CN110048392B - 一种组态式配电网动模混合接地方式的模拟***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组态式配电网动模混合接地方式的模拟***和方法。本发明的模拟***包括第一接地变压器、第二接地变压器、电阻无级可调的第一小电阻等效模块和第二小电阻等效模块、消弧线圈补偿度无级可调的第一等效消弧线圈模块和第二等效消弧线圈模块、多个交流接触器和多个电流互感器。本发明用于解决当前配电网动模***中性点接地方式单一、不能灵活构造混合接地方式的实验场景，且***电容电流变化时消弧线圈参数不能很好地匹配等问题，实验时无需更改接线，通过本地液晶面板操作或者上位机远程操作即可实现配电网混合接地方式的动态模拟；且消弧线圈的补偿度与小电阻接地***的接地电阻在一定范围内可实现无级可调。

Description

一种组态式配电网动模混合接地方式的模拟***和方法

技术领域

本发明涉及配电网动模仿真领域，具体地说是一种组态式配电网动模混合接地方式的模拟***和方法。

背景技术

随着我国配电网规模的不断扩大和电缆化率的不断提升，配电网***电容电流不断增大，目前应用较多的中性点经消弧线圈接地***将面临补偿容量不足和补偿不及时的问题。为解决此类问题，很多地市开始对配电网接地方式进行改造与升级，对消弧线圈进行扩容升级或直接改造成小电阻接地方式，而改造升级需根据现场条件渐进实施，且小电阻接地***要求任何时候中性点都不应该失去小电阻，因此在***方式调整时存在两个中性点小电阻或者不同原理、不同厂家消弧线圈并列运行，甚至消弧线圈与小电阻合环并列运行，由此可能对电网安全运行带来风险。

为了对这种运行风险提前进行分析，就迫切需要一个仿真平台对这种配电网混合接地方式的暂稳态运行特性或者在***发生单相接地故障后的运行特性进行研究。配电网动模仿真平台是一个有效的技术手段，但目前配电网动模仿真平台对配电网混合接地方式的模拟与研究往往存在以下缺陷：

(1)现有配电网动模仿真平台的消弧线圈往往是针对固定电容电容电流的调节，当网络拓扑改变后，***电容电流变化后不能做到动态补偿，且发生单相接地故障后不能自动投切到全补偿状态；

(2)现有配电网动模仿真平台不能灵活构造配电网混合接地方式的场景，更多是单一接地方式的小电流接地***建模。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种组态式配电网动模混合接地方式的模拟***，用于解决当前配电网动模***中性点接地方式单一、不能灵活构造混合接地方式的实验场景，且***电容电流变化时消弧线圈参数不能很好地匹配等问题，实验时无需更改接线，通过本地液晶面板操作或者上位机远程操作即可实现配电网混合接地方式的动态模拟。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种组态式配电网动模混合接地方式的模拟***，其包括第一接地变压器、第二接地变压器、电阻无级可调的第一小电阻等效模块和第二小电阻等效模块、消弧线圈补偿度无级可调的第一等效消弧线圈模块和第二等效消弧线圈模块、多个交流接触器、多个电流互感器；

所述的第一小电阻等效模块和第一等效消弧线圈模块并联后的一端与第一电流互感器CT₁连接，另一端接地，该第一电流互感器CT₁的另一端与第一接地变压器连接，第一接地变压器的另一端与交流接触器S₁连接，所述交流接触器S₁的另一端与第三电流互感器CT₃连接，构成第一接地单元；

所述的第二小电阻等效模块和第二等效消弧线圈模块并联后的一端与第二电流互感器CT₂连接，另一端接地，该第二电流互感器CT₂的另一端与第二接地变压器连接，第二接地变压器的另一端与交流接触器S₅连接，所述交流接触器S₅的另一端与第四电流互感器CT₄连接，构成第二接地单元。

本发明综合考虑了配电网混合接地方式的模拟、消弧线圈自动补偿、消弧线圈补偿度及小电阻接地***的接地电阻在一定范围内无级可调，提出了一种组态式配电网动模混合接地的模拟***。实验时无需更改接线即可快速地构造配电网混合接地的接地场景，且消弧线圈可根据***电容电流与设定的补偿度进行补偿，同时消弧线圈的补偿度与小电阻接地***的接地电阻在一定范围内可实现无级可调。

进一步地，所述的第一小电阻等效模块包括5个电阻R₁₁、R₁₂、R₁₃、R₁₄、R₁₅和5个交流接触器S₃₁、S₃₂、S₃₃、S₃₄、S₃₅，五个电阻串联，每个电阻的两端并联一个交流接触器；

所述的第二小电阻等效模块包括5个电阻R₃₁、R₃₂、R₃₃、R₃₄、R₃₅和5个交流接触器S₇₁、S₇₂、S₇₃、S₇₄、S₇₅，五个电阻串联，每个电阻的两端并联一个交流接触器；

所述的第一等效消弧线圈模块包括8个电抗器X₁₁、X₁₂、X₁₃、X₁₄、X₁₅、X₁₆、X₁₇、X₁₈和8个交流接触器S₂₁、S₂₂、S₂₃、S₂₄、S₂₅、S₂₆、S₂₇、S₂₈，一个电抗器串联一个交流接触器，然后所有的电抗器并联后与阻尼电阻R₂串联，阻尼电阻R₂的两端并联交流接触器S₄；

所述的第二等效消弧线圈模块包括8个电抗器X₂₁、X₂₂、X₂₃、X₂₄、X₂₅、X₂₆、X₂₇、X₂₈和8个交流接触器S₆₁、S₆₂、S₆₃、S₆₄、S₆₅、S₆₆、S₆₇、S₆₈，一个电抗器串联一个交流接触器，然后所有的电抗器并联后与阻尼电阻R₄串联，阻尼电阻R₄的两端并联交流接触器S₈。

进一步地，所述的模拟***还包括多模接地控制器，所述的多模接地控制器包括ARM微处理器、通信模块、对时模块、人机界面模块、智能风速调整控制模块、互锁开出模块、独立开出模块、消弧线圈自动补偿控制模块、阻尼电阻智能投切控制模块和本地/远程控制模块。

进一步地，所述互锁开出模块用于完成中性点接地方式类型的选择，通过控制交流接触器的方式实现。

进一步地，所述的互锁开出模块包括3-8译码器、驱动电路与继电器，通过ARM微处理器的3个GPIO口实现8组互锁信号的输出，并经过驱动电路将驱动电压提高到12V后连接至一个12V的继电器实现8组开出信号的输出，该开出信号为一对无源干结点，串联一个220V电源后接至交流接触器的线圈实现交流接触器的控制；将两组互锁开出模块与第一接地单元的交流接触器S₁、S₂、S₃与第二接地单元的交流接触器S₅、S₆、S₇连接后实现两组交流接触器S₁、S₂、S₃与S₅、S₆、S₇间的互锁控制，从而灵活地构造出不同的中性点接地方式。

进一步地，所述的独立开出模块用于实现小电阻等效模块中接地电阻与等效消弧线圈模块中电抗器的切档与投切控制。

进一步地，所述的消弧线圈自动补偿控制模块用于实现消弧线圈的自动补偿，ARM微处理器根据采集的零序电流以及设定的消弧线圈补偿度自动计算需补偿的电感电流，并向独立开出模块发出控制指令。

进一步地，所述消弧线圈自动补偿控制模块进行消弧线圈自动补偿的步骤如下：

步骤S1：通过本地人机界面或者上位机设定消弧线圈的补偿度p；

步骤S2：零序电流采集，当采集中性点偏移电压大于设定阈值后，根据I_L＝(1+p)×I_C计算等效消弧线圈需补偿的电感电流I_L，单相接地故障时此处的零序电流即为电容电流I_c；

步骤S3：根据需要补偿的电感电流I_L与零序电压计算等效电抗；

步骤S4：将等效电抗按照式计算出等效电容C，此处的p＝-0.1，ω＝314；按照此等效电容进行二分法计算，计算一组消弧线圈控制字；

步骤S5：控制独立开出模块按照所述的消弧线圈控制字输出，即切换到对应的补偿档位上。

进一步地，所述的阻尼电阻智能投切控制模块用于实现阻尼电阻的投切控制，该模块包括零序电压采集器、驱动电路与继电器，***正常运行时，零序电压为零，继电器不动作，交流接触器S₄或者S₈断开；当***发生单相接地故障时将产生零序电压，当零序电压采集器检测到零序电压大于设定的阈值时，控制继电器吸合，使交流接触器S₄或者S₈闭合，即将阻尼电阻短接，使消弧线圈按照设定的补偿容量进行补偿。

本发明还提供上述组态式配电网动模混合接地方式的模拟***的模拟方法，其包括步骤：

步骤S1：当需要构造中性点不接地***与中性点经小电阻接地***的混合接地方式时，闭合第二接地单元的交流接触器S₅，并根据设置的小电阻接地***的接地阻值控制第二小电阻等效模块的一组接触器S₇₁、S₇₂、S₇₃、S₇₄、S₇₅即可；

步骤S2：当需要构造中性点不接地***与中性点经消弧线圈接地***的混合接地方式时，闭合第二接地单元的交流接触器S₅，根据设置的消弧线圈补偿度与组态网络的电容初始值控制第二等效消弧线圈模块的一组接触器S₆₁、S₆₂、S₆₃、S₆₄、S₆₅、S₆₆、S₆₇、S₆₈即可；

步骤S3：当需要构造中性点经小电阻接地***与中性点经小电阻接地***的混合接地方式时，闭合第一接地单元的交流接触器S₁与第二接地单元的交流接触器S₅，并根据设置的两组小电阻接地***的接地阻值控制第一小电阻等效模块的一组接触器S₃₁、S₃₂、S₃₃、S₃₄、S₃₅与第二组小电阻等效模块的一组接触器S₇₁、S₇₂、S₇₃、S₇₄、S₇₅即可；

步骤S4：当需要构造中性点经消弧线圈接地***与中性点经消弧线圈接地***的混合接地方式时，闭合第一接地单元的交流接触器S₁与第二接地单元的交流接触器S₅，并根据设置的两组消弧线圈补偿度控制第一组消弧线圈等效模块的一组接触器S₂₁、S₂₂、S₂₃、S₂₄、S₂₅、S₂₆、S₂₇、S₂₈与第二消弧线圈等效模块的一组接触器S₆₁、S₆₂、S₆₃、S₆₄、S₆₅、S₆₆、S₆₇、S₆₈即可；

步骤S5：当需要构造中性点经小电阻接地***与中性点经消弧线圈接地***的混合接地方式时，闭合第一接地单元的交流接触器S₁与第二接地单元的交流接触器S₅，并根据设置的小电阻接地***接地电阻阻值与消弧线圈补偿度控制第一小电阻等效模块的一组接触器S₃₁、S₃₂、S₃₃、S₃₄、S₃₅与第二消弧线圈等效模块的一组接触器S₆₁、S₆₂、S₆₃、S₆₄、S₆₅、S₆₆、S₆₇、S₆₈即可。

本发明提供的组态式配电网动模混合接地方式的模拟方法，操作简单，无需更改接线，通过本地操作或上位机远方控制可很方便地实现中性点不接***与中性点经小电阻接地***混合、中性点不接***与中性点经消弧线圈接地***混合、中性点经小电阻接地***与中性点经消弧线圈接地***混合、中性点经小电阻接地***的混合以及中性点经消弧线圈接地***的混合等多种混合接地方式的模拟，***发生单相接地故障时消弧线圈可自动根据***电容电流与设定的补偿度自动进行调整，同时消弧线圈的补偿度与小电阻接地***的接地电阻在一定范围内可实现无级可调。

本发明具有的有益效果如下：

1、可灵活地模拟配电网混合接地方式，通过本地操作或上位机远方控制可很方便地实现中性点不接***与中性点经小电阻接地***混合、中性点不接***与中性点经消弧线圈接地***混合、中性点经小电阻接地***与中性点经消弧线圈接地***混合、中性点经小电阻接地***的混合以及中性点经消弧线圈接地***的混合等多种混合接地方式的模拟；

2、中性点经小电阻接地***的接地阻值、中性点经消弧线圈接地***的消弧线圈补偿度等均在一定范围内可无级调节，消弧线圈补偿的电容最小分辨率达到0.25uF，接地***的接地电阻的最小分辨率达到1Ω；

3、现场无需更改接线，操作简单。

附图说明

图1为现有690V配电网动模一次***图；

图2为本发明组态式配电网动模混合接地方式的模拟***的原理图；

图3为本发明第一小电阻等效模块原理图；

图4为本发明第二小电阻等效模块原理图；

图5为本发明第一等效消弧线圈模块原理图；

图6为本发明第二等效消弧线圈模块原理图；

图7为本发明多模接地控制器原理图；

图8为本发明消弧线圈自动补偿控制原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1为一种采用690V电压等级等比模拟10kV配电网动模***。***由实验室专用配电变压器供电，将400V电源接入到低压进线柜，并经过低压出线柜分成多个电源点，如图1所示为两个电源点。400V出线经过0.4/0.69kV的升压隔离变压器接入690V配电网动模***并作为动模***的电源点。0.4/0.69kV的升压隔离变压器联结方式为Y_N/△，因此整个动模***是一个无中性点的***，若需构造小电阻接地***或者消弧线圈接地***，则需在690V电源侧并联一个Z型接地变压器形成中性点。

小电流接地***发生单相接地故障时，故障电流主要是线路的对地电容电流，考虑到动模***本身的规模，模拟的架空线或者电缆长度有限，不可能与实际现场一致，为此***配置了可调电容。实验时，既可将电容并联在690V电源侧，用于模拟变电站电容电流，也可并联在线路中，用于模拟***的电缆电容，这样进行单相接地故障模拟时，即可很方便地构造出与实际现场一致的网络拓扑。

所述690V配电网动模一次***主要由电源***、配电线路模拟单元、开关、可调电容单元、故障模拟装置、接地单元等组成。

所述电源***主要由0.4/0.69kV的升压隔离变压器组成，较佳地，在隔离变压器输出侧串联限流电阻或者限流电抗器，用于限制***的短路电流，隔离变压器经过限流电阻或者限流电抗器接入到690V动模***为作为***的无穷大电源点。

所述配电线路模拟单元包括架空线模拟单元与电缆模拟单元，架空线与电缆模拟单元的参数按照真实的10kV架空线与电缆参数按照阻抗模拟比等效计算所得，额定电流按照200A设计，且为了组成不同的配电网网架结构，将架空线或者电缆均按照不同的长度规格形成各个模块，实验室可根据网络拓扑灵活选择线路模块。

所述开关使用带电操的断路器或者交流接触器进行等效模拟，用于构造不同的配电网拓扑或者不同的运行方式。

所述可调电容单元主要是用于弥补动模***本身电缆模拟长度有限、单相接地故障时对地电容电流较小的不足，实验时，可将电容并联在电源侧或者线路中。

所述故障模拟装置主要是用于模拟配网各种典型故障，如单相接地故障、两相短路故障、两相短路接地故障、三相短路故障、三相短路接地故障。

所述接地单元主要用于构造各种不同类型的接地场景，如中性点不接地***、中性点经小电阻接地***与中性点经消弧线圈接地***等传统的小电流接地***，以及小电阻接地***合环、消弧线圈接地***合环、小电阻接地***与消弧线圈接地***合环等各种混合接地场景的构造。

为解决当前配电网动模***中性点接地方式单一、不能灵活构造混合接地方式的实验场景，且***电容电流变化时消弧线圈参数不能很好地匹配等问题，本发明提供一种组态式配电网动模混合接地方式的模拟***，如图2所示，其包括第一接地变压器1、第二接地变压器2、电阻无级可调的第一小电阻等效模块3和第二小电阻等效模块4、消弧线圈补偿度无级可调的第一等效消弧线圈模块5和第二等效消弧线圈模块6、多个交流接触器、多个电流互感器和多模接地控制器。

所述的第一小电阻等效模块和第一等效消弧线圈模块并联后的一端与第一电流互感器CT₁连接，另一端接地，该第一电流互感器CT₁的另一端与第一接地变压器连接，第一接地变压器的另一端与交流接触器S₁连接，所述交流接触器S₁的另一端与第三电流互感器CT₃连接，构成第一接地单元；

所述的第二小电阻等效模块和第二等效消弧线圈模块并联后的一端与第二电流互感器CT₂连接，另一端接地，该第二电流互感器CT₂的另一端与第二接地变压器连接，第二接地变压器的另一端与交流接触器S₅连接，所述交流接触器S₅的另一端与第四电流互感器CT₄连接，构成第二接地单元。

所述接地变压器主要为了形成中性点，为构造中性点经小电阻接地***与中性点经消弧线圈接地***，接地变压器的容量按照消弧线圈容量与接地电阻流过的电流进行综合设计；同时本发明需实现混合接地方式的模拟，因此本发明需配置两台接地变压器。

所述小电阻等效模块(第一小电阻等效模块、第二小电阻等效模块)为小电阻接地***的接地电阻，两组小电阻等效模块可根据需求灵活配置，原理如图3与图4所示。

下面以第一小电阻等效模块的原理进行说明，如图3所示，小电阻等效模块由5个电阻R₁₁、R₁₂、R₁₃、R₁₄、R₁₅与5个交流接触器S₃₁、S₃₂、S₃₃、S₃₄、S₃₅组成。较佳地，取R₁₁＝1Ω、R₁₂＝2Ω、R₁₃＝4Ω、R₁₄＝8Ω、R₁₅＝16Ω，配合五个交流接触器S₁₁、S₁₂、S₁₃、S₁₄、S₁₅，即可实现R₁从1Ω到31Ω接地电阻的调节，且调节步长为1Ω。如需实现接地电阻为13Ω的配置，闭合交流接触器S₃₂与S₃₅即可实现；如需实现接地电阻为23Ω的配置，闭合交流接触器S₃₄即可实现。因此接地电阻可灵活地从1Ω到31Ω进行配置。

所述等效消弧线圈模块由阻尼电阻与电抗器串联组成，如图2所示，第一组接地单元中的R₂为阻尼电阻，X₁为电抗器。阻尼电阻主要是为了防止***发生单相接地故障时，消弧线圈补偿的电感电流与***的对地电容电流相等或近似相等时引起的串联谐振。当***正常运行时，阻尼电阻投入，如图1所示，交流接触器S₄断开；当***发生单相接地故障，即检测到中性点有偏移电压(零序电压)时立即闭合S₄，即短接阻尼电阻，使消弧线圈按照设定的补偿容量进行补偿。为了模拟电容电流变化或者消弧线圈补偿度变化，本发明设计了如图5所示和图6所示的等效消弧线圈模块。

下面以第一等效消弧线圈模块的原理进行说明，如图5所示，等效消弧线圈模块由8个电抗X₁₁、X₁₂、X₁₃、X₁₄、X₁₅、X₁₆、X₁₇、X₁₈与8个交流接触器S₂₁、S₂₂、S₂₃、S₂₄、S₂₅、S₂₆、S₂₇、S₂₈组成。其中X₁₈最大，且X₁₇＝2¹*X₁₈、X₁₆＝2²*X₁₈、X₁₅＝2³*X₁₈、X₁₄＝2⁴*X₁₈、X₁₃＝2⁵*X₁₈、X₁₂＝2⁶*X₁₈、X₁₁＝2⁷*X₁₈；电抗最大时对应***的电容电流最小，即为X₁₁，较佳地，取电容为0.25μF对应的电容电流，电抗最小(所有电抗并联)时对应***的电容电流最大，即为255*0.25μF＝63.75μF对应的电容电流。此时最大电容电流为：

上式中，U_x为***的线电压，本发明的动模***线电压为690V。

等效消弧线圈模块提供的感性电流为：

***发生单相金属性(故障过渡电阻为0Ω)接地故障时，容性电流为：

式中，U_N表示***电压、ω为频率、C为电容。

消弧线圈补偿度p定义如下：

I_L＝(1+p)×I_C

如上式所示，当p＜0时，即I_L<I_C时，***处于欠补偿状态；当p＝0时，即I_L＝I_C时，***处于全补偿状态；当p＝0时，即I_L＞I_C时，***处于全补偿状态。

综合上式，则消弧线圈电抗X_L为：

较佳地，取p＝-0.1，则X₁₁(对应0.25uF)为：

类似地，X₁₂、X₁₃、X₁₄、X₁₅、X₁₆、X₁₇、X₁₈可类似进行计算(分别对应0.5uF、1uF、2uF、4uF、8uF、16uF、32uF)。

闭合等效消弧线圈模块的所有交流接触器，即可实现数值为63.75μF电容电流的补偿。

所述电流互感器主要用于三相电流与零序电流的采集，***正常运行时无零序电压与零序电流，当***发生单相接地故障时，中性点将产生偏移电压，本发明将根据采集的零序电流大小与补偿度大小迅速切换等效消弧线圈模块的交流接触器以达到补偿的效果。

所述多模接地控制器主要完成混合接地场景的设置、通信、GPS对时、智能风速控制、阻尼电阻智能投切控制等功能。多模接地控制器的原理如图7所示，主要由ARM微处理器、通信模块、对时模块、人机界面模块、智能风速调整模块、互锁开出模块、独立开出模块、消弧线圈自动补偿控制模块、阻尼电阻智能投切控制模块与本地/远程控制模块组成。

所述ARM微处理器是多模接地控制器的核心，协调控制各个子模块的工作。

所述通信模块为1路10/100M网口与1路RS485串口上位机通过网口或者串口，实现对多模接地控制器的控制，实现各种接地方式与混合接地方式场景的构造。

所述对时模块主要实现多模接地控制器的IRIG-B对时，IRIG-B通过RS485电平方式传输，将IRIG-B信号分别输入到对时模块的RS485实现多模接地控制器的精准对时；较佳地，上位机也通过GPS装置进行网络对时，这样上位机与多模接地控制器将保持同一个时间基准，当需进行定时启动时，由上位机发送一个定时时间后，多模接地控制器在到达此时间后将控制对应的模块快速形成混合接地场景的构造。

所述智能风速调整模块包括温度检测模块与风扇控制模块，温度检测模块采集ARM微处理器的温度，正常工作时风扇低速运行以保持工作环境安静，当ARM微处理器的温度达到设定阈值时，风扇控制模块控制风扇转速自动加快以提高散热能力。

所述人机界面模块主要由按钮、旋钮、液晶显示等组成，通过人接界面可实现不同接地场景的设置，如小电阻接地***混合接地、中性点不接地***与小电阻接地***混合接地、中性点不接地***与消弧线圈接地***混合接地、小电阻接地***与消弧线圈接地***混合接地等各种接地场景的构造；同时通过人机界面模块还可完成控制器通信参数的设置等维护工作。

所述互锁开出模块主要完成中性点接地方式类型的选择，由于中性点接地方式唯一，出于安全性考虑，对每组接地单元的接地方式选择开关控制进行互锁，即中性点不接地***、中性点经小电阻接地***、中性点经消弧线圈接地***有且只能选择一种，本发明采用互锁开出模块控制交流接触器的方式进行实现，如图2所示的第一接地单元的交流接触器S₁、S₂、S₃与第二接地单元的交流接触器S₅、S₆、S₇等。互锁开出模块主要由3-8译码器、驱动电路与继电器组成，通过ARM微处理器的3个GPIO口即可实现8组互锁信号的输出，并经过驱动电路将驱动电压提高到12V后连接至一个12V的继电器实现8组开出信号的输出，该开出信号为一对无源干结点，串联一个220V电源后接至交流接触器的线圈即可实现交流接触器的控制。蒋两组互锁开出模块与第一接地单元的交流接触器S₁、S₂、S₃与第二接地单元的S₅、S₆、S₇连接后即可实现两组交流接触器S₁、S₂、S₃与S₅、S₆、S₇间的互锁控制，从而灵活地构造出不同的中性点接地方式。

所述独立开出模块主要是为了实现小电阻模拟组件接地电阻与消弧线圈模拟组件电抗器的切档与投切控制。如图3、4、5、6所示，每个小电阻模拟组件由5个交流接触器、每个消弧线圈模拟组件由8个交流接触器联合控制实现接地电阻与消弧线圈补偿容量的选择，为此，本发明设计了独立的开出模块，可输出26组独立的开出信号，用于第一组小电阻模拟组件、第一组消弧线圈模拟组件、第二组小电阻模拟组件及第二组消弧线圈模拟组件的独立控制。同样的，独立的开出模块由驱动电路与继电器组成，连接方式与互锁开出模块类似，此处不再赘述。实施时，由本地人机界面或者上位机设置小电阻接地电阻阻值与消弧线圈补偿容量，微处理器接收设置的初始值后自动控制26组独立开出模块实现场景的初始化设置；

所述消弧线圈自动补偿控制模块主要是为了实现消弧线圈的自动补偿，ARM微处理器根据采集的零序电流以及设定的消弧线圈补偿度自动计算需补偿的电感电流，并向独立开出模块发出控制指令；流程如图8所示。

步骤S1：通过本地人机界面或者上位机设定消弧线圈的补偿度；

步骤S2：零序电流采集，当采集中性点偏移电压大于一定阈值后根据I_L＝(1+p)×I_C计算等效消弧线圈需补偿的电感电流，单相接地故障时此处的零序电流即为电容电流I_c；

步骤S3：根据需要补偿的电感电流I_L与零序电压计算等效电抗；

步骤S4：为便于计算，将等效电抗按照式(其中p＝-0.1)计算出等效电容，即可按照此等效电容进行二分法计算，计算一组消弧线圈控制字(对应8个开出模块的控制值)；

步骤S5：控制独立开出模块按照此控制字输出，即切换到对应的补偿档位上。

所述阻尼电阻智能投切控制模块主要是为了实现阻尼电阻的投切控制，该模块主要由零序电压采集器(即互感器)、驱动电路与继电器组成。***正常运行时，零序电压为零，继电器不动作，图2的交流接触器S₄或者S₈断开；当***发生单相接地故障时将产生零序电压，当零序电压采集器检测到零序电压大于设定的阈值时，控制继电器吸合，使图2的交流接触器S₄或者S₈闭合，即将阻尼电阻短接，使消弧线圈按照设定的补偿容量进行补偿。

特别地，由于组态网络初始化时***正常运行，***不存在零序电压与零序电流，仅在发生单相接地故障时才进行补偿，由于补偿时还有一个计算与控制的时间，因此在建立消弧线圈接地***时，首先根据网络的电容数值进行消弧线圈的设置，当***发生单相接地故障时，再根据零序电流的大小进行补偿。

本发明提供上述组态式配电网动模混合接地方式的模拟***进行模拟的方法，其包括以下步骤：

步骤S1：当需要构造中性点不接地***与中性点经小电阻接地***的混合接地方式时，闭合第二接地单元的交流接触器S₅，并根据设置的小电阻接地***的接地阻值控制第二小电阻等效模块的一组接触器S₇₁、S₇₂、S₇₃、S₇₄、S₇₅即可；

步骤S2：当需要构造中性点不接地***与中性点经消弧线圈接地***的混合接地方式时，闭合第二接地单元的交流接触器S₅，根据设置的消弧线圈补偿度与组态网络的电容初始值控制第二等效消弧线圈模块的一组接触器S₆₁、S₆₂、S₆₃、S₆₄、S₆₅、S₆₆、S₆₇、S₆₈即可；

步骤S3：当需要构造中性点经小电阻接地***与中性点经小电阻接地***的混合接地方式时，闭合第一接地单元的交流接触器S₁与第二接地单元的交流接触器S₅，并根据设置的两组小电阻接地***的接地阻值控制第一小电阻等效模块的一组接触器S₃₁、S₃₂、S₃₃、S₃₄、S₃₅与第二小电阻等效模块的一组接触器S₇₁、S₇₂、S₇₃、S₇₄、S₇₅即可；

步骤S4：当需要构造中性点经消弧线圈接地***与中性点经消弧线圈接地***的混合接地方式时，闭合第一接地单元的交流接触器S₁与第二接地单元的交流接触器S₅，并根据设置的两组消弧线圈补偿度控制第一消弧线圈等效模块的一组接触器S₂₁、S₂₂、S₂₃、S₂₄、S₂₅、S₂₆、S₂₇、S₂₈与第二消弧线圈等效模块的一组接触器S₆₁、S₆₂、S₆₃、S₆₄、S₆₅、S₆₆、S₆₇、S₆₈即可；

步骤S5：当需要构造中性点经小电阻接地***与中性点经消弧线圈接地***的混合接地方式时，闭合第一接地单元的交流接触器S₁与第二接地单元的交流接触器S₅，并根据设置的小电阻接地***接地电阻阻值与消弧线圈补偿度控制第一小电阻等效模块的一组接触器S₃₁、S₃₂、S₃₃、S₃₄、S₃₅与第二消弧线圈等效模块的一组接触器S₆₁、S₆₂、S₆₃、S₆₄、S₆₅、S₆₆、S₆₇、S₆₈即可。

Claims (8)

1.一种组态式配电网动模混合接地方式的模拟方法，其特征在于，采用组态式配电网动模混合接地方式的模拟***，该***包括第一接地变压器、第二接地变压器、电阻无级可调的第一小电阻等效模块和第二小电阻等效模块、消弧线圈补偿度无级可调的第一等效消弧线圈模块和第二等效消弧线圈模块、多个交流接触器、多个电流互感器；

所述的第一小电阻等效模块和第一等效消弧线圈模块并联后的一端与第一电流互感器CT₁连接，另一端接地，该第一电流互感器CT₁的另一端与第一接地变压器连接，第一接地变压器的另一端与交流接触器S₁连接，所述交流接触器S₁的另一端与第三电流互感器CT₃连接，构成第一接地单元；

所述的第二小电阻等效模块和第二等效消弧线圈模块并联后的一端与第二电流互感器CT₂连接，另一端接地，该第二电流互感器CT₂的另一端与第二接地变压器连接，第二接地变压器的另一端与交流接触器S₅连接，所述交流接触器S₅的另一端与第四电流互感器CT₄连接，构成第二接地单元；

所述的第一小电阻等效模块包括5个电阻R₁₁、R₁₂、R₁₃、R₁₄、R₁₅和5个交流接触器S₃₁、S₃₂、S₃₃、S₃₄、S₃₅，五个电阻串联，每个电阻的两端并联一个交流接触器；

所述的第二小电阻等效模块包括5个电阻R₃₁、R₃₂、R₃₃、R₃₄、R₃₅和5个交流接触器S₇₁、S₇₂、S₇₃、S₇₄、S₇₅，五个电阻串联，每个电阻的两端并联一个交流接触器；

所述的第一等效消弧线圈模块包括8个电抗器X₁₁、X₁₂、X₁₃、X₁₄、X₁₅、X₁₆、X₁₇、X₁₈和8个交流接触器S₂₁、S₂₂、S₂₃、S₂₄、S₂₅、S₂₆、S₂₇、S₂₈，一个电抗器串联一个交流接触器，然后所有的电抗器并联后与阻尼电阻R₂串联，阻尼电阻R₂的两端并联交流接触器S₄；

所述的第二等效消弧线圈模块包括8个电抗器X₂₁、X₂₂、X₂₃、X₂₄、X₂₅、X₂₆、X₂₇、X₂₈和8个交流接触器S₆₁、S₆₂、S₆₃、S₆₄、S₆₅、S₆₆、S₆₇、S₆₈，一个电抗器串联一个交流接触器，然后所有的电抗器并联后与阻尼电阻R₄串联，阻尼电阻R₄的两端并联交流接触器S₈；

所述组态式配电网动模混合接地方式的模拟***的模拟方法，包括步骤：

步骤S1：当需要构造中性点不接地***与中性点经小电阻接地***的混合接地方式时，闭合第二接地单元的交流接触器S₅，并根据设置的小电阻接地***的接地阻值控制第二小电阻等效模块的一组接触器S₇₁、S₇₂、S₇₃、S₇₄、S₇₅即可；

步骤S2：当需要构造中性点不接地***与中性点经消弧线圈接地***的混合接地方式时，闭合第二接地单元的交流接触器S₅，根据设置的消弧线圈补偿度与组态网络的电容初始值控制第二等效消弧线圈模块的一组接触器S₆₁、S₆₂、S₆₃、S₆₄、S₆₅、S₆₆、S₆₇、S₆₈即可；

步骤S3：当需要构造中性点经小电阻接地***与中性点经小电阻接地***的混合接地方式时，闭合第一接地单元的交流接触器S₁与第二接地单元的交流接触器S₅，并根据设置的两组小电阻接地***的接地阻值控制第一小电阻等效模块的一组接触器S₃₁、S₃₂、S₃₃、S₃₄、S₃₅与第二小电阻等效模块的一组接触器S₇₁、S₇₂、S₇₃、S₇₄、S₇₅即可；

步骤S4：当需要构造中性点经消弧线圈接地***与中性点经消弧线圈接地***的混合接地方式时，闭合第一接地单元的交流接触器S₁与第二接地单元的交流接触器S₅，并根据设置的两组消弧线圈补偿度控制第一消弧线圈等效模块的一组接触器S₂₁、S₂₂、S₂₃、S₂₄、S₂₅、S₂₆、S₂₇、S₂₈与第二消弧线圈等效模块的一组接触器S₆₁、S₆₂、S₆₃、S₆₄、S₆₅、S₆₆、S₆₇、S₆₈即可；

步骤S5：当需要构造中性点经小电阻接地***与中性点经消弧线圈接地***的混合接地方式时，闭合第一接地单元的交流接触器S₁与第二接地单元的交流接触器S₅，并根据设置的小电阻接地***接地电阻阻值与消弧线圈补偿度控制第一小电阻等效模块的一组接触器S₃₁、S₃₂、S₃₃、S₃₄、S₃₅与第二消弧线圈等效模块的一组接触器S₆₁、S₆₂、S₆₃、S₆₄、S₆₅、S₆₆、S₆₇、S₆₈即可。

2.根据权利要求1所述的组态式配电网动模混合接地方式的模拟方法，其特征在于，还包括多模接地控制器，所述的多模接地控制器包括ARM微处理器、通信模块、对时模块、人机界面模块、智能风速调整控制模块、互锁开出模块、独立开出模块、消弧线圈自动补偿控制模块、阻尼电阻智能投切控制模块和本地/远程控制模块。

3.根据权利要求2所述的组态式配电网动模混合接地方式的模拟方法，其特征在于，所述互锁开出模块用于完成中性点接地方式类型的选择，通过控制交流接触器的方式实现。

4.根据权利要求3所述的组态式配电网动模混合接地方式的模拟方法，其特征在于，所述的互锁开出模块包括3-8译码器、驱动电路与继电器，通过ARM微处理器的3个GPIO口实现8组互锁信号的输出，并经过驱动电路将驱动电压提高到12V后连接至一个12V的继电器实现8组开出信号的输出，该开出信号为一对无源干结点，串联一个220V电源后接至交流接触器的线圈实现交流接触器的控制；将两组互锁开出模块与第一接地单元的交流接触器S₁、S₂、S₃和第二接地单元的交流接触器S₅、S₆、S₇连接，交流接触器S₂和S₃并联后与交流接触器S₁串联，交流接触器S₆和S₇并联后与交流接触器S₅串联，实现两组交流接触器S₁、S₂、S₃与S₅、S₆、S₇间的互锁控制，从而灵活地构造出不同的中性点接地方式。

5.根据权利要求2所述的组态式配电网动模混合接地方式的模拟方法，其特征在于，所述的独立开出模块用于实现小电阻等效模块中接地电阻与等效消弧线圈模块中电抗器的切档与投切控制。

6.根据权利要求2所述的组态式配电网动模混合接地方式的模拟方法，其特征在于，所述的消弧线圈自动补偿控制模块用于实现消弧线圈的自动补偿，ARM微处理器根据采集的零序电流以及设定的消弧线圈补偿度自动计算需补偿的电感电流，并向独立开出模块发出控制指令。

7.根据权利要求6所述的组态式配电网动模混合接地方式的模拟方法，其特征在于，所述消弧线圈自动补偿控制模块进行消弧线圈自动补偿的步骤如下：

步骤S1：通过本地人机界面或者上位机设定消弧线圈的补偿度p；

步骤S2：零序电流采集，当采集中性点偏移电压大于设定阈值后，根据I_L＝(1+p)×I_C计算等效消弧线圈需补偿的电感电流I_L，单相接地故障时此处的零序电流即为电容电流I_c；

步骤S3：根据需要补偿的电感电流I_L与零序电压计算等效电抗；

步骤S4：将等效电抗按照式计算出等效电容C，此处的p＝-0.1，ω＝314；按照此等效电容进行二分法计算，计算一组消弧线圈控制字；

步骤S5：控制独立开出模块按照所述的消弧线圈控制字输出，即切换到对应的补偿档位上。

8.根据权利要求2所述的组态式配电网动模混合接地方式的模拟方法，其特征在于，所述的阻尼电阻智能投切控制模块用于实现阻尼电阻的投切控制，该模块包括零序电压采集器、驱动电路与继电器，***正常运行时，零序电压为零，继电器不动作，交流接触器S₄或者S₈断开；当***发生单相接地故障时将产生零序电压，当零序电压采集器检测到零序电压大于设定的阈值时，控制继电器吸合，使交流接触器S₄或者S₈闭合，即将阻尼电阻短接，使消弧线圈按照设定的补偿容量进行补偿。