中性点经软投切调匝消弧线圈接地的补偿方法及控制系统技术方案

本发明专利技术涉及电力系统配电网技术领域，公开了一种中性点经软投切调匝消弧线圈接地的补偿方法及控制系统，在电网正常运行时，可控硅处于截止状态，此时系统为中性点不接地情况；当发生单相接地故障时，在中性点电压峰值时刻投入消弧线圈，补偿电容电流。该方法可有效减少或消除残流中产生的直流分量和高次谐波分量，将残流稳定时间限制在了100ms以内，使消弧线圈能更加有效灭弧和抑制弧光产生。线圈能更加有效灭弧和抑制弧光产生。线圈能更加有效灭弧和抑制弧光产生。

【技术实现步骤摘要】
中性点经软投切调匝消弧线圈接地的补偿方法及控制系统


[0001]本专利技术涉及电力系统配电网
，具体涉及中性点经软投切调匝消弧线圈接地的补偿方法及控制系统。

技术介绍

[0002]目前调匝式消弧线圈应用场景一般是：中性点经消弧线圈和阻尼电阻串联在一起接地，阻尼电阻与反并联可控硅并接，消弧线圈首先整定在最佳补偿状态，增加阻尼电阻使电网阻尼率增大，达到限制串联谐振过电压小于15％的目的，接地发生后快速去除阻尼电阻，来实现最佳补偿，采用此方式存在着下列几个问题：
[0003]a.增加阻尼电阻的方式在发生单相接地时增加了电能损耗与外界温升，不利于节能和柜体内散热；
[0004]b.当电容电流很大时，阻尼电阻的体积和工艺也受到一定限制，成本也相应增加；
[0005]c.发生单相接地时，因接地时刻不同，残流中可能出现较大的直流分量和高次谐波分量，残流稳定时间大大增加，这势必造成故障点易弧光重燃或灭弧时间延长，绝缘损坏风险增大；并且在残流未达到稳定时若接地解除，故障相电压恢复时间可能被缩短，不利于故障点灭弧。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供中性点经软投切调匝消弧线圈接地的补偿方法及系统。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]中性点经软投切调匝消弧线圈接地的补偿方法，将中性点引出并经调匝式的消弧线圈、反并联的可控硅串联后接地；
[0009]在电网正常运行时，可控硅处于截止状态使中性点不接地，使消弧线圈预设在所需补偿状态；
[0010]在电网发生单相接地故障时，在中性点电压峰值时刻使可控硅导通，消弧线圈投入中性点上，补偿电容电流。
[0011]在本专利技术中，进一步的，所述在中性点电压峰值时刻使可控硅导通包括：监测中性点电压瞬时值，判断中性点电压瞬时值是否超过阈值，当中性点电压达到阈值后，启动过零检测，当检测到过零点后，延时使可控硅导通。
[0012]在本专利技术中，进一步的，所述消弧线圈电感电流由暂态的直流分量和稳态的交流分量组成，消弧线圈电感电流振荡角频率与电源的角频率相等，幅值与接地瞬间电源电压的相角有关，φ＝0时其值最大，时，其值最小。表达式为：
[0013][0014]其中I
L
为电感电流、U
φm
为相电压幅值、为接地时刻相角、L为电感、τL为时间常数。
[0015]在本专利技术中，优选的，所述反并联的可控硅包括两个结构相同且反并联的支路，每个支路由两个相同规格的单一可控硅串联组成。
[0016]在本专利技术中，优选的，所述延时的时间为5ms，为过所述零点后的第一个峰值所用的时间。
[0017]中性点经软投切调匝消弧线圈接地的控制系统，基于所述补偿方法，包括信号板、核心板以及触发板；
[0018]所述信号板用于采集中性点的电压瞬时值；
[0019]所述核心板与所述信号板电连接，用于接收监测中性点的电压瞬时值，并判断中性点电压瞬时值是否超过阈值，当连续超过阈值的点数达到设定值后，进行过零检测，当检测到过零点后，延时5ms引脚输出高电平到触发板；
[0020]所述触发板的输入端与所述核心板电连接，输出端与所述可控硅连接，触发板接收到核心板的高电平并处理后驱动可控硅导通。
[0021]在本专利技术中，进一步的，所述触发板与所述可控硅的支路相对设置，每个所述触发板包括：
[0022]放大电路，所述放大电路与所述核心板连接，用于对核心板输出信号进行放大；
[0023]555电路，所述555电路与所述放大电路连接，用于输出控制可控硅导通的驱动信号。
[0024]驱动电路，所述驱动电路一端与所述555电路连接，另一端经过隔离脉冲变压器与所述可控硅连接，所述驱动电路接收555电路的驱动信号控制可控硅导通。
[0025]在本专利技术中，进一步的，所述放大电路包括第一三极管，所述第一三极管的发射极经十六电阻接地，所述十六电阻连接经第八二极管、第六二极管连接至555电路连接。
[0026]在本专利技术中，进一步的，所述555电路包括定时器，所述定时器的复位端口与所述第六二极管连接，所述定时器的放电端口经过六电阻连接有第二三极管的集电极，第二三极管的集电极经过十一电阻接地，所述十一电阻与所述驱动电路连接。
[0027]在本专利技术中，进一步的，所述驱动电路包括晶体管，所述晶体管的基极与所述第二三极管的发射极连接，所述晶体管的集电极经过限流电阻连接有隔离脉冲变压器的一次侧，所述隔离脉冲变压器的二次侧与所述可控硅连接用于驱动可控硅导通。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0029]本专利技术的装置在电网正常运行时，可控硅处于截止状态，此时系统为中性点不接地情况，可直接将调匝式消弧线圈预设在最佳补偿状态，无需考虑串联谐振过电压带来的影响。
[0030]在发生单相接地故障时，检测到过零点后，延时5ms(即在该过零点后第一个峰值)投入消弧线圈，此时为中性点经消弧线圈接地情况，可有效减少或消除残流中产生的直流分量和高次谐波分量，将残流稳定时间限制在了100ms以内，使消弧线圈能更加有效灭弧和抑制弧光产生；在发生间歇性接地或瞬时接地时，采用本专利技术的补偿原理，可延长故障相电压恢复时间，破坏电弧产生和维持的条件；此外，本专利技术装置与投切阻尼电阻方式相比，体积更小，触发方式简单，可靠性高，对柜体温升不会有影响。
附图说明
[0031]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0032]图1是本专利技术的故障相电压与时间的关系图；
[0033]图2是本专利技术的消弧线圈一次接线图；
[0034]图3是本专利技术控制系统的结构框图；
[0035]图4是本专利技术的中触发板的电路图。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0038]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.中性点经软投切调匝消弧线圈接地的补偿方法，其特征在于，将中性点引出并经调匝式的消弧线圈、反并联的可控硅串联后接地；在电网正常运行时，可控硅处于截止状态使中性点不接地，使消弧线圈预设在所需补偿状态；在电网发生单相接地故障时，在中性点电压峰值时刻使可控硅导通，消弧线圈投入中性点上，补偿电容电流。2.根据权利要求1所述的中性点经软投切调匝消弧线圈接地的补偿方法，其特征在于，所述在中性点电压峰值时刻使可控硅导通包括：监测中性点电压瞬时值，判断中性点电压瞬时值是否超过阈值，当中性点电压达到阈值后，启动过零检测，当检测到过零点后，延时使可控硅导通。3.根据权利要求2所述的中性点经软投切调匝消弧线圈接地的补偿方法，其特征在于，所述消弧线圈电感电流由暂态的直流分量和稳态的交流分量组成，消弧线圈电感电流振荡角频率与电源的角频率相等，幅值与接地瞬间电源电压的相角有关，φ＝0时其值最大，时，其值最小。表达式为：其中I
L
为电感电流、U
φm
为相电压幅值、为接地时刻相角、L为电感、τL为时间常数。4.根据权利要求1所述的中性点经软投切调匝消弧线圈接地的补偿方法，其特征在于，所述反并联的可控硅包括两个结构相同且反并联的支路，每个支路由两个相同规格的单一可控硅串联组成。5.根据权利要求1所述的中性点经软投切调匝消弧线圈接地的补偿方法及系统，其特征在于，所述延时的时间为5ms，为过所述零点后的第一个峰值所用的时间。6.中性点经软投切调匝消弧线圈接地的控制系统，其特征在于，基于权利要求1
‑
5任意一项的所述补偿方法，包括信号板、核心板以及触发板；所述信号板用于采集中性点的电压瞬时值；所述核心板与所述信号板电连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，
申请(专利权)人：天津市天变航博电气发展有限公司，
类型：发明
国别省市：