CN118281822A - 一种基于运算变压器的接地全补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于运算变压器的接地全补偿方法，所述接地全补偿方法基于接地全补偿装置实现，接地全补偿装置包括控制器、电压互感器、运算变压器以及选相开关组，所述接地全补偿方法为：当***发生单相接地故障时，控制器进行判相，同时闭合故障相对应的选相开关，并通过运算变压器产生与故障相反向的电压信号注入***中性点，使故障相电压降为0V。本发明通过运算变压器和选相开关即可实现将故障相电压降到0V的目的，并能够实现对输出电压幅值和相位进行调节，从而在***发生单相接地故障时对***进行全补偿，可靠性高，稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及配电网单相接地补偿技术领域，特别是一种接地全补偿方法。
背景技术
接地故障有源全补偿装置一般由电源变压器、升压变压器、真空接触器、有源电力补偿器(APC)、控制器等组成。
在发生单相接地故障时，控制器调整有源电力补偿器的输出电压，可将单相接地故障点电压、电流补偿至接近0，在发生单相接地故障时彻底消除弧光，还可利用扰动方式进行精准选线，是解决单相接地故障的较优方案。采用有源设备的优势是输出电压通过大功率电力电子设备逆变输出，具有输出电压无级差、调节精度高的特点；但电力电子设备也有其它方面的问题，例如损耗大、电力电子设备的可靠性不高等缺点。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种基于运算变压器的接地全补偿方法，能够实现对输出电压幅值和相位进行调节，从而在***发生单相接地故障时对***进行全补偿，进一步提高***运行可靠性。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种基于运算变压器的接地全补偿方法，所述接地全补偿方法基于接地全补偿装置实现，接地全补偿装置包括控制器、电压互感器、运算变压器以及选相开关组，所述选相开关组包括三个分别与三相母线连接的选相开关，选相开关的另一端连接运算变压器的一次侧绕组，运算变压器的二次侧绕组一端接地，运算变压器二次侧绕组的另一端连接至***中性点；所述运算变压器和各选相开关的受控端分别与控制器的输出端连接；
所述接地全补偿方法为：当***发生单相接地故障时，控制器进行判相，同时闭合故障相对应的选相开关，并通过运算变压器产生与故障相反向的电压信号注入***中性点，使故障相电压降为0V。
上述一种基于运算变压器的接地全补偿方法，所述运算变压器为两个单相变压器或一个两相变压器。
上述一种基于运算变压器的接地全补偿方法，所述运算变压器为两个独立的第一变压器和第二变压器，第一变压器的一次侧绕组和第二变压器的一次侧绕组独立设置，第一变压器的二次侧绕组和第二变压器的二次侧绕组串联连接，其中第一变压器二次侧绕组的a1端接地，第二变压器二次侧绕组的x2端连接***中性点；所述第一变压器和第二变压器的一次侧绕组分别设置独立抽头，两个独立抽头分别与控制器的输出端连接，控制器通过调节独立抽头的位置调节第一变压器的变比N1和第二变压器的变比N2。
上述一种基于运算变压器的接地全补偿方法，第一变压器一次侧绕组的A1端分别与A相选相开关的A相开关、B相选相开关的B相开关以及C相选相开关的C相开关连接，第一变压器一次侧绕组的X1端分别与A相选相开关的B相开关、B相选相开关的A相开关以及C相选相开关的A相开关连接；第二变压器一次侧绕组的A2端分别与A相选相开关的A相开关、B相选相开关的B相开关以及C相选相开关的C相开关连接，第二变压器一次侧绕组的X2端分别与A相选相开关的C相开关、B相选相开关的C相开关以及C相选相开关的B相开关连接。
上述一种基于运算变压器的接地全补偿方法，所述运算变压器的第一变压器变比N1和第二变压器变比N2都等于3时，运算变压器向***中性点输出的电压相位不变，输出的电压幅值等于选相开关对应相的相电压；所述运算变压器的第一变压器变比N1和第二变压器变比N2相等且大于3时，运算变压器向***中性点输出的电压相位不变，输出的电压幅值小于选相开关对应相的相电压；所述运算变压器的第一变压器变比N1和第二变压器变比N2相等且小于3时，运算变压器向***中性点输出的电压相位不变，输出的电压幅值大于选相开关对应相的相电压。
上述一种基于运算变压器的接地全补偿方法，所述运算变压器的第一变压器变比N1和第二变压器变比N2不相等且N1/N2＝K1，运算变压器输出的电压相位与闭合的选相开关相关，且K1大于1时，输出的电压相位顺时针偏移，K1越大偏移越大；K1小于1时，输出的电压相位逆时针偏移，K1越大偏移越大；K1不变时，输出的电压相位不改变，等比例增大N1和N2，则输出的电压幅值减小；等比例减小N1和N2，则输出的电压幅值增大。
上述一种基于运算变压器的接地全补偿方法，所述第一变压器的二次侧绕组和第二变压器的二次侧绕组采用VV接线形式。
上述一种基于运算变压器的接地全补偿方法，所述选相开关为三相断路器或三个联动的单相开关。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明不需要使用带有电力电子装置的逆变电源，通过运算变压器和选相开关即可实现将故障相电压降到0V的目的，并能够实现对输出电压幅值和相位进行调节，从而在***发生单相接地故障时对***进行全补偿，可靠性高，稳定性好；整体设计结构简单，解决了变压器式全补偿接地补偿微调的难题。
附图说明
图1为本发明的***接线图。
其中：BYQ.运算变压器，PT.电压互感器，KMA.A相选相开关，KMB.B相选相开关，KMC.C相选相开关，KZQ.控制器。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。
一种基于运算变压器的接地全补偿方法，所述接地全补偿方法基于接地全补偿装置实现。
接地全补偿装置包括控制器KZQ、电压互感器PT、运算变压器BYQ以及选相开关组，选相开关组包括三个选相开关：A相选相开关KMA、B相选相开关KMB和C相选相开关KMC。
电压互感器PT用于测量母线电压，电压互感器PT的二次电压信号接入控制器输入端。
三个选相开关分别与三相母线连接，选相开关的另一端连接运算变压器BYQ的一次侧绕组，运算变压器BYQ的二次侧绕组一端接地，运算变压器BYQ二次侧绕组的另一端连接至***中性点；各选相开关的受控端分别与控制器的输出端连接，在控制器指令下控制分合闸。本发明的选相开关为三相开关。
本发明中，运算变压器BYQ为两个单相变压器或一个两相变压器。当为两个单相变压器时，运算变压器BYQ为两个独立的第一变压器和第二变压器，第一变压器的一次侧绕组A1-X1和第二变压器的一次侧绕组A2-X2独立设置，第一变压器的二次侧绕组a1-x1和第二变压器的二次侧绕组a2-x2串联连接，其中第一变压器二次侧绕组的a1端接地，第二变压器二次侧绕组的x2端连接***中性点；本实施例中，第一变压器的二次侧绕组a1-x1和第二变压器的二次侧绕组a2-x2采用VV接线形式。
第一变压器一次侧绕组的A1端分别与A相选相开关KMA的A相开关、B相选相开关KMB的B相开关以及C相选相开关KMC的C相开关连接，第一变压器一次侧绕组的X1端分别与A相选相开关KMA的B相开关、B相选相开关KMB的A相开关以及C相选相开关KMC的A相开关连接；第二变压器一次侧绕组的A2端分别与A相选相开关KMA的A相开关、B相选相开关KMB的B相开关以及C相选相开关KMC的C相开关连接，第二变压器一次侧绕组的X2端分别与A相选相开关KMA的C相开关、B相选相开关KMB的C相开关以及C相选相开关KMC的B相开关连接。
上述各电气设备之间的连接关系如图1所示。
为实现单相接地时向***内注入的补偿电压可调，本发明的第一变压器和第二变压器的一次侧绕组分别设置了独立抽头，两个独立抽头分别与控制器的输出端连接，控制器通过调节独立抽头的位置调节第一变压器的变比N1和第二变压器的变比N2。
本发明用于***发生单相接地故障对***进行补偿时，控制器KZQ进行判相，同时闭合故障相对应的选相开关，并通过运算变压器产生与故障相反向的电压信号注入***中性点，使故障相电压降为0V，对***进行全补偿。
本发明中接地全补偿装置向***中性点输出的电压幅值和相位均可调节，具体与运算变压器BYQ的第一变压器变比N1和第二变压器变比N2有关，详细说明如下。
运算变压器BYQ的第一变压器变比N1和第二变压器变比N2都等于3时，运算变压器BYQ向***中性点输出的电压相位不变，输出的电压幅值等于选相开关对应相的相电压。
以A相接地为例，电压互感器PT实时测量***三相母线的电压信息，控制器通过电压互感器PT采集的信息判断***是否接地，当控制器识别到A相接地后立即闭合A相选相开关KMA，接地全补偿装置输出US电压到***中性点。
A相选相开关KMA闭合后，运算变压器BYQ一次侧绕组的A1端接***A相，X1端接***B相，A2端接***A相，X2端接***C相，运算变压器BYQ二次侧绕组的a2端与x1端串接，a1端与x2端做为输出电压端USN、USL。此时：
第一变压器一次侧绕组两端A1、X1之间的电压为
第二变压器一次侧绕组两端A2、X2之间电压为：
第一变压器二次侧绕组两端a1、x1之间电压为：
第二变压器二次侧绕组两端a2、x2之间电压为：
运算变压器BYQ二次侧输出电压为：
同理，B相接地时，B相选相开关KMB闭合，运算变压器BYQ二次侧输出电压为：
C相接地时，C相选相开关KMC闭合，运算变压器BYQ二次侧输出电压为：
当运算变压器第一变压器和第二变压器的变比N1＝N2＝＝3时，输出电压与选相开关的对应关系如上式(1)、(2)、(3)所示，即运算变压器BYQ向***中性点输出的电压相位不变，输出的电压幅值等于选相开关对应相的相电压。
本发明中，当运算变压器BYQ的第一变压器变比N1和第二变压器变比N2相等但不等3时，运算变压器BYQ向***中性点输出的电压相位不变，输出的电压幅值会发生改变。
具体地，当N1＝N2>3时，运算变压器BYQ向***中性点输出的电压相位不变，输出的电压幅值小于选相开关对应相的相电压；当N1＝N2<3时，运算变压器BYQ向***中性点输出的电压相位不变，输出的电压幅值大于选相开关对应相的相电压；从而实现了接地全补偿装置向***中性点输出的电压相位不变而幅值可调的功能。
本发明中，当所述运算变压器BYQ的第一变压器变比N1和第二变压器变比N2不相等时，通过改变变比N1和变比N2可以使运算变压器BYQ向***中性点输出的电压相位和幅值均可调节。
具体地，当N1≠N2，且N1/N2＝K1，运算变压器BYQ输出的电压相位与闭合的选相开关相关，此时若K1大于1，输出的电压相位顺时针偏移，K1越大偏移越大；若K1小于1，输出的电压相位逆时针偏移，K1越大偏移越大；若K1不变，输出的电压相位不改变，等比例增大变比N1和N2，则输出的电压幅值减小；等比例减小变比N1和N2，则输出的电压幅值增大；从而通过调整变比N1、N2以及N1/N2的值实现了接地全补偿装置向***中性点输出的电压幅值和相位都可调节的功能。
本发明通过合理调节运算变压器两个变压器的变比，实现了***发生单相接地故障时向***中性点输出幅值和相位均可调节的补偿电压的目的，从而使得故障相电压降到0V，解决了变压器式全补偿接地补偿微调的难题。
Claims (8)
1.一种基于运算变压器的接地全补偿方法，其特征在于：所述接地全补偿方法基于接地全补偿装置实现，接地全补偿装置包括控制器(KZQ)、电压互感器(PT)、运算变压器(BYQ)以及选相开关组，所述选相开关组包括三个分别与三相母线连接的选相开关，选相开关的另一端连接运算变压器(BYQ)的一次侧绕组，运算变压器(BYQ)的二次侧绕组一端接地，运算变压器(BYQ)二次侧绕组的另一端连接至***中性点；所述运算变压器(BYQ)和各选相开关的受控端分别与控制器的输出端连接；
所述接地全补偿方法为：当***发生单相接地故障时，控制器(KZQ)进行判相，同时闭合故障相对应的选相开关，并通过运算变压器产生与故障相反向的电压信号注入***中性点，使故障相电压降为0V。
2.根据权利要求1所述的一种基于运算变压器的接地全补偿方法，其特征在于：所述运算变压器(BYQ)为两个单相变压器或一个两相变压器。
3.根据权利要求2所述的一种基于运算变压器的接地全补偿方法，其特征在于：所述运算变压器(BYQ)为两个独立的第一变压器和第二变压器，第一变压器的一次侧绕组(A1-X1)和第二变压器的一次侧绕组(A2-X2)独立设置，第一变压器的二次侧绕组(a1-x1)和第二变压器的二次侧绕组(a2-x2)串联连接，其中第一变压器二次侧绕组的a1端接地，第二变压器二次侧绕组的x2端连接***中性点；所述第一变压器和第二变压器的一次侧绕组分别设置独立抽头，两个独立抽头分别与控制器的输出端连接，控制器通过调节独立抽头的位置调节第一变压器的变比N1和第二变压器的变比N2。
4.根据权利要求3所述的一种基于运算变压器的接地全补偿方法，其特征在于：第一变压器一次侧绕组的A1端分别与A相选相开关(KMA)的A相开关、B相选相开关(KMB)的B相开关以及C相选相开关(KMC)的C相开关连接，第一变压器一次侧绕组的X1端分别与A相选相开关(KMA)的B相开关、B相选相开关(KMB)的A相开关以及C相选相开关(KMC)的A相开关连接；第二变压器一次侧绕组的A2端分别与A相选相开关(KMA)的A相开关、B相选相开关(KMB)的B相开关以及C相选相开关(KMC)的C相开关连接，第二变压器一次侧绕组的X2端分别与A相选相开关(KMA)的C相开关、B相选相开关(KMB)的C相开关以及C相选相开关(KMC)的B相开关连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于运算变压器的接地全补偿方法，其特征在于：所述运算变压器(BYQ)的第一变压器变比N1和第二变压器变比N2都等于3时，运算变压器(BYQ)向***中性点输出的电压相位不变，输出的电压幅值等于选相开关对应相的相电压；所述运算变压器(BYQ)的第一变压器变比N1和第二变压器变比N2相等且大于3时，运算变压器(BYQ)向***中性点输出的电压相位不变，输出的电压幅值小于选相开关对应相的相电压；所述运算变压器(BYQ)的第一变压器变比N1和第二变压器变比N2相等且小于3时，运算变压器(BYQ)向***中性点输出的电压相位不变，输出的电压幅值大于选相开关对应相的相电压。
6.根据权利要求4所述的一种基于运算变压器的接地全补偿方法，其特征在于：所述运算变压器(BYQ)的第一变压器变比N1和第二变压器变比N2不相等且N1/N2＝K1，运算变压器(BYQ)输出的电压相位与闭合的选相开关相关，且K1大于1时，输出的电压相位顺时针偏移，K1越大偏移越大；K1小于1时，输出的电压相位逆时针偏移，K1越大偏移越大；K1不变时，输出的电压相位不改变，等比例增大N1和N2，则输出的电压幅值减小；等比例减小N1和N2，则输出的电压幅值增大。
7.根据权利要求3所述的一种基于运算变压器的接地全补偿方法，其特征在于：所述第一变压器的二次侧绕组(a1-x1)和第二变压器的二次侧绕组(a2-x2)采用VV接线形式。
8.根据权利要求1所述的一种基于运算变压器的接地全补偿方法，其特征在于：所述选相开关为三相开关。
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