一种配电网单相接地故障的电压消弧控制方法与流程

一种配电网单相接地故障的电压消弧控制方法，属于配电网单相接地故障有源消弧。

背景技术：

1、配电网发生单相接地故障时，减小故障点电流促使故障点熄弧，可降低故障危害，避免事故扩大。消弧线圈是配电网常见的消弧设备，但其只能补偿接地故障电流无功分量，不能补偿有功及谐波分量，无法确保接地点可靠熄弧。利用有源逆变器作主动注入电源的有源消弧技术，能够实现对接地故障电流的全补偿，实现接地点的可靠熄弧。

2、有源消弧技术有电压消弧法和电流消弧法两种，在现有技术中：

3、申请号为202111528989.x，申请日为2021年12月14日，专利名称为“基于中性点注入电流的有源电压消弧方法”，的中国发明专利公开了一种技术方案。在该技术方案中，其实质是通过注入电流使故障点的电流减小，属于电流消弧法，电流消弧法的缺陷在于需要对系统结构进行准确测量，测量误差容易影响补偿效果。

4、申请号为202010845611.1申请日为2020年11月27日，专利名称为“一种配电网单相接地故障有源消弧方法”，的中国发明专利公开了一种技术方案，该技术方案属于电压消弧法，其原理是通过控制故障相母线电压到熄弧电压以下实现故障点熄弧，相比较电流消弧法，它不需要对系统结构进行准确测量。但目前的电压消弧法，忽略了故障点到母线的线路压降，在故障点距母线较远、故障过渡电阻较小时，即使母线电压控制为零，故障点仍有较高的电压，不能确保可靠熄弧，甚至存在故障点电流不减反增的异常情况。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种利用故障线路的阻抗角明确故障点到母线的线路压降相角，解决了现有电压消弧法在故障点距离母线较远、故障过渡电阻较小时，不能可靠熄弧，故障点电流不减反增异常问题的配电网单相接地故障的电压消弧控制方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该配电网单相接地故障的电压消弧控制方法，包括消弧控制系统，消弧控制系统包括控制器以及有源逆变器，其特征在于：包括如下步骤：

3、步骤a，控制器采集配电网中以及有源逆变器的电压信号、电流信号；

4、步骤b，控制器判断配电网中是否发生接地故障，如果发生接地故障，判断故障相，并执行步骤c，如果未发生接地故障，返回步骤a；

5、步骤c，有源逆变器基于初始步进系数k确定投入补偿的电压值，并投入补偿；

6、步骤d，控制器判断故障点是否熄弧，如果熄弧，执行步骤i，如果未熄弧，执行步骤e；

7、步骤e，控制器判断此时的初始步进系数k是否等于1，如果初始步进系数k等于1，执行步骤f，如果初始步进系数k不等于1，增大初始步进系数k，并返回步骤c；

8、步骤f，有源逆变器基于二次步进系数p确定投入补偿的电压值，并投入补偿；

9、步骤g，控制器判断故障点是否熄弧，如果熄弧，执行步骤i，如果未熄弧，执行步骤h；

10、步骤h，控制器判断此时的二次步进系数p是否等于0.1，如果二次步进系数p等于0.1，执行步骤i，如果二次步进系数p不等于0.1，增大二次步进系数p，并返回步骤f；

11、步骤i，有源逆变器按照当前的输出电压持续投入。

12、优选的，步骤c中投入补偿的电压值为，其中，为故障相的电源电压，kn为第n次增大后的初始步进系数。

13、优选的，n＝0时，初始步进系数k的初始值k0为配电网线路中发生故障但有源逆变器未投入补偿时，中性点电压与相电源电压的比值。

14、优选的，步骤f中投入补偿的电压值为，其中，为故障相的电源电压，pj为第j次增大后的二次步进系数。

15、优选的，步骤e中，初始步进系数k每次增大时，其增大的百分比大于等于5％。

16、优选的，步骤h中，二次步进系数p，每次增大时，其增大的百分比大于等于3％。

17、与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

18、在本配电网单相接地故障的电压消弧控制方法中，利用故障线路的阻抗角明确故障点到母线的线路压降相角，通过控制系统中性点电压等于故障相电源电压与故障点到母线的线路压降电压的反向矢量和，控制接地故障时故障点的电压为零，解决了现有电压消弧法在故障点距离母线较远、故障过渡电阻较小时，不能可靠熄弧，故障点电流不减反增的异常问题。

技术特征：

1.一种配电网单相接地故障的电压消弧控制方法，包括消弧控制系统，消弧控制系统包括控制器以及有源逆变器，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的配电网单相接地故障的电压消弧控制方法，其特征在于：步骤c中投入补偿的电压值为，其中，为故障相的电源电压，kn为第n次增大后的初始步进系数。

3.根据权利要求2所述的配电网单相接地故障的电压消弧控制方法，其特征在于：n＝0时，初始步进系数k的初始值k0为配电网线路中发生故障但有源逆变器未投入补偿时，中性点电压与相电源电压的比值。

4.根据权利要求1所述的配电网单相接地故障的电压消弧控制方法，其特征在于：步骤f中投入补偿的电压值为，其中，为故障相的电源电压，pj为第j次增大后的二次步进系数。

5.根据权利要求1所述的配电网单相接地故障的电压消弧控制方法，其特征在于：步骤e中，初始步进系数k每次增大时，其增大的百分比大于等于5％。

6.根据权利要求1所述的配电网单相接地故障的电压消弧控制方法，其特征在于：步骤h中，二次步进系数p每次增大时，其增大的百分比大于等于3％。

技术总结
一种配电网单相接地故障的电压消弧控制方法，属于配电网单相接地故障有源消弧技术领域。其特征在于：包括如下步骤：步骤a，采集信号；步骤b，判断是否发生接地故障；步骤c，基于步进系数k投入补偿；步骤d，判断是否熄弧；步骤e，判断步进系数k是否等于1；步骤f，基于二次系数p投入补偿；步骤g，判断是否熄弧；步骤h，判断二次步进系数p是否等于0.1；步骤i，有源逆变器按照当前的输出电压持续投入。在配电网单相接地故障的电压消弧控制方法中，利用故障线路的阻抗角明确故障点到母线的线路压降相角，解决了现有电压消弧法在故障点距离母线较远、故障过渡电阻较小时，不能可靠熄弧，故障点电流不减反增异常的问题。

技术研发人员：徐丙垠,王超,阮广朋
受保护的技术使用者：山东科汇电力自动化股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12