补偿单相接地故障电流中有功分量的消弧线圈装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种补偿单相接地故障电流中有功分量的消弧线圈装置及方法，装置：带有二次绕组的Z型接地变压器模块、单相消弧线圈模块、晶闸管控制的低压电抗器模块、单相全桥逆变器模块、三相PWM整流器模块和控制器模块；方法：采用三相PWM整流器和单相全桥逆变器相结合的模式使消弧线圈对接地电流中有功分量进行补偿，在配电网发生单相接地故障时，以为指令电流控制单相全桥逆变器模块补偿接地电流中的有功分量，通过采用合适的PWM控制策略，产生驱动信号来调控相应电力电子器件，使其输出与这部分有功分量电流大小相等相位相反的补偿电流，使接地电流中的有功分量得到最优补偿，保证消弧线圈的可靠稳定运行，提高配电网运行的安全性。
【专利说明】补偿单相接地故障电流中有功分量的消弧线圈装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种消弧线圈装置及方法，具体是一种补偿单相接地故障电流中 有功分量的消弧线圈装置及方法。
【背景技术】
[0002] 随着城市及工矿企业配电网的不断扩大，配电网单相接地故障电流中的有功分量 的幅值也大幅增加。通常的消弧线圈仅能产生感性电流，实现对单相接地故障电流中的工 频无功分量进行补偿，却不能对由于配电网本身的有功损耗、消弧线圈接入系统的零序回 路等因素形成的单相接地故障电流有功分量进行补偿。若不采取补偿措施，则在配电网发 生单相接地故障时可能会产生电弧接地过电压、加大跨步电压和接触电压，影响供电的安 全性和可靠性，对人身安全造成威胁。
【发明内容】
[0003] 技术问题：本发明的目的是要提供一种补偿单相接地故障电流中有功分量的消弧 线圈装置及方法，解决单相接地故障电流中有功分量补偿的问题。
[0004] 技术方案：本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：本发明消弧线圈装置 包括带有二次绕组的Z型接地变压器模块、单相消弧线圈模块、晶闸管控制的低压电抗器 模块、单相全桥逆变器模块、三相PWM整流器模块和控制器模块；所述的带有二次绕组的Z 型接地变压器模块原边的一端连接电网三相母线，另一端引出配电网人为中性点，而带有 二次绕组的Z型接地变压器模块的副边连接三相PWM整流器模块；单相消弧线圈模块一次 绕组一端与中性点连接，另一端可靠接地；单相消弧线圈模块二次绕组通过晶闸管控制的 低压电抗器模块，完成消弧线圈电感的连续调节；单相全桥逆变器模块通过控制晶闸管的 导通角完成对接地电流中有功分量的补偿；三相PWM整流器模块为单相全桥逆变器模块提 供稳定的直流电压；控制器模块分别向晶闸管控制的低压电抗器模块、单相全桥逆变器模 块、三相PWM整流器模块发出控制信号；
[0005] 本发明的消弧线圈控制方法包括如下步骤：
[0006] (1)硬件系统上电后，关闭所有中断，进行系统所有模块初始化，然后打开中断；
[0007] (2)正常运行时检测电网的对地参数C2、r2，并相应调节消弧线圈；
[0008] (3)在直流侧预充电阶段，给直流侧预充电；
[0009] (4)预充电结束后，检测电网是否发生单相接地故障；
[0010] (5)若电网发生单相接地故障时，要使残流中的有功分量电流得到补偿，即投入逆 变器后接地电阻的阻性电流为零，则需要满足另
【权利要求】
1. 一种补偿单相接地故障电流中有功分量的消弧线圈装置，其特征在于：该装置包括 带有二次绕组的Z型接地变压器模块、单相消弧线圈模块、晶闸管控制的低压电抗器模块、 单相全桥逆变器模块、三相PWM整流器模块和控制器模块；所述的带有二次绕组的Z型接地 变压器模块原边的一端连接电网三相母线，另一端引出配电网人为中性点，而带有二次绕 组的Z型接地变压器模块的副边连接三相PWM整流器模块；单相消弧线圈模块一次绕组一 端与中性点连接，另一端可靠接地；单相消弧线圈模块二次绕组通过晶闸管控制的低压电 抗器模块，完成消弧线圈电感的连续调节；单相全桥逆变器模块通过控制晶闸管的导通角 完成对接地电流中有功分量的补偿；三相PWM整流器模块为单相全桥逆变器模块提供稳定 的直流电压；控制器模块分别向晶闸管控制的低压电抗器模块、单相全桥逆变器模块、三相 PWM整流器模块发出控制信号； 该装置采用三相PWM整流器模块和单相全桥逆变器模块实现了对接地电流中有功分 量的补偿，所述的带有二次绕组的Z型接地变压器模块不仅形成配电网人为中性点，而且 为三相PWM整流器模块提供工作电源，所述的晶闸管控制的低压电抗器模块完成消弧线圈 电感的连续调节。
2. 权利要求1所述的一种补偿单相接地故障电流中有功分量的消弧线圈装置的方法， 其特征在于：具体步骤包括： (1) 硬件系统上电后，关闭所有中断，进行系统所有模块初始化，然后打开中断； (2) 正常运行时检测电网的对地参数C2、r2，并相应调节消弧线圈； (3) 在直流侧预充电阶段，给直流侧预充电； (4) 预充电结束后，检测电网是否发生单相接地故障； (5) 若电网发生单相接地故障时，要使残流中的有功分量电流得到补偿，即投入逆变器 后接地电阻的阻性电流为零，发生谐振时只需要满足式=〇 ; 厂Σ 即以^^ 为指令电流控制单相全桥逆变器模块补偿接地电流中的有功分量； /V 若没有发生单相接地故障，则从步骤（2)开始重新执行； (6) 执行命令，并判断单相接地故障是否消失，若单相接地故障没有消失，从步骤（5) 开始重新执行；若单相接地故障消失，则从步骤（2)开始重新执行。
【文档编号】H02H9/08GK104319757SQ201410640042
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】李晓波, 师丽霞, 王崇林, 刘建华, 董新伟, 张栋梁, 李国欣, 马草原, 梁睿, 闫腾飞 申请人:中国矿业大学