基于有源逆变技术的综合消弧方法*

我国配电网中性点大多为不接地或经消弧线圈接地,针对消弧线圈无法完全补偿故障电流,消弧效果不佳的问题,提出了一种消弧线圈与有源逆变装置相结合的综合消弧方法。在配电网中发生单相接地故障时,首先投入消弧线圈进行无源消弧,出现电流残流而无法自熄的情形,然后投入有源逆变装置分相注入补偿电流进行有源消弧,以完成对故障输入电流的全补偿。仿真结果表明,该方法将消弧线圈和有源逆变装置灵活结合,高效补偿了配电网单相接地故障电流,不仅实现了可靠熄弧,而且适应于不同接地电阻的故障情况。     

基于主从逆变器的无感消弧有源接地补偿系统

设计了一种基于主从逆变器的无感消弧有源接地补偿系统,由补偿接地故障电流的基波分量与有功分量的主逆变器以及补偿谐波分量的从逆变器组成。在电网正常时,通过恒频注入法和不对称电压法综合计算得到故障电流的基波分量与有功分量;在电网发生单相接地后,检测流过中性点的故障电流,利用快速傅里叶算法提取出谐波分量,然后迅速投入主从逆变器进行补偿输出,实现故障电流的全补偿,从而使得残流在总体上达到一个较低的水平。计算机仿真验证了以上设计的可行性和有效性。     

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。     

一种新型中性点有源接地补偿系统的建立与实验

针对传统的无源消弧线圈不能补偿配电网故障电流的有功分量和谐波分量,无法保证残流在规定范围之内,容易产生弧光接地过电压等问题,设计了一种基于双逆变器的新型中性点有源接地补偿系统。该系统由测控系统和补偿系统构成。在电网正常时,测控系统通过不对称电压法与恒频注入法综合计算得到接地故障电流的基波无功分量与有功分量;在电网发生单相接地后,检测流过中性点的故障电流,利用快速傅里叶算法提取出谐波分量,然后迅速投入补偿系统进行输出补偿。补偿系统主要由双逆变器构成,分别用于补偿接地故障电流中的基波分量、有功分量以及谐波分量,达到故障电流的全补偿、零残流的理想效果。计算机仿真与逆变器实验验证了以上设计的可行性和有效性。     

矿用本安型消弧补偿装置的研究

运用自制的矿用本安型防爆消弧补偿设备,进行了10k V煤矿电网谐振接地系统在发生单相接地故障过程中的影响研究,结合对调容式消弧线圈和相关矿用自动化设备的研究,通过仿真验证证明,分析了矿用自动消弧补偿装置在消弧调谐方面的作用。设计了装置的软硬件,实验结果表明,在10k V煤矿电网发生单相接地后产生59.016A的接地电流,而经过检测后补偿设备产生62.885A的补偿电流,最终使故障残流减小为3.869A,在电网安全范围内成功实现灭弧功能并使其不再复燃。     

基于级联H桥变流器和dq变换的配电网故障柔性消弧方法

为解决配电网单相接地故障消弧的难题,提出一种基于级联H桥变流器和dq变换的柔性消弧新方法。配电网的三相经级联H桥变流器接地,柔性控制非故障相变流器经连接电感注入电流,补偿接地点的电弧电流,抑制故障相恢复电压,促进电弧快速熄灭、不易重燃。为了实现对稳定性和间歇性电弧接地故障电流的全补偿,结合级联H桥变流器的特性,提出一种基于dq坐标变换的故障谐波及暂态电流分量的检测方法。根据级联H桥变流器注入电流对接地故障电流、故障相恢复电压的作用机理,研究各类电弧接地故障的统一柔性消弧方法,仿真结果表明所提消弧方法的有效性,可以提高配电网接地故障熄弧率,促进柔性交流输电(FACTS)技术在智能配电网接地故障保护中的研究与应用。     

自动补偿消弧线圈装置在电力系统中的应用

通常情况下，站电流接地系统中，在系统发生单相接地时，接地点会流过较大的全系统对电容电流，进而易引起相间短路，对电网造成很大危害。自动跟踪消弧装置能通过一系列的测量实时值计算出故障时的电网对地电容电流，通过微机控制装置调节消弧线圈实现跟踪补偿，从而将接地残流降至安全范围内。     

电磁混合式消弧线圈的全补偿故障消弧原理及其柔性控制策略

随着非线性负荷和电力电子设备等的大量使用,接地故障电流中的有功和谐波分量大幅增加,仅补偿了无功电流后的残流足以维持电弧,易导致过电压及事故进一步发展。本文提出了基于磁控电抗器(MCR)和有源补偿器(APC)的电磁混合式消弧线圈(EHPC),并详细论述了其两种运行状态和全补偿故障消弧原理。分析了扫频法测量对地电容的影响因素,并提出改进措施。理论推导了中性点位移电压、故障相电压和线路零序电流与接地故障电流各分量之间的关系,提出了针对接地故障电流无功、有功和谐波分量的解耦补偿和柔性控制策略。经仿真分析和实验平台验证,接地故障电流能够得到快速有效的全补偿,达到电流和电压双重消弧,表明了本文所述原理和控制策略的正确性和可行性。     

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。     

基于三相级联H桥变流器的配电网接地故障分相柔性消弧方法

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,传统柔性消弧方法利用实时检测的电源电压计算注入补偿电流值,通过控制连接于配电网中性点的单个有源逆变器实现消弧,已有方法需进行故障选相并且逆变器需通过Z型变压器及升压变接入配电网。提出基于三相级联H桥变流器的配电网接地故障分相柔性消弧新方法,三相级联H桥变流器通过连接电感直接挂接在各相线,发生接地故障时,利用实时检测的相电压计算注入补偿电流值,分相控制级联H桥变流器注入补偿电流,控制故障点电压为零,实现接地故障消弧。仿真结果表明该方法可灵活、有效地补偿接地故障电流,抑制接地故障电弧重燃。且采用单相或三相级联H桥变流器进行故障消弧时,不需要进行故障选相。     

基于小扰动的消弧线圈跟踪补偿性能验证方法

本文从消弧线圈不同档位下小扰动接地试验角度出发,建立了校验自动跟踪补偿消弧线圈装置性能的技术体系,提出分别在消弧线圈aa、bb、cc三个挡位下,进行小扰动单相高阻接地试验,其中aa档为自动跟踪补偿消弧线圈给出的控制挡位,bb档为aa档基础上降低2档,cc档为aa档基础上增加1档,若bb、cc挡位下的两次接地试验中,接地...     

消弧线圈分散补偿单相接地故障运行特性分析

为应对配电网电容电流剧增给增容改造带来的困难,文章提出了消弧线圈分散补偿接地方式,并对消弧线圈分散补偿接地系统的运行特性进行分析和研究。首先阐述了分散补偿接地系统的原理及特点,分析了分散补偿消弧线圈的调节原理和安装位置;然后讨论了分散补偿消弧线圈的安装位置、不同补偿容量分配和不同过渡电阻对故障点接地残流的影响;最后对分散补偿接地系统的弧光过电压进行分析。通过Matlab/Simulink建模和仿真,结果表明消弧线圈分散补偿能有效补偿故障接地电流并满足残流要求,发生间歇性故障接地时消弧线圈分散补偿也能很好地抑制弧光过电压至较低水平。     

新型谐振接地系统接地故障全补偿方法

针对传统消弧线圈无法补偿有功电流和抑制间歇性接地故障等难题,提出了一种谐振接地系统接地故障全补偿新方法。系统正常运行时,通过注入信号谐振精确测量系统对地绝缘参数,根据绝缘参数计算补偿元件值;当发生接地故障时,利用故障电流的相位选出故障相,然后在故障相的滞后相投入阻容性补偿元件,将故障相电压抑制为0,实现接地故障电流全补偿。仿真分析表明,所提方法不受过渡电阻影响,能快速抑制故障相电压,实现配电系统接地故障电流的全补偿,有效抑制间歇性接地故障,且操作简单可靠、成本低。     

配电网单相接地选线和接地电流补偿一体化装置

阐述了配电网单相接地选线和接地电流补偿原理,采用微机控制和动态改变接地电感的方法,解决了选线与补偿之间的矛盾,首创选线和补偿一体化装置。装置的核心部分是调励磁式消弧线圈和微机控制系统。配电网正常运行时,装置自动跟踪电网参数并计算相对地电容电流。配电网单相接地时,装置能准确地选出单相接地线路和完全补偿单相接地电容电流。     

基于柔性调控零序电压的不平衡配电网故障检测方法

柔性消弧过程中实现故障选线、过渡电阻测量与故障性质判定对现有配电网单相接地故障检测具有重要意义。针对配电网三相对地参数不对称的柔性接地系统,首先分析不平衡零序电压对消弧效果的影响,提出柔性消弧全补偿电流的计算方法。然后分析正常运行状态下和单相接地故障状态下注入电流和母线零序电压之间的约束关系。结果表明：无论系统处于何种状态,均可通过改变注入电流来柔性调控母线零序电压,进而调控各线路零序电流。并根据柔性调控零序电压前后各线路零序电流的变化规律,提出一种可实现故障选线、过渡电阻测量和故障性质判定的故障检测方法。Matlab/Simulink仿真验证了该方法的有效性和准确性。     

一种新型的消弧线圈自动跟踪补偿装置

准确地计算电容电流是消弧线圈自动跟踪补偿装置应用基础。采用一种简单实用的带阻尼电阻的消弧线圈电容电流计算方法,只需通过投切消弧线圈接地系统的阻尼电阻便可求解电容电流。研发了基于多核控制器的自动跟踪补偿装置,多核分工协调完成自动跟踪补偿装置的复杂任务,避免了传统补偿装置需要多个控制器的繁琐设计。具体介绍了各个控制核的功能,并搭建了消弧线圈自动跟踪补偿装置IEC61850模型。实验测试所研发装置满足IEC61850一致性要求,而且装置的电容电流补偿具有良好的精度。     

基于80296和CPLD的补偿电网微机选线装置的设计

分析了补偿电网单相接地故障时故障线路与非故障线路零序电流的分布特性,将补偿电流融入到选线的计算和判断中,提出了一种新的接地选线方法———电流融合法,该方法具有计算简单、保护裕度大选线准确快速的特点,并在此基础上设计了以INTEL80296和CPLD为主控单元的微机选线装置,该装置对装设了预调式消弧线圈的补偿电网的选线具有很高的准确性。     

基于相位差的不对称配电网接地故障选相方法

在配电网中性点不接地及经消弧线圈接地系统中,针对传统接地故障选相方法未考虑泄漏电阻及三相不对称情况导致过渡电阻较高时选相错误的问题,论文提出了基于相位差的不对称配电网接地故障选相方法,考虑线路泄漏电阻及三相不对称参数,分析了故障相电压和故障前后中性点电压变化量的相位差与消弧线圈补偿状态及线路参数的内在联系,得出了接地故障选相判据,最后提出了配电网接地故障选相方法实现方案。在PSCAD/EMTDC仿真环境中搭建配电网接地故障模型,仿真结果表明在不同过渡电阻及消弧线圈不同补偿状态下判据均适用,验证了所提方法的可行性。     

中性点经消弧线圈接地电网选线装置的设计

分析了中性点经消弧线圈接地电网发生单相接地故障时故障线路与非故障线路零序电流的分布特性,设计了基于INTEL80296和复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device)为主控单元的微机选线装置。该装置采用了一种新的接地选线的算法——电流融合算法,该算法将补偿电流与故障零序电流矢量求和,根据故障与非故障线路矢量和分布在不同区间作为选线判据。经现场运行证明,采用融合电流算法的选线装置选线准确性高,对单相高阻接地故障具有极高的灵敏度。