[发明专利]基于零序电压相位偏移的消弧线圈柔性调谐方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电气技术的测量和实现这种测量的柔性控制方法，具体包括谐振接地系统的调谐和调节消弧线圈两端并联电阻的柔性控制方法。 

背景技术

当电网发生单相接地故障后，位于电网中性点的消弧线圈能产生感性电流，抵消大部分或者全部的接地电流中的容性分量，大大减小了故障电流，达到熄弧的效果，我国多数配电网都采用中性点经消弧线圈接地方式。 

目前，国内外学者研究的电容电流测量方法中的极值法、相位法、阻抗三角形法只适用于预调式消弧线圈，无法测量系统对地电阻，而且测量过程繁琐；两点法、三点法、注入信号法、谐振法结合曲线拟合和已知增量补偿电流，可直接测量故障接地时的电容电流，虽然既适用于预调式也适用于随调式消弧线圈，但理论上无法实现或不能实现系统对地电容和电阻的精确测量。传统的消弧线圈并联电阻的阻值固定不变，一般通过断路器的分和来改变其接入和退出的状态，断路器的频繁动作会严重降低其寿命，并且会不断对系统造成冲击。 

为解决以上问题，发明了一种消弧线圈调谐方法，以及实现这种调谐方法的柔性控制技术。该方法可以实现精确测量系统的对地电容和电阻，并可以解决消弧线圈并联电阻的调节与柔性接入问题。 

发明内容

技术问题：本发明所解决的技术问题是一种消弧线圈的新型调谐方法及其柔性控制策略，该方法能精确测量系统的对地电容和电阻。该发明适用于系统对地参数具有一定不对称度的谐振接地系统，该发明的基本形式适用于任何消弧线圈装置，而柔性控制形式又适用于当前热门研究的有源全补偿消弧线圈。当该发明运用于市场上多数消弧线圈时，可解决系统对地参数的精确测量；当该发明运用于有源全补偿消弧线圈时，则不但可解决系统对地参数的精确测量，还可使调谐的控制过程更加灵活，增强适应性，并且减少对系统的冲击。 

技术方案：为解决以上技术问题，本发明提出了一种消弧线圈新型调谐方法及其柔性控制技术。本发明的新型调谐方法包括以下步骤： 

步骤a：利用极大值法进行粗调谐，使得电网处于临近谐振状态(这样做的目的是为了保证计算的精度，如果允许的误差较大时，这一步可以省去)，这里暂不考虑补偿状态。测量此时的零序电压的相位θ₁并保存。 

步骤b：控制断路器Q2断开，Q1闭合，将已知阻值的电阻R₁并联至消弧线圈两端，待稳定后测量零序电压的相位θ₂并保存；控制断路器Q1断开，Q2闭合，将已知阻值的电阻R₂并联至消弧线圈两端，待稳定后测量零序电压的相位θ₃并保存。在选取并联的阻尼电阻的阻值的时候，应尽量保证R₁≈rΣ(对于随调式消弧线圈而言)；R₁≈R₀(对于预调式消弧线圈，R₀为并联的阻尼电阻)，对地电阻rΣ有多种工程估算方法，可预先估算，估算方法这里不做介绍。测量结束后，将断路器Q1和Q2都断开，见附图4。 

步骤c：判断此时消弧线圈的补偿状态，并计算上述三次测量结果的零序电压相位偏移量。消弧线圈不并联电阻以及并联不同阻尼电阻时，的相位关系图见图3。 

补偿状态：如果θ₁-θ₂＞0，则消弧线圈处于欠补偿状态，即ν＞0；如果θ₁-θ₂＜0，则消弧线圈处于补偿状态，即ν＜0。 

相位偏移： 

步骤d：利用相位关系和三角函数相关定理，计算角度与其他角度的关系见图3。 

角度

其中的取值范围应该为0⁰～90⁰。 

步骤e：计算系统总的对地电容和对地电阻。 

由图2中的相位和角度关系，求出系统对地电容为： 

系统总的对地电阻为： 

步骤f：上述调谐方法的柔性控制技术的实现。(这种控制方法只使用在中性点经有源补偿消弧线圈接地的系统中。)其系统结构见图5，柔性调谐控制过程见图6。 

前期工作：将系统零序电压乘以一定的倍数之后作为有源全补偿消弧线圈的逆变器的给定，将逆变器输出的电流作为反馈。将该逆变电路看作是一个电压控制的受控电流源，则系统的等效模型见图2。在等效模型中可以看出，逆变器可以继续等效为一个阻值固定的电阻。与逆变器相连的变压器的一次侧电流为：