一种利用熄弧前后暂稳态信息的消弧线圈补偿效果评价方法技术

一种利用熄弧前后暂稳态信息的消弧线圈补偿效果评价方法，属于电力系统配电网自动化技术领域。在中性点经消弧线圈接地系统中，消弧线圈的合理配置，涉及到补偿度调整和故障点残流控制等一系列问题。利用中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障点电弧熄灭前后的暂态信息，测量故障点电弧熄灭后的主谐振角频率和衰减因子等暂态信息，计算系统失谐度，结合故障点电弧熄灭前的消弧线圈电流的大小，计算故障点残流，从而评价消弧线圈的补偿效果。本发明专利技术不需要外加任何专用测量设备或调整一次设备，安全性较高。

【技术实现步骤摘要】
一种利用熄弧前后暂稳态信息的消弧线圈补偿效果评价方法
本专利技术属于电力系统配电网自动化
，涉及消弧线圈补偿效果评价，具体地说是针对中性点经消弧线圈接地系统，提出一种利用熄弧前后暂稳态信息的消弧线圈补偿效果评价方法。技术背景目前，对于中性点经消弧线圈接地系统，发生单相接地故障时故障点残流的控制主要是通过消弧线圈和残余电流转移装置等实现的，但是由于残余电流转移装置的故障转移开关固有延时较长，很难满足消弧的快速性要求，而且故障转移并不能减小系统电容电流，如果装置入地电流较大，会引起地电位升高，给人身安全带来威胁。因此，消弧线圈在控制故障点残流方面发挥着重要作用。但是如果消弧线圈的配置不合理，那么可能使得系统失谐度过大或者过小，使得故障点残流增大，影响系统的熄弧效果，以及可能产生谐振或者拍频等现象，引起较为严重的过电压，使得故障危害程度加大。所以，对于消弧线圈运行维护的管理和补偿效果的评价受到越来越广泛的重视。在目前中性点经消弧线圈接地系统中，对于消弧线圈的运行维护的管理工作主要集中在根据测量系统电容电流确定消弧线圈补偿量方面，而缺乏评价消弧线圈补偿效果的方法。目前测量系统电容电流的方法大都为主动测量方法，例如信号注入法、阻抗偏置法和中性点阻抗法等。信号注入法通过向电压互感器施加单频或多频信号，测量输出信号的幅度和相位以确定系统电容电流。在偏置阻抗法中，线路通过一个确定的大阻抗接地，测量电流和电压以计算电容电流。在中性阻抗法中，调整中性点阻抗，然后多次测量中性点电压幅值，从而得到系统对地电容。以上系统电容电流的测量方法操作复杂，需要利用一次设备进行作业，具有一定危险性，而且其测量精度受多方面因素影响。因此，为了确保选择合适的消弧线圈补偿量，有必要寻找一种成本低廉、操作简单和结果准确的消弧线圈补偿效果评价方法。在中性点经消弧线圈接地系统中，消弧线圈的补偿方式主要分为3种，其中，全补偿方式不可取，虽然能够有效避免间歇性弧光过电压，但是此时系统满足串联谐振的条件，在零序电压的作用下，容易在串联谐振回路中产生很大电流，此电流在消弧线圈上产生很高的压降，造成系统中性点对地电压严重升高，使设备绝缘遭到破坏。欠补偿方式不宜采用，故障点残流仍然是容性的，一旦因运行方式改变或因某些线路检修切断后，系统对地电容电流减小，同样会出现串联谐振情况，从而造成过电压。因此实际中常用的是过补偿方式，一般选择失谐度v＝-5％～-10％。在系统发生单相接地故障故障点电弧熄灭前，由于消弧线圈的补偿作用，故障点电流有所减少，根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(GB/T50064-2014)等规定，系统接地故障残余电流不应大于10A，而且当故障点残流小于5A的时候，电弧将迅速自行熄灭。为了反映系统发生单相接地故障时的一般情况，需要将故障点电弧熄灭前的消弧线圈电流需要折算成系统发生金属性单相接地故障时额定母线电压下的消弧线圈电流，相应的实际故障点残流也折算成系统发生金属性单相接地故障时额定母线电压下的故障点残流。为了反映系统发生单相接地故障时的最严重情况，在计算故障点残流时需要将配电网系统的供电电压偏差和接地电阻的大小考虑在内，根据《电能质量供电电压允许偏差》(GB/T12325-2008)等规定，35kV及以上供电电压正、负偏差绝对值之和不超过标称电压的10％，20kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的±7％，因此，当故障点存在接地电阻的时候，故障点电弧熄灭前的消弧线圈电流需要折算成系统发生金属性单相接地故障时最大母线电压下的消弧线圈电流，相应的实际故障点残流也折算成系统发生金属性单相接地故障时最大母线电压下的故障点残流。故障点残流的大小在实际过程中无法直接获得，但是在本专利技术中可以通过计算消弧线圈电流和失谐度来获得。在系统发生单相接地故障故障点电弧熄灭后，系统暂态过程是一个非零状态下的零输入响应。因此暂态过程仅与补偿电感(含消弧线圈电感与接地变压器电感)、系统对地电容以及系统等效阻抗有关，与故障点状态(如接地电阻大小、电弧稳定程度等)无关，即：故障点电弧熄灭后的暂态信息可以用来反映消弧线圈电感值与系统对地电容值之间的约束关系。所以在系统结构固定的情况下，系统对地电容值也固定，可以根据故障点电弧熄灭后的暂态信息，计算系统失谐度，进而评价消弧线圈的补偿效果，指导消弧线圈的调整工作。
技术实现思路
本专利技术作为一种全面利用故障点电弧熄灭前后暂稳态信息的方法，其目的在于解决中性点经消弧线圈接地系统消弧线圈补偿效果的评价问题，对于消弧线圈的补偿量调整、故障点残流控制和配电网的运行等工作具有指导意义。一种利用熄弧前后暂稳态信息的消弧线圈补偿效果评价方法，其工作基本流程为：1.在中性点经消弧线圈接地系统中，一种利用熄弧前后暂稳态信息的消弧线圈补偿效果评价方法，包括以下步骤：(1)记录中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障故障点电弧熄灭前的系统母线零序电压u01、故障点电弧熄灭后的系统母线零序电压u02以及故障点电弧熄灭前的消弧线圈电流iL1、故障点电弧熄灭后的消弧线圈电流iL2等电气量；(2)根据公式将故障点电弧熄灭前消弧线圈电流iL1的有效值IL1折算为系统发生金属性单相接地故障时额定母线电压下消弧线圈电流的有效值IL1N，其中，U01为故障点电弧熄灭前系统母线零序电压u01的有效值，UN为系统额定电压；(3)根据公式将故障点电弧熄灭前消弧线圈电流iL1的有效值IL1折算为系统发生金属性单相接地故障时最大母线电压下消弧线圈电流的有效值IL1,max，其中，k为配电网系统供电最大允许电压与系统额定电压UN的比值；(4)根据Prony算法和Matrixpencil算法等相量测量算法，计算故障点电弧熄灭后的系统母线零序电压u02的主谐振角频率ωh和衰减因子δh等暂态信息；(5)根据公式计算系统发生单相接地故障时的系统失谐度v，其中，ω0为工频角频率；(6)根据公式计算故障点电弧熄灭前实际故障点残流If；(7)根据公式计算系统发生金属性单相接地故障时母线额定电压下的故障点残流IfN；(8)根据公式计算系统发生金属性单相接地故障时的最大故障点残流If,max；(9)根据系统失谐度和最大故障点残流评价消弧线圈的补偿效果，当v＜0且If,max＞If1的时候，则评价结果为：消弧线圈的过补偿量过大，需要减少消弧线圈的补偿量，当v＜0且If1＜If,max＜If2的时候，则评价结果为：消弧线圈的补偿效果较好，不需要重新调整消弧线圈的补偿量，当v＜0且0＜If,max＜If2的时候，则评价结果为：消弧线圈的过补偿量过小，系统可能存在串联谐振风险，需要增加消弧线圈的补偿量，当v＞0且If,max＜0的时候，则评价结果为：系统处于欠补偿状态，需要重新调整消弧线圈的补偿量，其中，If1和If2为两个设定值，且If1＞If2＞0。2.在流程1所述步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.在中性点经消弧线圈接地系统中，一种利用熄弧前后暂稳态信息的消弧线圈补偿效果评价方法，其特征在于：/n(1)记录中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障故障点电弧熄灭前的系统母线零序电压u

【技术特征摘要】
1.在中性点经消弧线圈接地系统中，一种利用熄弧前后暂稳态信息的消弧线圈补偿效果评价方法，其特征在于：
(1)记录中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障故障点电弧熄灭前的系统母线零序电压u01、故障点电弧熄灭后的系统母线零序电压u02以及故障点电弧熄灭前的消弧线圈电流iL1、故障点电弧熄灭后的消弧线圈电流iL2等电气量；
(2)根据公式



将故障点电弧熄灭前消弧线圈电流iL1的有效值IL1折算为系统发生金属性单相接地故障时额定母线电压下消弧线圈电流的有效值IL1N，其中，U01为故障点电弧熄灭前系统母线零序电压u01的有效值，UN为系统额定电压；
(3)根据公式



将故障点电弧熄灭前消弧线圈电流iL1的有效值IL1折算为系统发生金属性单相接地故障时最大母线电压下消弧线圈电流的有效值IL1,max，其中，k为配电网系统供电最大允许电压与系统额定电压UN的比值；
(4)计算故障点电弧熄灭后的系统母线零序电压u02的主谐振角频率ωh和衰减因子δh等暂态信息；
(5)根据公式



计算系统发生单相接地故障时的系统失谐度v，其中，ω0为工频角频率；
(6)根据公式



计算故障点电弧熄灭前实际故障点残流If；
(7)根据公式



计算系统发生金属性单相接地故障时额定母线电压下的故障点残流IfN；
(8)根据公式



计算系统发生金属性单相接地故障时的最大故障点残流If,max；
(9)根据系统失谐度和最大故障点残流评价消弧线圈的补偿效果，
当v＜0且If,max＞If1的时候，则评价结果为：消弧线圈的过补偿量过大，需要减少消...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛永端，张帆，徐丙垠，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37