消弧线圈实现全补偿。有源从消弧线圈实现全补偿。


技术研发人员：王鹏 冯光 徐铭铭 张建宾 陈明 董轩
受保护的技术使用者：国家电网有限公司
技术研发日：2021.10.11
技术公布日：2021/12/7