[发明专利]一种配电网单相接地故障有源消弧方法

说明书

本发明公开了一种配电网单相接地故障有源消弧方法，对三相电源电压和中性点电压进行采样，判断是否发生单相接地故障；当发生单相接地故障时，闭合消弧装置中故障相对应站用变电源的开关K，单相逆变器和站用变电源同时投入使故障点电压为0，完成配电网单相接地故障有源消弧。本发明方法具有实时性、生产成本低，计算简单、在不同的故障电阻，控制参数和运行条件下均有较高精度的优点。

技术领域

本发明属于电力技术领域，具体涉及一种配电网单相接地故障有源消弧方法。

背景技术

中压配电网往往采用中性点非有效接地方式，随着城市配电线路逐渐电缆化和设备的柔性化，当发生单相接地故障时，接地故障电流剧增，产生难以熄灭的电弧。如果电弧不及时处理的话，可能引起故障处发生过电压，从而造成非故障线路绝缘击穿，形成相间故障，这对电力系统的正常运行造成了巨大的挑战。

配电网单相接地故障的电弧问题研究中具有一些局限性，具体如下：

1、通过中性点消弧线圈接地方式，又称无源消弧法，该方法只能消除故障点的无功电流，对于有功电流和谐波电流无法进行消除；

2、通过基于逆变器的有源消弧方法，该方法使用一单相逆变器并联消弧线圈的方式。但该单相逆变器所需容量往往在50KVA左右，逆变器容量太大，造价成本高；

3、通过三相级联H桥注入电流消弧，该方法在主电路上并联三相级联H桥实现故障点电流全补偿，对于电网参数的测量精度要求较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种配电网单相接地故障有源消弧方法，适用于不同结构不同参数下的配电网；通过控制故障点电压，实现故障点的熄弧，可以为故障类型的判别，选线等提供理论支撑。

本发明采用以下技术方案：

一种配电网单相接地故障有源消弧方法，包括以下步骤：

S1、对三相电源电压和中性点电压进行采样，判断是否发生单相接地故障；

S2、当发生单相接地故障时，闭合消弧装置中故障相对应站用变电源的开关 K，单相逆变器和站用变电源同时投入使故障点电压为0，完成配电网单相接地故障有源消弧。

具体的，步骤S1中，当中性点电压偏移超过15％判断为单相接地故障，电压最小相判断为故障相。

具体的，步骤S2中，消弧装置包括主变压器、单相逆变器和隔离变压器，站用变电源通过开关K反接在主变压器回路中，单相逆变器通过隔离变压器串联在主变压器回路中。

进一步的，主变压器变比为隔离变压器变比为其中， N₁为主变压器高压侧匝数，N₂为主变压器低压侧匝数，N₃为隔离变压器高压侧匝数，N₄为隔离变压器低压侧匝数。

具体的，步骤S2中，完成配电网单相接地故障有源消弧的控制目标是中性点电压等于故障相电源电压的相反数，具体为：

U_N＝-E_C

其中，U_N为中性点电压，E_C为故障相电源电压。

具体的，消弧装置的输出电流值为：

I₁＝(Y_A+Y_B+Y_C)·U_N+Y_F·(E_C+U_N)