一种变步长的消弧线圈调谐新方法
【专利说明】
[0001]
技术领域
[0002] 本发明涉及的是一种谐振接地系统正常运行和系统发生单相经过渡电阻接地时 (非高阻接地故障）对消弧线圈（主要是预调式消弧线圈，下面不再具体说明）调谐的新方 法，具体是基于变步长思想对消弧线圈进行调谐的新技术。
【背景技术】
[0003] 我国中压配电网多属于小电流接地系统，小电流接地系统主要是以中性点经消弧 线圈接地方式为主。随着配电网的不断发展，电缆线路在配电网中使用越来越多，线路对 地电容电流越高，发生单相接地故障时形成的电弧难以自动熄灭。一般而言，在故障期间， 当配电系统的运行方式发生改变时(如切除某部分馈线)，消弧线圈补偿的电流不会发生变 化，产生的残流也会很大，电弧会很难熄灭。
[0004] 目前已有多种方法可测得对地电容电流，有相位法、偏置电容法、注入信号法等方 法。相位法不易实现精确调谐；偏置电容法加入不当的电容会造成非偏置相电压升高，在电 网绝缘薄弱处易发生短路；注入信号是近几年提出测量电容电流的新方法，但是注入信号 的频率幅值选取不当会严重影响测量结果；并且以上方法只能是消弧线圈正常运行时对地 电容电流的测量，不能实现消弧线圈故障期间实现对消弧线圈的精确调谐。
[0005] 经对现有技术领域的检索发现，中国专利申请号为200910183155. 2,授权公告号 为CN101626158B，专利名称为：一种随调式消弧线圈自动调谐控制方法，该专利通过控制 被调消弧线圈增加输出一个"已知的"补偿电流增量，从而计算电网脱谐电流和阻尼电流。 该专利适用于控制调节不引起消弧线圈两端等效阻尼的变化的随调式消弧线圈。中国专利 申请号为CN201210277809. X，申请公开号为CN102818938A，专利名称为：移参换相法电网 对地分布参数跟踪测量控制方法，自然不平衡度对测量结果的影响被消除了，但需将同一 偏置在电网任意两相之间投切。
【发明内容】
[0006] 技术问题：本发明所解决的技术问题是提供一种变步长的消弧线圈调谐新方法， 先确定步长，根据消弧线圈的补偿状态来调整和判断步长是否合适，确定步长后，根据消弧 线圈的补偿状态，调节电感量(消弧线圈过补偿时，前一次电感量加上逐次减半的步长；消 弧线圈欠补偿时，前一次电感量减去逐次减半的步长)，以实现消弧线圈的精确调谐。本发 明既适用于配电系统正常运行时（自然不平衡度较高和较低下均可使用）对地电容电流的 测量，也适用于配电系统发生单相经过渡电阻接地时（非高阻接地故障，下文提及的单相经 过渡电阻接地均指单相非高阻接地故障，下面不再具体说明）实现将消弧线圈调到最佳补 偿位置。
[0007] 技术方案：为解决以上技术问题，本发明提出一种变步长的消弧线圈调谐新方法， 该方法需先确定步长，根据消弧线圈的补偿状态来调整和判断步长是否合适，确定步长后， 根据消弧线圈的补偿状态，调节电感量(消弧线圈过补偿时，前一次电感量加上逐次减半的 步长；消弧线圈欠补偿时，前一次电感量减去逐次减半的步长)，以实现消弧线圈的精确调 谐。本发明既适用于配电系统正常运行时（自然不平衡度较高和较低下均可使用)对地电容 电流的测量，也适用于配电系统发生单相经过渡电阻接地时实现将消弧线圈调到最佳补偿 位置。
[0008] 所述配电网正常运行时对地电容电流的测量包括以下步骤： 步骤a :先测量配电网自然不平衡点压Tm和相位角4 ; 步骤b :对消弧线圈进行调节，实现粗调，此时消弧线圈电感为L (0); 步骤c :再测配电网中性点电压和相位角02 ; 步骤d :确定消弧线圈的补偿状态，首先进行理论分析（以三条馈线分析为例），配电网 中性点电压:和相位角否（即￡ #和￡4/的夹角，
【主权项】
1. 一种变步长的消弧线圈调谐新方法，其特征在于，根据消弧线圈（主要指预调式消 弧线圈，下面不再具体说明）的补偿状态确定消弧线圈的步长过后，然后再根据消弧线圈 的补偿状态，调节消弧线圈电感量(若消弧线圈是过补偿状态，则前一次调节的消弧线圈电 感量加上逐次减半的步长；若消弧线圈是欠补偿状态，则前一次调节的消弧线圈电感量减 去逐次减半的步长)，最终将消弧线圈调节到最佳补偿位置，既适用于配电系统正常运行时 (在自然不平衡度较高和较低下均可使用）对地电容电流的测量，也适用于配电系统发生单 相经过渡电阻接地故障时(指非高阻接地故障，下文提及的单相经过渡电阻接地故障均指 单相非高阻接地故障，下面不再说明）实现消弧线圈的精确调谐。
2. 根据权利要求1所述的一种变步长的消弧线圈调谐新方法，其特征在于，配电系统 正常运行时对地电容电流的测量包括以下步骤： 步骤a:先测量配电网自然不平衡点压和相位角S1 ; 步骤b :对消弧线圈进行调节，实现粗调，此时消弧线圈电感为L (O); 步骤c :再测配电网中性点电压和相位角; 步骤d :确定消弧线圈的补偿状态，首先进行理论分析（以三条馈线分析为例），配电网 中性点电压￡.~和相位角a (即Γ#和&的夹角，0 = 为：
. d 3. arctan -式 2 F 上两式中〗
b电网的自然不平衡度，G =G1 +Gi+ 相对地总电容，心二Q + C2i + 为B相对地总电容，Q = + + C3i 为C相对地总电容，乙、G、Cjc (n=l、2、3)分别为3条馈线的对地电容，
3消弧线圈的脱谐度，d = --^--^为与消弧线 fiJ?L(CA + Cb + Cc) 圈并联的电阻的阻尼率，&为A相电源电压，《为电源角频率； 由分析可得：当相位角0e(9Cr，18(r)U(-9O%(y)时，v〈O，消弧线圈过补偿；当 相位角0 e (-18(Τ,-9{Γ)υ (0:，9<r)时，v>〇,消弧线圈欠补偿；当相位角δ二±905时， V=O，消弧线圈全补偿； 然后再根据相位角= - Α)的范围，来判断消弧线圈的补偿状态； 步骤e :调节消弧线圈电感量以确定步长，当消弧线圈过补偿时，消弧线圈电感量加上 逐次加倍的步长（即L(k) = L(O) + kAL，其中k为调节的次数，麗为调节的步长，可 取AL = Z+f，下同）；当消弧线圈欠补偿时，消弧线圈电感量减去逐次加倍的步长（即 L (k) = L(O) - kAL);直至改变消弧线圈补偿状态，最终确定的步长为加倍后的步长 (D.L 二 kAL); 步骤f:根据消弧线圈的补偿状态来调节消弧线圈，若消弧线圈过补偿状态，则令 L (n)=L(n-l) + M：/2n4 (式中处'是步骤e最终确定的步长，即调节这个步长时能改 变其补偿状态，η为调节的次数)，将消弧线圈电感调节到L (n)，若消弧线圈处于欠补偿状 态，则令L (n) =L(H-I)-MJ/2n4,将消弧线圈电感调节到L (η); 步骤g :再次测量中性点电压相位角52，得出&和的夹角0(0二-石1^， 若a G (89. δ%90. 50 U ( - 90. δ% - 89. δ;)(消弧线圈处于全补偿状态或非 常接近全补偿状态)，则结束调节，若不是，重复f、g步骤。
3.根据权利要求1所述的一种变步长的消弧线圈调谐新方法，其特征在于，配电系统 发生单相经过渡电阻接地时实现消弧线圈的精确调谐包括以下步骤： 步骤①：首先判断配电网是否发生单相接地故障(可先检测正常时中性点电压Pjto，假 设为&以#加的大小为基准值，当检测到中性点电压&的大小超过( #根 据电网实际情况选取，户> 1)时，可判断为单相接地故障；否则，则不是)，若是，则进行下 面步骤； 步骤②：调节消弧线圈，实现粗调，此时消弧线圈电感为L(O); 步骤③：测量系统发生单相经过渡电阻接地时中性点电压￡/#和相位角e2 ; 步骤④：确定消弧线圈的补偿状态，首先进行理论分析（以三条馈线分析为例)，配电网 发生单相接地故障时中性点电压和相位角a2为：
若不是高阻接地故障，P相对于dF可忽略不计，则
上两式4
为电网的自然不平衡度， G = Cu +匕4 + .为A相对地总电容，G = Cif + C25 + C35为B相 对地总电容，G = Cl￡： + + ￡：3i；为C相对地总电容，Crija、ΓΛ、G (n=l、 2、3)分别为3条馈线的对地电容，
为消弧 线圈的脱谐度，
为与消弧线圈并联的电阻的阻尼率，
为过渡电阻引起的阻尼率，Rf为过渡电阻，&为A相电源 电压，￡D I为电源角频率； 由分析可得：当中性点电压相位角行2 G ar,9co u ( - iso% - 9cr)时，v〈〇， 消弧线圈过补偿；当中性点电压相位角€ ( - 90°，0=) U (90%18€〇时，V>0,消弧 线圈欠补偿；中性点电压相位角占2 = ±180°、0=时，v=0,消弧线圈全补偿；然后再根据 测得的中性点电压相位角O2的范围，来判断消弧线圈的补偿状态； 步骤⑤：调节消弧线圈电感量以确定步长，当消弧线圈过补偿时，消弧线圈电感量加 上逐次加倍的步长（即L (k) = L(O)十kAL，其中η为调节的次数，丛为调节的步长， 可取AL = ，下同）；当消弧线圈欠补偿时，消弧线圈电感量减去逐次加倍的步长（即 L(k)二L(O) - kAL );直至改变消弧线圈补偿状态，最终得到的步长为加倍后的步长 (ΔΧ.'(ΔΧ.' = 1c/\I.)； 步骤⑥：根据消弧线圈的补偿状态调节消弧线圈，若消弧线圈过补偿状态，则令 L (n) =L(n-l) + AL'/2n4 (式中AL'是步骤d最终确定的步长，即调节这个步长时 能改变其补偿状态)，将消弧线圈电感调节到L (n)，若消弧线圈处于欠补偿状态，则令 L (n)=L(n-l)-MJ/2n4,将消弧线圈电感调节到L (n); 步骤⑦：再次测量中性点电压相位角，若δ2 e M)· 5%a y) IK179· 5:，- m 5:)(消弧 线圈非常接近全补偿状态)，则结束调节，若不是，重复⑥、⑦步骤。
【专利摘要】本发明公开了的一种变步长的消弧线圈(主要指预调式消弧线圈)调谐的新方法，在配电系统正常运行时可精确测量系统对地电容电流，在系统自然不平衡度较高和较低下可使用；在配电系统故障期间（系统发生单相非高阻电阻接地故障时）可将消弧线圈调节到最佳补偿位置。本发明调谐测量方式简单，可在线实时测量调谐，不影响系统运行，精确度高，适用范围广泛。
【IPC分类】H02H9-08
【公开号】CN104836219
【申请号】CN201510027028
【发明人】李晓波, 蒋峰景, 刘建华, 董新伟, 李国欣, 张栋梁, 马草原, 梁睿, 郑云丹, 韩继承, 师丽霞
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年1月20日