CN113452014A - 一种配电网不平衡零序电压精准快速抑制与电压消弧全补偿优化控制方法 - Google Patents

一种配电网不平衡零序电压精准快速抑制与电压消弧全补偿优化控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113452014A
CN113452014A CN202110593247.9A CN202110593247A CN113452014A CN 113452014 A CN113452014 A CN 113452014A CN 202110593247 A CN202110593247 A CN 202110593247A CN 113452014 A CN113452014 A CN 113452014A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
voltage
phase
power grid
injection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110593247.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113452014B (zh
Inventor
刘宝稳
许洪华
马宏忠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hohai University HHU
Original Assignee
Hohai University HHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hohai University HHU filed Critical Hohai University HHU
Priority to CN202110593247.9A priority Critical patent/CN113452014B/zh
Publication of CN113452014A publication Critical patent/CN113452014A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113452014B publication Critical patent/CN113452014B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/001—Methods to deal with contingencies, e.g. abnormalities, faults or failures
    • H02J3/00125—Transmission line or load transient problems, e.g. overvoltage, resonance or self-excitation of inductive loads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/08—Limitation or suppression of earth fault currents, e.g. Petersen coil
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/26—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/50—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开了一种不平衡零序电压精准快速抑制与电压消弧全补偿优化控制方法，其特征在于，本发明只需要调节一次注入电流的不平衡零序电压精准抑制方法，避免了传统方法多次注入、反复跟踪效果差耗时长的缺点；提出可实现电压消弧全补偿的方法，只需在故障前调节一次注入电流即可计算实现全补偿的注入电流，有效消除电网分布参数不平衡对补偿效果的影响，彻底将故障相电压钳制为0，彻底消除起弧的条件，操作简单、易实施。

Description

一种配电网不平衡零序电压精准快速抑制与电压消弧全补偿 优化控制方法
技术领域
本发明涉及配电网接地故障保护领域，尤其涉及一种配电网不平衡零序电压精准快速抑制与电压消弧全补偿优化控制方法。
背景技术
我国中压配电网主要以小电流接地的方式的运行，单相接地故障后故障电流相对较小、线电压对称而可持续供电，具有供电可靠性高的优势。随着电网规模的扩大尤其是城市电缆线路的大量应用，单相接地故障的电容电流增大，过大的电容电流极易引发电弧而产生弧光过电压，导致***绝缘薄弱的线路或设备击穿或发展成相间短路等不可逆故障，扩大了事故影响面。接地电流全补偿与可靠消弧技术依然是研究的热点和难点问题。
由于配电网分布参数不平衡的普遍存在，电网正常运行时存在零序不平衡零序电压，传统不平衡零序电压抑制方法都采用了“试错”和“逐步寻优”的思路，需要初始注入一个电流，然后不断的调节注入电流的相位和幅值，根据零序电压的反馈量，确定最优值。以上方法操作复杂，理论上需要多次注入电流-测量电压-注入电流-测量电流的循环，操作复杂且寻优结果只能无限靠近目标值。另外，当电网发生单相接地故障后，传统电压消弧法未计及电网不对称的影响，而导致故障相电压未能完全抑制为0，不能实现100％电压消弧。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配电网不平衡零序电压精准快速抑制与电压消弧全补偿优化控制方法，以实现配电网不平衡零序电压快速抑制和电压消弧全补偿，在电网非单相接地故障时将电网零序电压可靠抑制为0、当单相接地故障后将故障相电压可靠抑制为0实现100％消弧。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种配电网不平衡零序电压精准快速抑制方法，该方法包含以下步骤：
步骤1：在电网中性点注入基波电流
Figure BDA0003090317580000011
采集当前注入电流
Figure BDA0003090317580000012
下的电网零序电压
Figure BDA0003090317580000013
步骤2：调整注入电流，调整后的注入基波电流为
Figure BDA0003090317580000014
采集当前注入电流
Figure BDA0003090317580000015
下的电网零序电压
Figure BDA0003090317580000016
步骤3：计算将电网不平衡零序电压抑制为0的注入电流值为
Figure BDA0003090317580000021
Figure BDA0003090317580000022
步骤4：通过电流发生器向电网注入基波电流
Figure BDA0003090317580000023
将电网零序不平衡零序电压抑制为0；
步骤5：判别电网是否有线路投切操作，若有则返回步骤1。
进一步的，所述注入基波电流
Figure BDA0003090317580000024
和
Figure BDA0003090317580000025
的幅值均为|0.15(jωC+G)|，相位相差180度，其中，C为***对地分布电容，G为***对地分布电导，ω为***的角频率。
本发明还提出一种电压消弧全补偿优化控制方法，该方法包含以下步骤：
步骤a：监视当电网中性点注入基波电流
Figure BDA0003090317580000026
时的电网零序电压，若零序电压增加至相电压的ε％时，判定电网发生单相接地故障，记发生偏移后的零序电压为
Figure BDA0003090317580000027
进入步骤b，所述
Figure BDA0003090317580000028
的计算方法如下：
Figure BDA0003090317580000029
其中，在电网中性点注入基波电流
Figure BDA00030903175800000210
采集当前注入电流
Figure BDA00030903175800000211
下的电网零序电压
Figure BDA00030903175800000212
调整注入电流，调整后的注入基波电流为
Figure BDA00030903175800000213
采集当前注入电流
Figure BDA00030903175800000214
下的电网零序电压
Figure BDA00030903175800000215
步骤b：通过电流发生器向电网中性点注入电压消弧全补偿的注入电流
Figure BDA00030903175800000216
为：
Figure BDA00030903175800000217
式(2)中，
Figure BDA00030903175800000218
是A相电源电势，注入
Figure BDA00030903175800000219
将A相电压可靠抑制为0；若故障相为B相，则将式(2)中的
Figure BDA00030903175800000220
换为电网B相电源电势
Figure BDA00030903175800000221
若故障相为C相，则将式(2)中的
Figure BDA00030903175800000222
换为电网C相电源电势
Figure BDA00030903175800000223
步骤c：调节注入电流，将注入电流调整为
Figure BDA00030903175800000224
观测零序电压是否将为0，若是则判定故障为瞬时性故障，电弧已经熄灭，返回步骤a，若否返回至步骤b。
进一步的，所述步骤a中故障判定阈值ε％设置为相电压的3％。
进一步的，所述注入基波电流
Figure BDA00030903175800000225
和
Figure BDA00030903175800000226
的幅值均为|0.15(jωC+G)|，相位相差180度，其中，C为***对地分布电容，G为***对地分布电导。
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：
本发明提供的一种配电网不平衡零序电压精准快速抑制与电压消弧全补偿优化控制方法，只需要调节一次注入电流的不平衡零序电压精准抑制方法，避免了传统方法多次注入、反复跟踪效果差耗时长的缺点；提出可实现电压消弧全补偿的方法，只需在故障前调节一次注入电流即可计算实现全补偿的注入电流，有效消除电网分布参数不平衡对补偿效果的影响，彻底将故障相电压钳制为0，彻底消除起弧的条件，操作简单、易实施。
附图说明
图1是配电网不平衡零序电压精准快速抑制与电压消弧全补偿优化控制方法流程图；
图2是电压消弧全补偿法的接地剩余电流仿真计算值。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
附图1为配电网不平衡零序电压精准快速抑制与电压消弧全补偿优化控制方法流程图。
本发明提出一种配电网不平衡零序电压精准快速抑制方法，该方法包含以下步骤：
步骤1：在电网中性点注入基波电流
Figure BDA0003090317580000031
采集当前注入电流
Figure BDA0003090317580000032
下的电网零序电压
Figure BDA0003090317580000033
步骤2：调整注入电流，调整后的注入基波电流为
Figure BDA0003090317580000034
采集当前注入电流
Figure BDA0003090317580000035
下的电网零序电压
Figure BDA0003090317580000036
步骤3：计算将电网不平衡零序电压抑制为0的注入电流值为
Figure BDA0003090317580000037
Figure BDA0003090317580000038
步骤4：通过电流发生器向电网注入基波电流
Figure BDA0003090317580000039
将电网零序不平衡零序电压抑制为0；
步骤5：判别电网是否有线路投切操作，若有则返回步骤1。
进一步的，所述注入基波电流
Figure BDA00030903175800000310
和
Figure BDA00030903175800000311
的幅值均为|0.15(jωC+G)|，相位相差180度，其中，C为***对地分布电容，G为***对地分布电导，ω为***的角频率。
本发明还提出一种电压消弧全补偿优化控制方法，该方法包含以下步骤：
步骤a：监视当电网中性点注入基波电流
Figure BDA0003090317580000041
时的电网零序电压，若零序电压增加至相电压的ε％时，判定电网发生单相接地故障，记发生偏移后的零序电压为
Figure BDA0003090317580000042
进入步骤b，所述
Figure BDA0003090317580000043
的计算方法如下：
Figure BDA0003090317580000044
其中，在电网中性点注入基波电流
Figure BDA0003090317580000045
采集当前注入电流
Figure BDA0003090317580000046
下的电网零序电压
Figure BDA0003090317580000047
调整注入电流，调整后的注入基波电流为
Figure BDA0003090317580000048
采集当前注入电流
Figure BDA0003090317580000049
下的电网零序电压
Figure BDA00030903175800000410
步骤b：通过电流发生器向电网中性点注入电压消弧全补偿的注入电流
Figure BDA00030903175800000411
为：
Figure BDA00030903175800000412
式(2)中，
Figure BDA00030903175800000413
是A相电源电势，注入
Figure BDA00030903175800000414
将A相电压可靠抑制为0；若故障相为B相，则将式(2)中的
Figure BDA00030903175800000415
换为电网B相电源电势
Figure BDA00030903175800000416
若故障相为C相，则将式(2)中的
Figure BDA00030903175800000417
换为电网C相电源电势
Figure BDA00030903175800000418
步骤c：调节注入电流，将注入电流调整为
Figure BDA00030903175800000419
观测零序电压是否将为0，若是则判定故障为瞬时性故障，电弧已经熄灭，返回步骤a，若否返回至步骤b。
进一步的，所述步骤a中故障判定阈值ε％设置为相电压的3％。
进一步的，所述注入基波电流
Figure BDA00030903175800000420
和
Figure BDA00030903175800000421
的幅值均为|0.15(jωC+G)|，相位相差180度，其中，C为***对地分布电容，G为***对地分布电导。
利用MATLAB/simulink仿真验证本文提出不平衡零序电压精准抑制和电压消弧全补偿方法的有效性。仿真***为10kV配电网，仿真***的电容电流为72.770A、有功电流为1.316A，***不对称度为1.750％、阻尼率为1.809％。
考虑方法在多种接地方式下的通用性，仿真***设置了不接地、谐振接地两种方式，其中消弧线圈运行在过补偿15％处(消弧线圈电感值为0.219 604H)。首先在中性点注入幅值为10A、相角为0°的电流，然后调整注入电流的相角至90°，采集电网零序电压，根据式(1)计算将零序电压抑制为0的注入电流
Figure BDA00030903175800000422
然后将计算的电流
Figure BDA00030903175800000423
注入到***，观测零序电压的抑制效果。
表1中性点不接地注入电流
Figure BDA0003090317580000054
计算仿真结果
Figure BDA0003090317580000051
表2消弧线圈过补偿接地注入电流
Figure BDA0003090317580000055
计算仿真结果
Figure BDA0003090317580000052
分别将表1和表2测取的
Figure BDA0003090317580000053
注入至电网，测得抑制后的零序电压分别为0.00135∠-107.634°V、0.00421∠71.640°V，基本将零序不平衡零序电压抑制为0。
在仿真***A相设置单相接地故障，将过渡电阻的取值范围设置为10 000～0.1，根据式(2)计算得电压消弧全补偿得注入电流为72.43021∠-92.00230°A，剩余故障电流的幅值，测量结果见图2。由图2可知，当故障电阻为0.1Ω时的剩余电流幅值仅为0.001162A。

Claims (5)

1.一种配电网不平衡零序电压精准快速抑制方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
步骤1：在电网中性点注入基波电流
Figure FDA0003090317570000011
采集当前注入电流
Figure FDA0003090317570000012
下的电网零序电压
Figure FDA0003090317570000013
步骤2：调整注入电流，调整后的注入基波电流为
Figure FDA0003090317570000014
采集当前注入电流
Figure FDA0003090317570000015
下的电网零序电压
Figure FDA0003090317570000016
步骤3：计算将电网不平衡零序电压抑制为0的注入电流值为
Figure FDA0003090317570000017
Figure FDA0003090317570000018
步骤4：通过电流发生器向电网注入基波电流
Figure FDA0003090317570000019
将电网零序不平衡零序电压抑制为0；
步骤5：判别电网是否有线路投切操作，若有则返回步骤1。
2.根据权利要求1所述的一种配电网不平衡零序电压精准快速抑制方法，其特征在于，所述注入基波电流
Figure FDA00030903175700000110
和
Figure FDA00030903175700000111
的幅值均为|0.15(jωC+G)|，相位相差180度，其中，C为***对地分布电容，G为***对地分布电导，ω为***的角频率。
3.一种电压消弧全补偿优化控制方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
步骤a：监视当电网中性点注入基波电流
Figure FDA00030903175700000112
时的电网零序电压，若零序电压增加至相电压的ε％时，判定电网发生单相接地故障，记发生偏移后的零序电压为
Figure FDA00030903175700000113
进入步骤b，所述
Figure FDA00030903175700000114
的计算方法如下：
Figure FDA00030903175700000115
其中，在电网中性点注入基波电流
Figure FDA00030903175700000116
采集当前注入电流
Figure FDA00030903175700000117
下的电网零序电压
Figure FDA00030903175700000118
调整注入电流，调整后的注入基波电流为
Figure FDA00030903175700000119
采集当前注入电流
Figure FDA00030903175700000120
下的电网零序电压
Figure FDA00030903175700000121
步骤b：通过电流发生器向电网中性点注入电压消弧全补偿的注入电流
Figure FDA00030903175700000122
为：
Figure FDA00030903175700000123
式(2)中，
Figure FDA00030903175700000124
是A相电源电势，注入
Figure FDA00030903175700000125
将A相电压可靠抑制为0；若故障相为B相，则将式(2)中的
Figure FDA00030903175700000126
换为电网B相电源电势
Figure FDA00030903175700000127
若故障相为C相，则将式(2)中的
Figure FDA00030903175700000128
换为电网C相电源电势
Figure FDA00030903175700000129
步骤c：调节注入电流，将注入电流调整为
Figure FDA00030903175700000130
观测零序电压是否将为0，若是则判定故障为瞬时性故障，电弧已经熄灭，返回步骤a，若否返回至步骤b。
4.根据权利要求3所述的一种电压消弧全补偿优化控制方法，其特征在于，所述步骤a中故障判定阈值ε％设置为相电压的3％。
5.根据权利要求3所述的一种电压消弧全补偿优化控制方法，其特征在于，所述注入基波电流
Figure FDA0003090317570000021
和
Figure FDA0003090317570000022
的幅值均为|0.15(jωC+G)|，相位相差180度，其中，C为***对地分布电容，G为***对地分布电导。
CN202110593247.9A 2021-05-28 2021-05-28 一种配电网不平衡零序电压精准快速抑制方法 Active CN113452014B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110593247.9A CN113452014B (zh) 2021-05-28 2021-05-28 一种配电网不平衡零序电压精准快速抑制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110593247.9A CN113452014B (zh) 2021-05-28 2021-05-28 一种配电网不平衡零序电压精准快速抑制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113452014A true CN113452014A (zh) 2021-09-28
CN113452014B CN113452014B (zh) 2022-08-12

Family

ID=77810441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110593247.9A Active CN113452014B (zh) 2021-05-28 2021-05-28 一种配电网不平衡零序电压精准快速抑制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113452014B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114421824A (zh) * 2022-01-19 2022-04-29 安徽大学 一种无刷直流电机无位置传感器控制方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110943443A (zh) * 2019-11-25 2020-03-31 杭州电力设备制造有限公司 基于电容补偿的配电网消弧方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110943443A (zh) * 2019-11-25 2020-03-31 杭州电力设备制造有限公司 基于电容补偿的配电网消弧方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114421824A (zh) * 2022-01-19 2022-04-29 安徽大学 一种无刷直流电机无位置传感器控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113452014B (zh) 2022-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. A novel neutral electromagnetic hybrid flexible grounding method in distribution networks
Zhou et al. Performance evaluation of a distance relay as applied to a transmission system with UPFC
CN103439558B (zh) 相控式消弧线圈的电容电流测量方法
CN112260249B (zh) 一种配电网单相接地故障柔性消弧方法
CN107276082B (zh) 非有效接地***接地故障相主动降压安全运行方法
CN112731054B (zh) 基于零序残压抑制的配电网单相接地故障选线方法
Guo et al. Fault phase selection method based on single-phase flexible arc suppression device for asymmetric distribution networks
CN109301809A (zh) 一种新型的配电网有源柔性消弧切换方法
Qi et al. Fast disposal method for reducing electricity risk of single-phase ground fault in distribution network
CN113514730A (zh) 基于中性点工频零序电流注入的配电网高阻接地故障选线方法
CN112350293A (zh) 一种二次注入电流的配电网单相接地故障有源消弧方法
CN107785884A (zh) 一种三相四桥臂多电平有源补偿装置及控制方法
CN104638635A (zh) 电力网中性点有源电阻接地方法
CN113452014B (zh) 一种配电网不平衡零序电压精准快速抑制方法
Li et al. Analysis and design of flexible arc suppression device based on proportional series lagging control
CN107785883A (zh) 一种三相四桥臂多电平有源补偿装置及控制方法
CN107785882A (zh) 一种三相四桥臂多电平有源补偿装置及控制方法
Xiong et al. Arc-suppression method of grounding fault for distribution network based on controlled voltage source access
CN112881858B (zh) 一种参数不对称配电网单相接地故障选相方法
Jianna et al. Measurement technology of grounding capacitance of distribution network based on the graded adjustment of grounding transformer winding
Liu et al. Voltage-type arc suppression method of single-phase-to-ground faults in distribution network considering line impedance
CN110086160B (zh) 一种中性点经消弧线圈接地***的接地故障残流消除方法
Chen et al. Measurement technology of ground parameters based on tap adjustment of grounding transformer winding for distribution networks
Nan et al. A new method of measuring capacitance current in non-effective grounding power system
Hao et al. Active and Passive Voltage Arc-suppression Technology in Distribution Network

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant