一种基于线电压串联调制阻尼接地的配电网故障消弧与馈线保护装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于线电压串联调制阻尼接地的配电网故障消弧与馈线保护装置与方法，通过单相隔离变压器将线电压引入中性点并与阻感式的阻尼相串联，即可实现配电网绝缘参数精确测量、高阻接地故障超灵敏检测、包括不平衡接地电流在内的基波故障电流全补偿。本发明专利技术避免了传统故障消弧方法中在中性点接入电力电子型有源消弧装置从而造成谐波污染的问题，本发明专利技术易于实现，成本低廉。成本低廉。成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种基于线电压串联调制阻尼接地的配电网故障消弧与馈线保护装置与方法


[0001]本专利技术涉及的是配电网故障消弧与馈线保护领域，具体是一种基于线电压串联调制阻尼接地的配电网故障消弧与馈线保护技术。

技术介绍

[0002]我国配电网主要以小电流接地方式为主，单相接地故障占配电网总故障的80％以上，故障检测和消弧是保障供配电安全可靠、减少接地故障造成人员伤亡和引发电气火灾的关键技术。金属性接地故障引起零序电气信息变化明显，而导线坠地、碰树等高阻接地的故障信息微弱，因此故障检测的灵敏性和准确率低。另外，故障电流越小，介质损伤越小，越有利于电弧自熄，完全补偿接地电流和可靠抑制故障相电压为0 是消除接地燃弧、避免产生间歇性电弧接地过电压、防止恶化为相间短路故障的有效手段。
[0003]为了提升高阻接地故障检测灵敏度，学者提出中性点经小电阻的接地方式与其适用的高阻接地检测方法，如零序电流投影系数法、分形理论与聚类分析法；为了更好的补偿接地电流，有源接地方式得到深入研究。故障消弧技术是预防接地故障引发电气火灾和人员伤亡的有效手段，当前配电网故障消弧技术根据消弧原理的不同可分为电流消弧法和电压消弧法，目前的消弧技术存在两个方面的问题：一方面，忽视了对不平衡接地电流分量的补偿，使得电流消弧法不能完全补偿接地电流、电压消弧法未能将故障相电压完全抑制为0；另一方面，电力电子型有源消弧装置成本高且存在谐波污染。
[0004]经对现有
的检索发现，中国专利申请号为202111098517.5，申请公布号为CN113794191A，专利名称为：一种配电网接地故障消弧控制方法及系统，该专利通过中性点外接双闭环控制器进行配电网故障消弧，该控制器为电力电子电流源结构，成本较高且存在谐波污染。
[0005]中国专利申请号为202110408920.7，申请公布号为CN113097989A，专利名称为：一种柔性接地配电网故障复合消弧方法，该专利通过有源消弧适用性判据进行有源电压和电流消弧方式的选择，提出了以电压消弧方法为主、电流消弧方法为辅的柔性接地系统复合消弧策略，但未考虑配电网分布参数不对称的影响，未重视电网三相分布参数不对称在接地点产生不平衡电流的机理。

技术实现思路

[0006]技术问题：本专利技术所要解决的技术问题是提供一种配电网故障消弧与馈线保护装置与方法，该方法要能够解决传统降压消弧法无法补偿不平衡接地电流以及电力电子型有源接地装置存在谐波污染、成本高、控制复杂的问题。
[0007]技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于线电压串联调制阻尼接地的配电网故障消弧与馈线保护装置与方法，通过单相隔离变压器将线电压引入中性点并与阻感式的阻尼相串联，进行故障消弧和馈线保护。
[0008]一种基于线电压串联调制阻尼接地的配电网故障消弧与馈线保护的方法包括步骤如下：
[0009]步骤a：配电网正常运行时，在中性点接入电压其中n2为变压器变比，为线电压，调节隔离变压器变比为n1并测量中性线电流，记作再调节隔离变压器变比为n2并测量中性线电流，记作计算配电网参数自然不对称矢量和配电网分布总电容C
∑
、配电网分布总电导G
∑
：
[0010][0011][0012][0013]以上三式中：其中α＝e
120
°
，为电源A相电压，C
∑
＝C
A
+C
B
+C
C
为系统分布总电容， G
∑
＝G
A
+G
B
+G
C
为系统分布总电导：
[0014]步骤b：电网正常运行时，根据系统分布总电容、系统分布总电导和配电网参数自然不对称矢量和，计算能将故障相电压降低为0，消除故障起弧的电压条件的调制阻尼
[0015][0016]上式中：
[0017]步骤c：监视电网零序电压，当电网发生单相接地故障后，若零序电压超过α％的相电压，则进行步骤d；若零序电压未超过α％的相电压，则进入步骤e；
[0018]步骤d：直接检测故障相和线路；
[0019]步骤e：线电压经过隔离变压器接入中性点，检测故障相和线路；
[0020]步骤f：在中性点接入电压将式4中的调制阻尼串接在中性线上，进行故障消弧。
[0021]进一步的，所述步骤c中的α值为15。
[0022]进一步的，所述步骤d中的故障线路和故障相检测方法是：故障线路流过的电容电流为非故障线路电容电流之和，且故障线路电容电流方向与正常线路相反，基于此选择故障线路；电压最高相的滞后相为接地相，基于此选择故障相。
[0023]进一步的，所述步骤e中的将线电压经过隔离变压器接入中性点，检测故障相和线路方法是：若配电网线路i是正常线路，在配电网中性点接入电压线路i的零序电流为：
[0024][0025]上式中：C
i∑
＝C
iA
+C
iB
+C
iC
为线路i的分布电容，G
i∑
＝G
iA
+G
iB
+G
iC
为线路i的分布电导，为线路i的参数不对称矢量和；
[0026]若配电网线路i是故障线路，且以A相故障为例，在配电网中性点接入电压则线路i的零序电流为：
[0027][0028]上式中：其中为A相电压，为过渡导纳；
[0029]综上，采用中性点经电压接入的配电网，仅故障线路零序电流会发生变化且变化量等于接地电流基于此选择故障线路；接地电流的相位与故障相电压基本同相位，基此选择故障相。
[0030]进一步的，所述步骤e中的在配电网中性点接入的电压若A相发生高阻接地故障，在配电网中性点应接入且nU
AB
＝0.792287E
A
；若B相发生高阻接地故障，在配电网中性点应接入且 nU
BC
＝0.792287E
B
，其中为电源B相电压；若C相发生高阻接地故障，在配电网中性点应接入且nU
CA
＝0.792287E
C
，其中为电源C相电压。
[0031]进一步的，所述步骤f中的中性点接入电压对于A相接地故障，最利于故障消弧的中性点接入电压是对于B和C相接地故障，最佳接入中性点的电压分别为和
[0032]一种基于线电压串联调制阻尼接地的配电网故障消弧与馈线保护装置包括测量模块1、控制器模块2、显示模块3、断路器模块4、驱动模块5、变压器模块6、可调阻抗模块7。
[0033]连接关系：测量模块1连接电网母线，并送出中性线电流和零序电压信号给控制器模块2；站用220V 电源与控制器模块2相连接，为其提供工作电源；控制器将线路情况输入至显示模块3；可调阻抗模块7 一端可靠接地，另一端通过变压器模块6与断路器模块4相连接；断路器模块4中的断路器K...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于线电压串联调制阻尼接地的配电网故障消弧与馈线保护方法，其特征在于，通过单相隔离变压器将线电压引入中性点并与阻感式的阻尼相串联，进行故障消弧和馈线保护，包括步骤如下：步骤a：配电网正常运行时，在中性点接入电压其中n为变压器变比，为线电压，调节隔离变压器变比为n1并测量中性线电流，记作再调节隔离变压器变比为n2并测量中性线电流，记作计算配电网参数自然不对称矢量和配电网分布总电容C
∑
、配电网分布总电导G
∑
：：：以上三式中：其中α＝e
120
°
，为电源A相电压，C
∑
＝C
A
+C
B
+C
C
为系统分布总电容，G
∑
＝G
A
+G
B
+G
C
为系统分布总电导：步骤b：电网正常运行时，根据系统分布总电容、系统分布总电导和配电网参数自然不对称矢量和，计算能将故障相电压降低为0，消除故障起弧的电压条件的调制阻尼对称矢量和，计算能将故障相电压降低为0，消除故障起弧的电压条件的调制阻尼上式中：步骤c：监视电网零序电压，当电网发生单相接地故障后，若零序电压超过α％的相电压，则进行步骤d；若零序电压未超过α％的相电压，则进入步骤e；步骤d：直接检测故障相和线路；步骤e：线电压经过隔离变压器接入中性点，检测故障相和线路；步骤f：在中性点接入电压将式4中的调制阻尼串接在中性线上，进行故障消弧。2.根据权利要求1所述的一种基于线电压串联调制阻尼接地的配电网故障消弧与馈线保护方法，其特征在于，所述步骤c中的α值为15。3.根据权利要求1所述的一种基于线电压串联调制阻尼接地的配电网故障消弧与馈线保护方法，其特征在于，所述步骤d中的故障相和线路检测方法是，故障线路流过的电容电流为非故障线路电容电流之和，且故障线路电容电流方向与正常线路相反，基于此选择故障线路；电压最高相的滞后相为接地相，基于此选择故障相。4.根据权利要求1所述的一种基于线电压串联调制阻尼接地的配电网故障消弧与馈线保护方法，其特征在于，所述步骤e中接入线电压检测故障和线路方法是，若配电网线路i是正常线路，在配电网中性点接入电压线路i的零序电流为：上式中：其中C
i∑
＝C
iA
+C
iB
+C
iC
为线路i的分布电容，G
i∑
＝G
iA
+G
iB
+G
iC
为线路i的分布电导，为线路i的参数不对称矢量和；若配电网线路i是故障线路，且以A相故障为例，在配电网中性点接入电压则线路i的零序电流为：
上式中：其中为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宝稳，万子雄，王晨雨，许洪华，徐瑞，詹峻乙，蓝天翔，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：