[发明专利]一种适用于中压配电网单相接地故障的有源电压消弧法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于中压配电网单相接地故障的有源电压消弧法，属于中压配电网故障自愈技术领域。

背景技术

为限制单相接地故障点电流，我国中压配电网一般采用小电流接地运行方式(中性点不接地和经消弧线圈接地)。中性点经消弧线圈接地的运行方式又称谐振接地，在系统发生单相接地故障时可以补偿系统对地电容电流，减小故障点电流，促进故障熄弧。但随着配电网规模的不断扩大及电缆线路的大量应用，导致谐振接地系统发生单相接地故障后的故障点电流仍较大(一般大于电弧自然熄灭的临界值5A)，故障点难以自然熄弧。

在谐振接地的基础上，有源消弧法利用有源补偿装置向系统注入一定电流对故障点电流中的无功、有功和谐波分量进行全电气量补偿，确保故障点100％熄弧。有源消弧法根据受控对象可以分为有源电流消弧法(将故障点电流补偿至零)和有源电压消弧法(将故障相母线电压控制至零)。有源电流消弧法，其注入电流值需要精确的系统对地参数来估算，故障后线路结构的动态变化会导致补偿精度受影响且熄弧效果难以直接观测；有源电压消弧通过注入一定电流将故障相电压控制到零，无需精确的系统参数，适应线路结构的动态变化，有较强的实用性，但在低阻接地故障时，尤其负荷电流较大，故障距离较远时，有源电压消弧法反而会导致故障点电流增大，严重影响熄弧效果。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种适用于中压配电网单相接地故障的有源电压消弧法；主要解决小电流接地系统单相接地故障消弧问题，实现故障自愈；依据故障时故障相电压和故障馈线故障相电流的幅值大小，将故障相电压的幅值和相位控制到一定范围内，改善现有的有源电压消弧在低阻接地故障时的消弧性能。

本发明的一种适用于中压配电网单相接地故障的有源电压消弧法，它的消弧法的流程如下：

a、连续测量母线三相电压、零序电压及各出线三相电流，当检测到发生单相接地故障时，进行故障选相；

b、给定故障馈线故障相电流幅值的门槛值I_res.g，故障相电压幅值的门槛值U_res.g；

c、测量故障相电压和电流，故障馈线故障相电流幅值与I_res.g进行比较，小于I_res.g，直接将故障相电压控制到零；大于I_res.g，则将故障相电压幅值与U_res.g进行比较，大于U_res.g，直接将故障相电压控制到零，小于U_res.g，将故障相电压幅值控制至A_set和相位控制至

d、I_res.g是与系统参数相关的故障馈线故障相电流幅值的门槛值，计算公式为：

式中α为安全裕度系数，取0.8-0.9，R_dmin为系统发生单相接地故障时过渡电阻的最小值，对于架空线系统，R_dmin取5Ω(金属性接地时的大地阻抗)，对于电缆线路系统，故障零序电流流经电缆线路的金属屏蔽层，R_dmin取决于电缆线路材质和故障距离，通常可取1Ω，l_max为系统所有出线长度中的最大值，为故障相供电电源电压，Y_Σn为配电系统对地参数导纳和包括各出线对地电容、电导和消弧线圈导纳，实际系统中|EY_Σn|参数未知，可根据配电系统规模和消弧线圈的失谐度取经验值，通常取值为5-15A，Z₁和Z₀为故障馈线本身的正序阻抗和零序阻抗，可根据线路类型、型号取值；

e、U_res.g是与系统参数相关的故障相电压门槛值，计算公式为

式中β为安全裕度系数，取1.1-1.2，为故障馈线故障相负荷电流，Z₁、l_max、Y_Σn的含义及取值同上，R_dk为将故障相电压控制到零时故障点电流不会增大的临界过渡电阻值；

f、A_set和是故障相电压幅值和相位的控制目标，取值范围为