考虑线路压降的快速接地开关消弧性能及应用

快速接地开关兼具电压、电流双重消弧效果,但传统分析未考虑线路压降对故障点电流的影响,需进一步分析其消弧性能。考虑故障线路动态参数,建立应用快速接地开关的配电网单相接地故障模型,采用对称分量法推导出故障点电流计算公式。计算结果显示故障点电流受故障线路负载电流、序阻抗、相间电容、故障距离以及过渡电阻等多重因素影响。分析快速接地开关等效熄弧电路模型,表明快速接地开关可有效抑制间歇性弧光接地过电压,但在故障线路动态参数造成故障线路压降较大的稳定低阻燃弧过程中,快速接地开关可能增大故障点电流,不利于电弧熄灭。结合快速接地开关的优缺点分别对单独应用快速接地开关消弧及其与消弧线圈配合消弧提出建议。最后通过MATLAB仿真验证了文中的分析结果。     

可适应线路结构动态变化的有源消弧算法

小电流接地故障发生后,为使有源消弧法在配电网线路可能发生切换的情况下仍具有良好的消弧性能,提出了能适应线路结构动态变化的有源消弧算法。故障发生后,注入电流并测量母线零序电压,计算接地电阻。在接地电阻较大时,忽略线路压降,控制故障相电压为0,即采用电压消弧法;在接地电阻较小时,利用配电网自动化装置计算故障后配电网零序导纳,控制故障点电流为0,即采用电流消弧法。仿真结果验证了所提算法的有效性。     

计及故障距离的配电网单相接地有源消弧法

传统有源消弧法通过控制母线处故障相电压实现消弧,由于故障线路上存在电压降落,故障点电压与母线测量点电压存在偏差,难以实现可靠消弧.本文提出了一种基于故障距离估计的有源消弧方法,采用二分法估计故障距离,计算合适的参考电压,根据故障距离估计值和负荷阻抗调整逆变器参考电压,通过逆变器跟踪参考电压实现对故障电流和恢复电压的抑制,有效消除线路电压降落给消弧带来的影响.PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该方法能有效抑制故障电弧,具有可行性.     

配电网用无源消弧装置运行效果比较

对配电网用无源消弧装置进行研究,比较在系统发生单相接地故障时,消弧线圈与消弧柜对故障点接地电流和弧光接地过电压的抑制效果。基于Matlab/simulink仿真软件建立配电网模型,以某10 k V配电网为例,分别仿真采用消弧线圈与消弧柜两种消弧装置的系统单相接地故障,分析了消弧装置在故障相电压分别处于峰值和零值时,发生金属性接地与间歇性弧光接地情况下的运行效果,总结了两种消弧装置的优缺点,对合理选择消弧装置具有一定的指导意义。     

配电网相电源馈入中性点的接地故障相主动降压消弧新原理EI北大核心CSCD

针对配电网接地故障转移技术无法灵活调控系统零序电压,及基于电力电子器件的有源消弧技术精确控制实现复杂、实施条件较严苛的问题,提出配电网相电源馈入中性点的接地故障相主动降压消弧方法。基于中压电网单相电压调控不影响线电压的特性,由接地变压器二次侧提取系统固有线电压相量,对电源电势进行相序重组,通过注入变压器升压反馈输入至配电网中性点,并调节注入变压器变比调控故障相电压,降低故障相电压至接地故障点燃弧电压以下,实现接地故障主动降压消弧;进一步对比分析了接地变压器二次侧非全相反馈输入与配电网接地故障持续期间,系统内各序分量的变化规律,分析了电源电势反馈机制对配电网运行的影响,并研发了相电源馈入中性点的接地故障相主动降压消弧成套装置。在PSCAD/EMTDC仿真环境与真实的10kV配电网实验场中模拟各种运行和故障工况,对所提主动降压消弧方法的效果及序分量特性进行了验证与测试。仿真与实验测试结果表明,相电源馈入型消弧装置能够主动抑制故障点电压,消除接地故障残流,实现接地故障的快速、可靠消弧。     

配电网接地故障相主动降压消弧成套装置及其现场试验

中性点非有效接地配电网易发生间歇性弧光接地故障,产生过电压,危及人身设备安全,甚至引发电缆通道火灾。针对该问题,提出了接地故障相主动降压消弧控制原理与技术,研发了成套装置,通过灵活调控零序电压,控制故障点电压低于故障电弧重燃电压,强迫故障电弧自行熄灭,实现间歇性弧光接地故障的不停电消除,且有效抑制过电压。通过大量实验室测试、实际变电站实测与运行,验证了接地故障相主动降压消弧技术的正确性和可行性。     

计及配电网线路阻抗影响的自适应接地故障消弧控制策略

接地故障电弧可靠熄灭是配电网安全运行的重要保障,针对现有有源消弧方法很难同时兼顾高阻与低阻接地故障消弧需求的问题,文中提出一种计及配电网线路阻抗影响的自适应接地故障主动调控方法。首先,推导了故障点残压、残流随接地电阻和故障距离的变化规律,证明电压消弧受线路阻抗影响的机理。其次,通过对比配电网接地故障电流完全消弧与未完全消弧时线路特征参量的差异,提出将故障相的负荷总电流与消弧变流器并网点线路电流差量转换为故障点残压补偿量,以抵消线路压降对电压消弧的影响。通过分析控制系统传递函数与波特图,证明该控制方法具有较强的稳定性和对线路参数变化的适应性。最后,通过MATLAB/Simulink仿真以及RTLAB硬件在环实验,验证所提消弧控制策略的可靠性与可行性。     

中压配电网接地故障快速安全处置技术

为破解国内外配电网“瞬时故障安全消弧、永久故障快速隔离”的技术瓶颈,提出调控中性点电压的接地故障快速安全处置技术。针对瞬时接地故障,主动调控中性点电压,将故障点电压降低到故障电弧重燃电压以下,实现接地故障可靠消弧;针对永久性接地故障,调控中性点电压,升高故障相电压,增大高阻接地故障残流,精确测量线路介损等对地绝缘参数,实现高灵敏度接地保护;并提出“接地故障抑制-负荷转供-故障线段隔离”的控制策略,实现永久故障快速隔离和非故障区段负荷的不停电转供。研制了配电网接地故障快速安全处置成套装备,可安装于配电网中性点或线路台区,真型试验和现场运行表明:该技术可有效抑制单相接地故障引起的触电、起火、停电和过电压事故。     

配电网单相接地故障柔性自适应消弧新方法

针对已有消弧柜和柔性电压消弧技术未考虑故障线路阻抗压降问题,提出基于故障点处电压抑制的配电网单相接地故障柔性电压消弧新方法.通过2次注入补偿电流计算中性点至故障点压降,再调控零序电压至该压降,将故障点处电压抑制为0.为防止2次注入任意电流导致接地故障电流增大的问题,提出将柔性电流消弧法作为柔性电压消弧新方法投入前的过渡...     

配电网新型消弧技术综述

随着配电网中电力电子设备和非线性负载增多,单相接地故障电流中除了基波容性电流外,还包含大量有功分量和谐波分量,传统消弧线圈无法补偿有功分量和谐波分量,导致故障点残流增大,影响故障电弧的自行熄灭,难以满足系统可靠性和安全性需求。阐述了有源电压消弧、无源电压消弧和有源电流消弧等新型消弧技术的原理、技术特点以及技术关键点,探讨了新型消弧技术综合控制思路,为后续技术研究以及装置推广应用提供参考。     

配电网单相接地故障残余电流转移消弧方法

根据消弧线圈和故障转移灭弧装置的优缺点,提出了一种残余电流转移的消弧方法。该方法首先利用消弧线圈将故障点电流补偿到较小数值,再投入故障转移装置转移故障点的残余电流,使电弧可靠熄灭。为了避免转移装置错误投入带来负面影响,采用两级开关结构,并用限流电阻对第一级合闸电流进行限制。通过检测限流电阻的电压或电流,可实现转移装置投入正确性以及电弧是否熄灭的判别,为故障转移装置的投退提供了可靠依据。仿真结果表明,该方法能够解决消弧线圈残流过大的问题,同时也能够避免故障转移装置错误投入带来的风险。     

适应线路参数及负载变化的配电网柔性优化消弧方法

中性点非有效接地配电网长期存在单相接地故障消弧难题,在分析线路参数及负载对已有消弧方法的影响以及已有消弧方法优缺点的基础上,提出一种配电网单相接地故障柔性优化消弧方法。故障发生后,通过级联H桥变流器向配电网注入接地故障补偿电流,并根据母线处零序电压确定接地过渡电阻大小。接地电阻较大时,判断注入补偿电流后母线处三相电压变化趋势,选出故障相,根据故障选相结果调整变流器注入电流,控制母线处故障相电压为零,即采用电压消弧方法,否则继续注入接地故障补偿电流,即采用电流消弧方法。仿真结果表明所提方法能够有效抑制接地电弧重燃,解决了单一电流消弧方法和电压消弧方法因线路参数和负载影响而存在的不足。     

计及线路阻抗与负荷影响的不平衡配电网电压消弧方法

在单相接地故障和接地故障消弧的分析中,通常假设配电网是三相平衡的。已有的消弧方法在对地参数和负载不平衡的配电网单相接地故障时消弧效果不佳。针对上述问题,提出一种计及线路阻抗和配电网参数不平衡的电压消弧方法。分析考虑配电网参数不平衡和线路阻抗的配电网等效模型,推导出精确电压消弧指令值,通过故障前后各注入一次电流计算电压指令值,有源消弧装置调控零序电压至该指令值从而抑制故障点电压、电流为0。为了避免任意注入电流引起故障电流增大,将传统电流消弧作为电压消弧的过渡能有效补偿故障电流。通过和已有考虑线路阻抗电压消弧方法、忽略线路阻抗电压消弧方法对比,仿真结果表明,在不同的不平衡度、故障位置和接地电阻下,所提方法消弧性能最佳。     

一种基于RTDS的消弧选线装置的试验研究

针对目前配电网调匝式消弧线圈无法实时模拟,消弧线圈自动跟踪补偿与接地选线装置（简称消弧选线装置）只能进行开环测试,无法考虑装置在系统中实际运行情况,文中介绍了一种基于RTDS实时仿真系统的消弧线圈自动跟踪补偿与接地选线装置的试验研究方法。为验证消弧选线装置的实际工作情况,在RTDS中模拟了调匝式消弧线圈,建立了配电网经消弧线圈接地的仿真系统,并将被测装置所需要的模拟信号输出,装置的控制信号再返回RTDS中,从而形成消弧选线装置的闭环测试环境。按照试验要求进行了各项试验,对测试输出波形做了理论分析,从仿真结果可知,所介绍的方法用于消弧选线装置试验是切实可行的。     

基于二次注入的配电网接地故障有源电压消弧方法

针对中性点非有效接地配电网中存在的单相接地故障消弧问题,提出了一种基于二次注入的配电网接地故障有源电压消弧方法。该方法通过向配电网中性点注入工频电流来达到单相接地故障消弧目的,确保电网安全稳定运行。注入电流的参考值由二次注入特定电流的方法得到,将注入电流偏差信号通过比例谐振控制器,驱动逆变器开关管产生逆变电流,经滤波电路后注入电网中性点,抑制故障点电压和电流到零。仿真及10kV接地故障实验表明,该方法响应速度快、灵敏度高,能补偿配电网接地故障电流的无功电流分量、有功电流分量及谐波分量,实现瞬时接地故障快速可靠灭弧。     

计及配电线路参数影响的有源消弧算法分析与改进

考虑到配电网馈线自身阻抗及三相耦合作用的影响,对基于有源逆变器的单相接地故障全补偿零残流消弧算法进行了深入分析,并提出了改进思路。推导了全补偿故障消弧时有源逆变器的等效注入电流公式,表明有源消弧注入电流是由故障相电压和短路点的零序输入阻抗唯一确定。分析了有源电流和有源电压消弧算法,提出需利用消弧线圈电流折算、故障过渡电阻测量、单相接地故障区段定位等方法优化有源电流消弧算法;可通过监测负载电流和定位单相接地故障位置来优化有源电压消弧算法。研究结果对配电网单相接地故障有源消弧方法的改进提供了重要的理论依据。     

消弧线圈与接地故障转移装置配合使用的消弧方法

分析了现行消弧装置的优缺点,提出了一种自动补偿消弧线圈与故障相快速接地装置相配合使用的消弧方法,阐述了基于该消弧方法的消弧装置的整体结构以及各部分的工作方式,讨论了所使用的各部分装置的动作配合方案。该消弧方法兼有快速熄灭电弧和减小接地电流的优点,使小电流接地系统单相弧光接地问题得到很好的解决,能够进一步提高电网的安全性和供电质量。     

位移过电压抑制转接地故障消弧的柔性电源控制方法

柔性电源具备中性点位移过电压抑制和接地故障消弧功能,对配电网安全稳定运行至关重要,但是位移过电压抑制在线切换到故障消弧时,存在柔性电源输出过流问题.针对切换瞬间的过流问题,提出了一种幅值差分越限主动闭锁的控制方法,实现柔性电源运行模式的可靠切换.首先,介绍柔性电源运行机理,提出一种共用电流内环的闭环控制方法.其次,建立2种运行模式下的等效电路模型,分析切换过程中的过电流原理,通过位移过电压抑制模式下电压突变量是否越限来判定切换状态,进而闭锁交流输出直至收到上层故障消弧指令,柔性电源转为接地故障消弧模式.然后,仿真分析了2种运行模式及其切换控制方法的合理性.最后,研制样机并在中国某66 kV电网得到应用,现场实测结果验证了该方法的可靠性和先进性.     

一种新型消弧方法的研究及其实现

分析了现行消弧装置的优缺点,提出了一种使用自动补偿消弧线圈与故障相快速接地装置相配合使用的新型的消弧方法,阐述了基于该消弧方法的消弧装置的整体结构以及各部分的工作方式,讨论了所使用各部分装置的动作配合方案。该消弧方法能够兼顾快速熄灭电弧和减小接地电流,使小电流接地系统单相弧光接地问题得到很好的解决,能够进一步提高电网的安全性和供电质量。     

基于双闭环控制的配电网单相接地故障有源消弧方法

阐述了配电网单相接地故障有源消弧机理,提出了一种基于双闭环控制的有源消弧方法,在配电网发生故障时,通过向中性点注入可控零序电流,控制故障相电压为零,实现故障消弧。该方法由中性点电压外环和输出电流内环构成,外环输出结果作为内环的参考信号,分别以比例—谐振(PR)和比例—积分(PI)作为控制器,并分析了内外环控制器的稳定性。仿真和实验结果表明该方法具有良好的稳态和动态性能,无需测量配电网电容电流等阻抗参数,能实现故障点电流的快速、高精度抑制。