一种配电网中性点不接地系统单向有源补偿装置的制作方法

本发明涉及配电网接地技术领域，尤其是涉及一种配电网中性点不接地系统单相有源补偿装置。

背景技术：

我国1-66kV中压配电网中性点多采用非有效接地方式，俗称小电流接地方式，传统上主要包括不接地、经消弧线圈接地和经高阻接地等三种方式，现在也包括基于有源电力电子设备、可实现接地故障电流无功分量、有功分量等全电气量补偿的有源接地方式。

中性点接地方式，最常见的是按单相接地短路时接地电流大小分为大电流接地系统和小电流接地系统。大电流接地系统包括中性点直接接地和中性点经小电阻接地，小电流接地方式包括中性点不接地方式和中性点经消弧线圈接地方式。大电流接地方式也称为有效接地方式，小电流接地方式称为非有效接地方式。接地点零序综合电抗X₀与正序综合电抗X₁比值，我国规定X₀/X₁≥4～5时，属于小电流接地系统。

中性点非有效接地系统，单相接地故障发生后，没有形成短路电流通路，故障相和非故障相流过负荷电流，接地故障点和导线对地电容形成电流通路，电容电流在导线和大地之间流通。

现有的电流补偿方法是进行无源补偿或有源补偿，无源补偿方法主要指消弧线圈，效率较低，因此使用范围有限；有源补偿方法常用的是通过与消弧线圈并联，在中性点接入逆变电路产生补偿电流，使得接地故障点的电流为零，但需与消弧线圈配合使用，应用受限制。

技术实现要素：

基于上述问题，本发明提出一种配电网单相有源补偿装置，通过 设置逆变电路，通过整流电路将配电网的交流电转换成直流电提供给逆变电路，从而提高了补偿效率。

为实现上述发明目的，本发明的提供一种配电网单相有源补偿装置，其特征在于，所述装置包括：

检测单元，连接到配电网的三相上，用于检测故障信息；

逆变单元，所述逆变单元的输出端连接到所述配电网的任一相上，用于当所述配电网发生单相接地故障时，产生补偿电流；

整流单元，所述整流单元的输入端连接配电网任意两相母线上，输出端连接到所述逆变单元的输入端，用于将所述配电网的交流电转换成直流电提供给所述逆变单元；

控制单元，用于控制所述检测单元、逆变单元。

其中，通过所述整流单元为所述逆变单元提供直流电源，所述逆变单元产生补偿电流，所述故障点的电流为零。

其中，所述装置还包括与所述逆变单元并联的电容器。

其中，所述整流单元为二极管单相桥式整流电路。

其中，所述整流单元包括并联的两个桥臂，每个所述桥臂上包括两个二极管

其中，所述逆变单元为单相可控全桥逆变电路。

其中，所述逆变单元包括并联的两个桥臂，每个所述桥臂上包括两个可控开关器件，所述每个可控开关器件上并联有二极管。

本发明的配电网单相有源补偿装置，通过整流电路将配电网的交流电流转换成直流电流提供给逆变电路，提高了补偿效率。另外，本发明的补偿装置能够针对泄漏电流及谐波电流产生特定的补偿电流。同时，本装置不需要与消弧线圈配合即可消除故障电弧，能够减小配电网发生其他故障的概率。此外，本发明的补偿装置可以连接在配电网的任一相上，其安装灵活，使用方便。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了本发明实施例的配电网单相有源补偿装置的结构示意图。

图2示出了本发明实施例的配电网单相有源补偿装置的整流单元的结构示意图。

图3示出了本发明实施例的配电网单相有源补偿装置的逆变单元的结构示意图。

图4示出了本发明的一个实施例的健全相的电流工作示意图。

图5示出了本发明的一个实施例的故障相的电流工作示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

图1示出了本发明实施例的配电网单相有源补偿装置的结构示意图。

为实现上述发明目的，本发明的提供一种配电网单相有源补偿装置，所述装置包括：

检测单元10，连接到配电网的三相上，用于检测故障信息

逆变单元20，所述逆变单元的输出端连接到所述配电网的任一相母线上，用于当所述线路发生故障时，产生补偿电流；

整流单元30，所述整流单元的输入端连接到配电网任意两相母线上，输出端连接到所述逆变单元的输入端，用于将所述配电网的交流电转换成直流电提供给所述逆变单元；

控制单元50，用于控制所述检测单元、逆变单元。

上述实施例中，整流单元30为二极管单相桥式整流电路，逆变单元20为单向可控全桥逆变电路。

本发明汇总，配电网单相接地后相对地电压不是定值，但线电压为定值。采用二极管单相桥式整流电路，输入端接入配电网任意两相， 可以提供稳定直流电。

本实施例中，补偿无功电容电流，不消耗有功功率，补偿泄漏电流及谐波电流消耗有功功率，IGBT的管压降、线路电阻等损耗也消耗有功功率，补偿电容电流占总电流的比例很高，因此整流装置的容量较小，可以选择小功率二极管。图2示出了本发明实施例的配电网有源补偿装置的整流单元的结构示意图。

在一个实施例中，如图2所示，整流单元包括并联的两个桥臂，每个所述桥臂上包括两个二极管。

另外，在储能装置上并联有电容器C，并联电容C起储能和直流滤波作用，电容C使直流输出电压纹波减小，近似为恒值。

本实施例的逆变单元产生补偿电流，并且逆变器前端电容C作用为储能，无功功率在配电网系统和补偿装置之间来回循环，电能量储能在前端电容中，逆变单元对电容容量的要求高于整流单元，因此电容容量选取依据逆变单元容量需求。

图3示出了本发明实施例的配电网单相有源补偿装置的逆变单元的结构示意图。

如图3所示，逆变单元包括并联的两个桥臂，每个所述桥臂上包括两个可控开关器件所述每个可控开关器件上并联有可二极管。

在使用上述本发明的有源补偿装置时，首先利用检测单元10采集故障数据，发生单相接地故障时，健全相对地电压升高，故障相对地电压降低，根据相电压特征来选择故障相。

当某一相接地故障时，所述检测单元判断所述故障相与所述逆变单元连接的母线是否为同一相；

通过所述整流单元为所述逆变单元提供直流电源，所述逆变单元产生补偿电流，所述故障点的电流为零。

以下通过具体实施例详细描述使用本发明的有源补偿装置进行电流补偿的过程。

图4示出了本发明的一个实施例的健全相的电流的工作示意图。

当检测到C相发生故障后，启动有源补偿装置，整流单元将交流电转换成直流电，为逆变单元提供直流电流。

如图4所示，在有源补偿装置接入后，产生补偿电流等于I_S，一部分补偿B相电容电流I_CB，一部分补偿A相电容电流I_CA，形成A、B相、补偿装置、系统的回路，故障点不再有电流流过，因此故障点电流为零，熄灭了电弧，达到了补偿目标。

图5示出了本发明的一个实施例的故障相有源补偿工作示意图。

如图5所示，当检测到A相发生故障后整流装置为逆变单元提供直流电，逆变单元产生补偿电流等于I_S，一部分补偿B相电容电流，一部分补偿C相电容电流，形成B、C相、补偿装置、系统回路，不再有电流流过故障点，因此故障点电流为零，消除了电弧，达到了补偿目标。

本发明的配电网有源补偿装置，通过设置逆变电路，并通过整流电路将配电网的交流电流转换成直流电流提供给逆变电路，提高了补偿效率。另外，本发明的补偿装置能够针对泄漏电流及谐波电流产生特定的补偿电流。同时，本装置不需要与消弧线圈配合即可消除故障电弧，能够减小配电网发生其他故障的概率。此外，本发明的补偿装置可以连接在配电网的任一相上，其安装灵活，使用方便。

以上具体实施方式仅用以说明本发明的具体实施技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。