一种配电网改进电压消弧方法

摘要

本发明涉及一种配电网改进电压消弧方法，以多电平逆变器为硬件基础，在配电网正常运行时，实时测量对地参数并保存。单相接地故障发生后，通过二次调整多电平逆变器控制目标的方法，计算配电网三序网络等效电路中的等效电压，令多电平逆变器的零序电压控制目标等于该等效电压，从而使故障点电压为零，达到较好的消弧效果。本发明避免了线路阻抗以及负荷对电压消弧效果的影响，且在低阻单相接地故障情况下的消弧效果优于传统的电压消弧方法。

说明书

技术领域

本发明涉及电压消弧领域，具体涉及一种配电网改进电压消弧方法。

背景技术

随着配电网规模扩大，电力电子设备及电缆线路增加，单相接地故障电流的有功和谐波分量增多。传统的消弧线圈只能对单相接地故障电流中的无功基波分量进行补偿，经补偿后故障残流中仍存在较大的谐波及有功分量，足以维持电弧燃烧。故障点电弧持续燃烧可能使事故规模扩大，造成人员伤亡、设备损坏。

有源消弧装置可以补偿故障电流中的无功、有功和谐波分量。配电网发生单相接地故障时，传统的电压消弧方法将零序电压控制为故障相电源电压的负值，忽略了线路参数和负荷的影响，从而导致线路越长、负荷越大的配电网，尤其是低阻单相接地故障情况下的单相接地故障消弧效果不理想。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种配电网改进电压消弧方法，避免了线路阻抗和负荷的影响，在高、低阻单相接地故障情况下均可达到较好的消弧效果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种配电网改进电压消弧方法，包括以下步骤：

步骤S1:在配电网中性点连接多电平逆变器；

步骤S2:在配电网正常运行时，实时测量对地参数并保存；

步骤S3:单相接地故障发生后,多电平逆变器两次注入电流，得到两次注入电流值和两次零序电压值，并根据对地参数，计算配电网三序网络等效电路中的等效电压；

步骤S4:将多电平逆变器的零序电压控制目标设为该等效电压值，实现电压消弧。

进一步的，所述多电平逆变器的控制目标为配电网零序电压。

多电平逆变器投入后的故障电流

根据电路原理，式(1)中

根据基尔霍夫电流定律有

其中，

式(4)化简为

因此多电平逆变器输出电流

其中，Y

进一步的，所述步骤S3具体为：通过两次改变零序电压参考值，则分别得到式(7)、(8)

将式(7)、(8)减去对地参数Y

整理以上两式可得配电网三序网络等效电路中的等效电压：

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1.本发明避免了线路阻抗和负荷的影响，在高、低阻单相接地故障情况下均可达到较好的消弧效果；

2.本发明所提的改进电压消弧方法，需测量的物理量少，响应速度快。

附图说明

图1为本发明中多电平逆变器作用于配电网单相接地故障的三序网络图。

图2为本发明一实施例中简化后的配电网三序网络等效电路图。

图3为本发明实施例中所应用的10kV配电网仿真模型拓扑图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

请参照图1，为多电平逆变器作用于配电网单相接地故障的三序网络图

图1中

本发明提供一种配电网改进电压消弧方法，包括以下步骤：

步骤S1:在配电网中性点连接多电平逆变器，所述多电平逆变器的控制目标为配电网零序电压。

步骤S2:在配电网正常运行时，实时测量对地参数并保存；

步骤S3:单相接地故障发生后,多电平逆变器两次注入电流，得到两次注入电流值和两次零序电压值，并根据对地参数，计算配电网三序网络等效电路中的等效电压；

步骤S4:将多电平逆变器的零序电压控制目标设为该等效电压值，实现电压消弧。

参考图2，

根据电路原理，式(1)中

根据基尔霍夫电流定律有

其中，

式(4)化简为

因此多电平逆变器输出电流

其中，Y

通过两次改变零序电压参考值，则分别得到式(7)、(8)

将式(7)、(8)减去对地参数Y

整理以上两式可得配电网三序网络等效电路中的等效电压：

考虑到故障线路零序阻抗Z

实施例1：

参考图3，在本实施例中，采用MATLAB/Simulink仿真软件搭建10kV配电网仿真模型。,其中，CL表示电缆线路；OL表示架空线路；单相对地电容C

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。