一种有源调容式全补偿消弧线圈装置及全补偿方法与流程

本发明涉及应用于配电网的消弧装置，具体地说是一种有源调容式全补偿消弧线圈装置及全补偿方法。

背景技术：

1、配电网单相接地故障频发，占所有故障的80％以上。消弧线圈可以补偿故障电流的容性分量，使电弧快速熄灭，因而成为中高压配电网的重要接地方式。然而随着配电网规模的不断扩大，故障电流不断增加，电弧难以快速熄灭，进而引发火灾、人身触电等事故。

2、传统消弧线圈式消弧技术只能补偿故障点残流的工频无功分量，不能补偿残流中的有功分量和谐波分量，且电网中常用的预调式消弧线圈不能实现无级调节。能够实现全补偿消弧的柔性消弧和主动干预式消弧，因体积成本均较大，对用户的安装环境要求较高，而现有配网变电站空间均比较有限，很大程度上限制了全补偿消弧装置的应用。

3、传统消弧线圈中的调容式消弧线圈是在发生单相接地故障时，通过调节不同电容组合接入电路，会使得消弧线圈整体对外所显示的电感值有所改变，以此来调节流经消弧线圈的感性电流大小，抵消掉故障点电流中的容性分量，降低故障点总体电流值来实现消弧。现有调容式消弧线圈与变压器类似，其结构是由主绕组、二次绕组组成。二次绕组连接电容调节柜，电容调节柜由n组电容器组成，每组电容器分别通过真空接触器来进行投切，利用容性电流与感性电流的相位相反来调节消弧线圈的感性电流。调容式消弧线圈因其电感值具有不连续性，不能实现电容电流的无级调节，依然存在传统消弧线圈的弊端，即不能补偿残流中的有功分量和谐波分量，因此无法对故障电流作100％完全补偿，且无法在过补偿范围进行无级调节。

4、综上所述，不断优化调容式消弧线圈和柔性消弧装置及方法降低故障电流造成的事故成为本领域科研人员的重点研究方向。

技术实现思路

0、
技术实现要素：

1、本发明提出了一种有源调容式全补偿消弧线圈装置及全补偿方法，以解决现有技术中消弧线圈无法对故障电流作100％完全补偿以及全补偿消弧装置不便于应用安装的缺点。

2、为了实现上述的目的，本发明采用了如下技术方案：一种有源调容式全补偿消弧线圈装置，包括消弧线圈lp初级绕组、消弧线圈lp次级绕组、隔离变压器t初级绕组、隔离变压器t次级绕组、隔离开关、逆变电源、逆变电源直流侧电容cdc、n个并联的电容和n个并联的开关，所述消弧线圈lp初级绕组一端接地，所述消弧线圈初级绕组另一端通过隔离开关k与配网中性点相连，所述消弧线圈次级绕组一端与n个开关的一端相连，所述n个开关的另一端分别与所述n个电容的一端相连，所述n个电容的另一端和隔离变压器初级绕组的一端相连，所述隔离变压器初级绕组的另一端与所述n个开关的共同端相连，所述隔离变压器次级绕组两端分别与逆变电源输出两端相连，所述逆变电源的直流侧设置有电容cdc。

3、进一步的，上述n个开关为真空开关或者双向可控硅投切开关。

4、进一步的，上述一种有源调容式全补偿消弧线圈装置的全补偿方法，包括以下步骤：

5、1)电网正常运行时，实时计算电网对地参数；

6、2)根据电网对地参数，控制电容组相对应的投切开关；

7、3)检测电网运行状态，判断是否发生单相接地故障；

8、4)如果发生单相接地故障，根据电网对地参数，计算逆变电源所需注入电流的大小，逆变电源根据控制目标实时调控输出电流值；

9、5)判断接地故障是否消失；

10、6)有源调容式全补偿消弧线圈系统恢复，即逆变电源退出运行。

11、进一步的，上述步骤4中，逆变器直流侧电容需要进行预充电来稳定直流侧电压，通过控制逆变器输出电流，进而可改变消弧线圈电流的大小，从而补偿残流中含有的无功分量、有功分量和谐波分量。

12、与现有技术相比，本发明的优点是：

13、1、本发明在调容式消弧线圈的基础上增加可控逆变电源，创造性的提出了有源调容式全补偿消弧线圈，相比现有的各种消弧方法，不仅可对故障电流作100％完全补偿，同时消弧的全补偿能力亦得到大幅提升兼顾了供电安全性和可靠性。

14、2、本发明的设计结构仅在消弧线圈的二次侧增加了小容量变压器和逆变电源，不需要额外增加户内户外柜，将消弧线圈和逆变电源设计为一体化结构，电路结构简单且易于实现，更便于用户应用安装，具有不可比拟的技术优势。

15、3、本发明的方法简单易行,准确性高:当发生单相接地故障时，通过调节不同电容组合接入电路，会使得消弧线圈整体对外所显示的电感值有所改变，以此来调节流经消弧线圈的感性电流大小，抵消掉故障点电流中的容性分量，降低故障点总体电流值来消弧。

技术特征：

1.一种有源调容式全补偿消弧线圈装置，其特征在于：包括消弧线圈lp初级绕组、消弧线圈lp次级绕组、隔离变压器t初级绕组、隔离变压器t次级绕组、隔离开关、逆变电源、逆变电源直流侧电容cdc、n个并联的电容和n个并联的开关，所述消弧线圈lp初级绕组一端接地，所述消弧线圈初级绕组另一端通过隔离开关k与配网中性点相连，所述消弧线圈次级绕组一端与n个开关的一端相连，所述n个开关的另一端分别与所述n个电容的一端相连，所述n个电容的另一端和隔离变压器初级绕组的一端相连，所述隔离变压器初级绕组的另一端与所述n个开关的共同端相连，所述隔离变压器次级绕组两端分别与逆变电源输出两端相连，所述逆变电源的直流侧设置有电容cdc。

2.根据权利要求1所述的一种有源调容式全补偿消弧线圈装置，其特征在于：所述n个开关为真空开关或者双向可控硅投切开关。

3.根据权利要求1所述的一种有源调容式全补偿消弧线圈装置的全补偿方法，其特征在于：包括以下步骤

4.根据权利要求2所述的一种有源调容式全补偿消弧线圈装置的全补偿方法，其特征在于：所述步骤4中，逆变器直流侧电容进行预充电来稳定直流侧电压，通过控制逆变器输出电流，进而可改变消弧线圈电流的大小，从而补偿残流中含有的无功分量、有功分量和谐波分量。

技术总结
本发明属于电力系统谐振接地领域，具体涉及一种有源调容式全补偿消弧线圈装置及全补偿方法。该装置中消弧线圈Lp初级绕组一端接地，消弧线圈初级绕组另一端通过隔离开关K与配网中性点相连，所述消弧线圈次级绕组一端与N个开关的一端相连，所述N个开关的另一端分别与所述N个电容的一端相连，所述N个电容的另一端和隔离变压器初级绕组的一端相连，所述隔离变压器初级绕组的另一端与所述N个开关的共同端相连，所述隔离变压器次级绕组两端分别与逆变电源输出两端相连，所述逆变电源的直流侧设置有电容Cdc。本发明的装置和方法不仅可对故障电流作100%完全补偿，同时消弧的全补偿能力强；电路结构简单且易于实现，便于应用安装。

技术研发人员：雷智荣,张小宁,殷一林,李聪,冯颖,赵航,党长富,郑飞,吴恒福
受保护的技术使用者：西安西瑞控制技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12