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。     

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。     

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。     

不平衡零序电压快速精准抑制与电压消弧全补偿优化控制方法

现有配电网不平衡零序电压抑制方法需要多次注入电流,逐步跟踪抑制,存在控制过程复杂、收敛速度慢的缺点.当电网发生单相接地故障后,传统电压消弧法未计及电网三相对地分布参数不对称的影响,未能将故障相电压完全抑制为0,从而导致接地点存在残余电流,不能实现100％消弧.该文在建立注入电流诱发配电网零序电压变化机制的基础上,实现了...     

配电网单相接地故障有源消弧技术综述

多种形式的新能源、大量电力电子用户等越来越多的接入配电网是必然的发展趋势,这可能会导致接地故障电流中的无功分量、有功分量及谐波含量越来越大。采用消弧线圈的无源消弧技术依旧存在单相接地故障残流的无功分量、有功分量和谐波分量较大等问题。采用外加注入主动干预方式的有源消弧技术成为解决此类问题的有效手段。本文对配电网单相接地故障有源消弧技术的研究现状进行总结综述,主要阐述了有源消弧装置结构和控制算法两部分内容。首先,从成本、优缺点、连接方式等方面对消弧装置硬件结构进行分析。其次,将电压消弧算法、电流消弧算法、综合消弧算法的优缺点进行对比研究。最后从有源消弧技术的硬件结构和控制算法两个方面进行了展望,并给出了后续研究可能存在的问题以及可能的研究方向。     

基于SVG两相电流注入的配电网单相接地故障消弧方法

针对中压配电网单相接地故障,研究了基于级联H桥静止无功发生器(SVG)两相电流注入的有源消弧方法。当配电网正常运行时,SVG工作于无功补偿模式;当配电网发生单相接地故障时,SVG中性点接地,SVG两个非接地相桥臂向配电网中注入消弧补偿电流,从而减小接地点的故障电流,通过复用已有的SVG设备,替代了传统的消弧线圈。文中讨论了SVG消弧电流注入方式与SVG直流侧电压平衡控制之间的关系,并详细分析了SVG两相电流注入消弧的工作模式和消弧控制器的设计方法。基于MATLAB/Simulink环境的10 kV仿真平台以及380 V三相四级联的低压SVG样机进行仿真和实验验证,仿真和实验结果验证了所提方法的正确性和可行性。     

基于模型预测控制的配电网单相接地故障有源消弧

针对配电网非有效接地系统长期存在单相接地故障消弧的难题,现多采用附加有源补偿和消弧线圈相结合的方案对接地故障电弧进行抑制,而有源补偿系统的控制策略的性能直接决定了消弧的性能,本文设计了一种基于预测控制的有源消弧的实现方案,分析了采用注入电流方式的有源消弧的原理,采用三级联多电平H桥的有源补偿的拓扑,优选了代价函数,设计了基于预测控制的有源电流消弧闭环控制系统方案。该方案较PI控制策略的有源电流消弧闭环控制系统具有无需进行参数整定,即能实现对多次谐波电流的精确追踪,能进一步实现对接地电流的有效补偿。仿真分析以及实验验证均表明：本文所提的方案能够更加有效的抑制接地故障电流,满足不同场景下可靠消弧的要求     

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...     

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。     

电流型有源消弧法性能分析与改进

为解决传统电流型有源消弧法受对地参数测量误差影响较大、消弧困难的问题，提出一种改进型电流有源消弧法。该方法在故障后首先从中性点注入幅值为90%的配网总电容电流，以保证注入电流的负误差；再通过调整注入电流的相位，引起故障残流的变化，从而计算出准确的注入电流；随后改变注入电流的幅值和相位，将故障点电流抑制到零附近。最后通过PSCAD/EMTDC仿真实验表明，对于任意单相接地故障，均能实现可靠消弧，而且配电网线路结构变化不会对该方法的消弧性能带来影响。     

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...     

计及等效负载变化的消弧逆变器性能分析与设计

分析了消弧逆变器等效负载的性质,结果表明：等效负载是有源负载,等效源具有较大的幅值和较宽的变化范围;随过渡电阻和故障距离的变化,等效负载阻抗可呈现阻性、阻感性和阻容性。这一结果表明逆变器需要在负载性质改变和等效电源扰动的情况下,仍能稳定跟踪包含多频次的给定电流。对抗扰性和跟踪性要求的提高,增加了设计难度。鉴于此,提出了消弧逆变器输出滤波器和控制器的设计方法。输出滤波器采用滤波电容分流法进行设计,保证了逆变器能输出包含多频次的电流。采用电容串联电阻来抑制阻感负载情况下带来的谐振失稳问题,并给出了串联电阻的计算方法。控制器采用了定带宽设计法,带宽选定在幅频特性重合段。控制器参数设计准则为：保证阻容负载情况下传函幅频特性低频段具有较高增益。采用PSCAD/EMTDC仿真验证了结论的正确性和所提设计方法的可行性。     

66 kV中压配电网中性点位移电压产生机理及有源抑制方法

分析66 kV配电网中性点位移电压产生的原因,提出一种基于有源调节技术的中性点位移电压抑制方法。通过向中性点注入电流来补偿因线路对地参数不平衡引起的不对称电流,结合实际电网运行参数,分析注入电流的幅值、相位与中性点位移电压间的约束关系,确定注入电流值。采用向电网注入恒频间谐波测量信号的系统状态辨识方法,结合电压、电流双闭环控制,实现有源逆变装置对中性点位移电压的有效抑制。最后通过基于Matlab/Simulink的配电网仿真实验及实际物理实验,验证所提方法的正确性及有效性。     

基于相电压差值极性的配电网单相接地故障检测方法

针对现有配电网自动化设备和方法难以快速准确检测线路单相接地故障的问题,提出一种基于相电压差值极性的配电网单相接地故障检测方法。通过分析配电网线路单相接地故障时的电压幅值特征,考虑中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统的区别,揭示线路单相接地故障时故障相与非故障相的电压幅值关系。利用故障相与非故障相的电压幅值特性,定义线路的电压差值极性系数,建立相应的单相接地故障检测判据,实现线路单相接地故障的快速检测。仿真结果表明,所提方法能够有效检测线路单相接地故障,检测结果不受中性点接地方式、负荷波动和故障角度的影响,具有较好的抗高阻故障能力。现场试验表明,所提方法可在3 ms内检测线路是否发生单相接地故障,可有效检测2.5 k过渡电阻的单相接地故障,具有较好的工程适用性。     

基于多变量解耦控制的配电网单相接地故障集成化柔性消弧方法

随着静止无功补偿装置、柔性消弧装置、大功率逆变器等电力电子装备应用逐渐增多,配电网柔性化加快发展,但已有电力电子装备存在功能单一、成本高等问题.基于直流侧并接储能元件的直挂式级联H桥变流器,将多变量解耦控制方法与电流消弧方法相结合,实现柔性电力电子装备输出电流在dq0坐标系下的独立调节,使单套柔性电力电子装备同时集成配电网有功功率、无功功率双向流动控制,以及单相接地故障柔性消弧功能,有效提高电力电子装备的利用效率.理论分析以及功率控制和单相接地故障消弧建模仿真结果验证了所提方法的可行性.     

基于快速消弧线圈的扰动法选线分析及应用

介绍了采用晶闸管控制的高短路阻抗变压器式消弧线圈的可迅速改变补偿度的特点,实现与之配合的选线原理:零序电流扰动法。分析了其选线的原理、判据、独有特点及其极高的准确度。最后介绍了应用情况,提出准确的选线跳闸可实现一种新型的配网中性点运行方式。     

基于零序电压有源调控的发电机定子接地故障消弧方法及保护对策

瞬时性接地故障易威胁发电机安全运行,造成巨大经济损失.传统的消弧线圈和大电阻消弧效果有限,因此在发电机中性点引入零序电压调控的有源消弧装置.分析表明接地故障发生后,根据故障定位结果在中性点注入电流可以精确地补偿故障点电压至0,从而使接地故障电流降为0,达到消弧的目的.为防止消弧过程中性点零序电压抬升导致发电机零序电压保...     

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。     

基于三相对称电压注入法的配电网接地线检测技术

针对配电网线路发生"带地线合闸"这一恶性事故,提出了基于三相对称电压注入法的接地线检测技术,开发了基于数字信号处理器(DSP)的配电网线路临时接地线检测装置。将各频率电压注入信号下的采样电流值与阈值进行比较,利用比较结果综合确定配电网线路是否存在未拆除接地线。现场试验结果表明所提检测方法和开发装置可有效检测出未拆除的三相、两相及单相接地线,并可识别相间短路情况,从而方便检修人员快速确定并拆除临时挂接地线,实现安全合闸送电。