小电流接地故障有源消弧时注入电流两点计算方法
【技术领域】
[0001] 属于电力系统小电流接地故障自愈技术领域，设及小电流接地故障时基于有源逆 变器的消弧技术领域，尤其设及有源消弧技术计算注入电流的方法。
【背景技术】
[0002] 现阶段，我国中压配电网广泛采用小电流接地方式，即中性点不接地方式和中性 点经消弧线圈接地方式，发生单相接地故障时故障点电流较小，称为小电流接地系统。单相 接地故障是配电网故障的主要形式，占到故障总数的80%左右。发生单相接地故障时，由于 =相线电压基本保持不变且故障点电流较小，一般不会影响负荷的正常工作，按规程配电 网是允许带故障运行1~2小时的，但必须首先减小故障点电流，W促使故障点焰弧并减轻 故障点电流的危害，同时应避免间歇性接地弧光过电压。
[0003] 配电网接地故障消弧方法按补偿对象可分为电流消弧法和电压消弧法，按有无有 源逆变器可分为有源消弧法和无源消弧法。无源电流消弧法利用故障时的中性点电压及中 性点感抗产生感性电流，补偿系统中的电容电流，通过降低故障点电流W促使电弧焰灭。各 类消弧线圈，如自动调应式消弧线圈、调容式消弧线圈等均属于无源电流消弧法。无源电压 消弧法在变电所母线处将故障相金属性接地，嵌制故障相电压为0,推迟故障相电压的恢复 时间，避免电弧复燃。在冶金、炼化企业得到一定应用的"消弧柜狂HG)"属于无源电压消弧 法。
[0004] 无源消弧法均不能将故障点电流补偿到0。近几年，随着电力电子技术的发展，W 有源逆变器为代表的有源消弧控制法，在理论上能补偿故障电流中的有功分量、无功分量 和谐波分量，将故障点电流补偿到0。但是，现有的有源消弧控制法都是在故障前测量系统 的对地导纳，在故障后测量系统中性点的阻抗，W此计算注入电流。在小电流接地故障发生 后允许带故障运行的2小时里，配电网线路可能发生切换，此时采用已有的有源消弧控制 法计算注入电流并注入，其误差电流为改变线路的对地电容电流，故障点电流仍有可能很 大。 阳〇化]为满足现场应用有源消弧技术时计算的注入电流需适应配电网结构的动态变化， 在此提出了一种控制故障相电压为0时注入电流的两点计算方法，此算法避免了配电网结 构动态变化对计算注入电流引起的影响，且能计算故障点过渡电阻的值。
【发明内容】
[0006] 本发明解决的技术问题是：提供一种小电流接地故障后利用有源逆变器控制故障 相电压为0且适应线路结构动态变化的注入电流两点计算方法。小电流接地故障时，此注 入电流能有效地降低故障点电流并降低故障相电压，从而促使电弧焰灭，并延缓故障后电 压恢复速度，避免出现弧光过电压。
[0007] 本发明解决技术问题采取的技术方案是：小电流接地故障后，通过系统中性点或 =相中任意一相先后向系统注入两个不同的工频零序电流，并测量母线零序电压，进而计 算控制故障相电压为O的注入电流。过程为：
[000引1.检测到小电流接地故障发生后，利用有源逆变器向系统中性点或者某一相注入 一个电流4 >测量并记录注入后母线零序电压&1的幅值和相位。
[0009] 注入电流每可任意选取。一般地，选取4 =0,既可W减少一次注入电流对系统的 影响，又可W简化将故障相电压控制到0的注入电流的计算公式。
[0010] 2.再次向系统中性点或者某一相注入一个与4不同的电流4,测量并记录注入 后母线零序电压巧;的幅值和相位。 1] 注入电流可任意选取。一般地，选取/i;的幅值比较小（如1A-2A即可），运样可 W避免注入电流过大对系统的影响；4的相角巧根据不同的故障相按照W下原则进行选取 (设A相电源电压4的相角为0。）：
[0012]
[0013] 3.利用下式计算过渡电阻的计算值Rd:
阳〇1引其中鳥为故障相电源电压。
[0016] 4.利用下式计算控制故障相电压到0的注入电流
[0018] 当4 = 0时，计算公式简化为：
[0020] 与现有技术相比本发明的有益效果是：
[0021] W消弧线圈和消弧柜为代表的无源消弧法均不能将故障点电流补偿到0或接近 于0。随着配电网容量的增大及电缆线路和电力电子设备的大量应用，接地电流中的无功 分量、有功分量和谐波分量日益增大，应用无源消弧法后接地残流仍有可能较大。另外，某 些重要用户要求电弧尽最大可能焰灭。此时，在无源消弧法的基础上，应配合使用有源消弧 法，使接地电流进一步减小，乃至减小到0,W促使电弧尽最大可能焰灭，并控制故障相电压 为0或接近于0,W避免电弧重燃，从而最大可能地防止和消除弧光接地过电压。
[0022] 近几年，随着电力电子技术的发展，W有源逆变器为代表的有源消弧法，在理论上 能补偿故障电流中的有功分量、无功分量和谐波分量，将故障点电流补偿到0。但是，现有的 有源消弧控制法都是在故障前测量系统的对地导纳，在故障后测量系统中性点的阻抗，W此计算注入电流。在故障发生时，有些负荷可能比较敏感，会发生跳闽，在小电流接地故障 发生后允许带故障运行的2小时里，配电网线路可能发生切换，此时采用已有的有源消弧 巧制法计算注入电流并注入，其误差电流为改变线路的对地电容电流，故障点电流仍有可 能很大。
[0023] 本发明提出的小电流接地故障有源消弧时注入电流两点计算方法，根据两个不同 注入电流及其对应的母线零序电压计算控制故障相电压为0或接近于0的注入电流，可灵 活、有效的控制系统故障相电压，从而防止和消除弧光接地过电压。与传统方法相比，该方 法不需测量系统对地零序导纳，可自适应线路结构的改变，解决了现有的有源消弧控制法 不能反映故障后配电网结构可能发生改变运一难题；能计算故障点过渡电阻的值；且控制 方便、精度较高。
【附图说明】
[0024] 附图1为小电流接地故障有源消弧系统结构图。
[00巧]附图2为小电流接地故障有源消弧流程图。
[00%] 附图3为高阻接地时，利用本发明所述方法，向系统注入电流前后母线处、故障点 故障相电压，故障点电流的变化图。
【具体实施方式】
[0027] 本发明所述方法的【具体实施方式】为： 阳〇2引 （1)小电流接地故障有源消弧系统结构（如附图1所示）
[0029] 测量信号传送到控制器中，控制器可W是有源逆变器中