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。     

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...     

基于二次扰动的配电网单相接地故障有源电流消弧方案

采用有源电流注入是谐振接地配电网单相接地故障时有效抑制残余电流的措施,但注入电流严重依赖于配电网对地参数的测量精度。提出了一种不需要测量配电网参数,通过二次电流扰动直接计算单相接地故障时注入指令电流,进而实现配电网单相接地故障的有源电流消弧方案。利用有源逆变装置在配电网正常运行时二次注入同相异幅工频电流,根据中性点的偏移电压与故障相电压的电路关系,直接得到各相的指令电流;设计了采用幂次趋近律滑模控制策略的有源电流消弧的控制系统,并分析其稳定性。仿真与实验结果均表明：应用所研究的二次电流扰动法确定的有源消弧系统注入电流指令值,具有较高精度,可不依赖于配电网的测量参数;采用滑模控制策略较PI控制策略具有更好的响应特性,能够实现单相接地故障时有效抑制残余电流的需求,有助于故障电弧的熄灭。     

消弧线圈接地方式下的配电网单相接地故障模型分析

我国中压配电网的短路故障类型80％为单相接地故障,由于非有效接地系统在发生单相接地故障后能够持续运行1～2 h,所以针对消弧线圈接地方式下的单相接地故障模型的分析十分必要,通过建立消弧线圈接地方式的配电网单相接地故障模型,从理论上分析在金属性接地、高阻接地以及中间状态下的不同过渡电阻等情况,利用ATP/EMTP仿真分析...     

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.     

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...     

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。     

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。     

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。     

含电力电子变压器的配电网单相接地故障集成化消弧方法

在电力电子变压器输入级变流器直流侧电容中点设置接地支路,配合αβ0坐标系下的多变量解耦控制,提出一种配电网单相接地故障集成化消弧方法,该方法具备基于0轴电压调控的配电网对地参数不对称补偿、单相接地故障选相、自适应消弧功能和基于α、β轴电压调控的源端功率平衡功能.配电网正常运行时,实时监测配电网对地参数不对称引起的中性点...     

考虑参数不对称的配电网单相接地故障柔性消弧方法

为了解决配电网参数不对称导致的中性点位移过电压以及消弧不彻底的问题,在配电网正常运行时利用闭环控制对中性点电压进行调控,自动跟踪配电网结构参数的变化,实现不平衡电压的快速精准抑制。设计注入电流反馈控制环节,结合不平衡电压调控过程以及故障后的零序电流和零序电压,仅注入一次电流便可实现故障辨识、故障选相并求得故障可靠消弧所需的注入电流参考值。仿真分析验证了闭环控制能够有效跟踪、抑制中性点不平衡电压,所提柔性消弧方法在系统参数不对称的情况下,故障判别精度高,故障消弧效果良好。     

配电网单相接地信息监管系统

针对配电网单相接地故障频发的情况,亟须尽早发现、准确判断、快速处置,提出了一种对变电站内消弧线圈控制器、接地选线保护装置的运行信息和工况信息进行监测管理、分析应用的信息系统。该系统与变电站监控系统、调度自动化系统、配电自动化系统相融合,涉及单相接地信息数据的采集、转发、处理等过程。主要阐述了该系统的架构、信息采集、数据传输情况和主要功能。通过该系统的实际应用情况,表明单相接地信息监管系统对提升运维管理水平是可行的。     

基于极点对称模态分解的配电网单相接地故障区段定位技术

配电网发生单相接地故障后,系统中将产生丰富的暂态电气量。利用故障点上游暂态零序电流幅值远大于故障点下游及正常线路的特征,提出一种基于暂态零序电流极点对称模态分解(ESMD)的配电网故障区段定位方法。基于实际配电网线路参数搭建典型缆-线混联仿真模型,对故障后暂态零序电流进行极点对称模态分解并构造相应的暂态能量函数,将构造所得的暂态能量函数作为评价各测点暂态零序电流幅值强弱的指标进行故障区段定位。仿真结果表明所提方法可有效提取故障特征,对各种故障工况适应性强,且各测点仅需上传1个暂态能量值,可有效降低通信要求、节约硬件投资成本。     

基于小波和深度学习的配电网单相接地故障辨识

随着配电网规模的不断扩大,发生单相接地故障后产生的危害也愈加严重,为避免故障进一步升级,必须迅速采取措施切除故障.配电网故障辨识有利于快速查明故障原因,进而采取相应措施切除故障.同时,故障辨识也是故障选线的前提.针对上述情况,文中介绍了一种利用小波分析提取故障特征量并用深度神经网络进行故障辨识的方法.结果 表明,该方法...     

配电网单相接地故障脉冲电流测距

针对配网单相接地故障电流较小,测距困难的问题,提出了一种脉冲电流测距方法。该方法通过短时改变中性点接地方式,在故障线路上产生幅值较大的脉冲电流。合理选择连接于中性点的限流电阻,将暂态过程控制在脉冲电流前半段,采用后半段数据计算脉冲电流稳态特征。利用脉冲电流稳态特征与故障距离之间的关系,实现了脉冲电流故障测距。该方法用于测距的脉冲电流幅值较大,可有效解决单相接地故障测距问题。通过MATLAB/Simulink仿真表明该方法具有较高的精度且受接地电阻影响较小。     

基于负序电压变化量的灵活接地配电网永久性单相接地故障定位

针对灵活接地配电网,提出一种基于负序电压变化量的灵活接地配电网永久性单相接地故障定位方法。首先基于并联小电阻投入前后的负序电压变化量确定故障区域,其次根据零序电流修正投影比例系数判断故障分支从而确定故障区段,然后利用负序电压变化量测量值与计算值之间的偏差计算故障概率,对比故障区段内各个虚拟节点的故障概率进行精确定位,同时提出一种适用于该区段定位方法的测量点优化布置方案。最后利用PSCAD搭建仿真模型,仿真数据分析验证了所提永久性单相接地故障定位方法的有效性及可靠性。     

一种利用衰减直流分量的谐振接地系统故障选线方法

高频暂态量故障选线方法利用的是故障产生的高频分量。当在电压过零附近发生单相接地故障时,引起的高频分量将很少,高频暂态量选线方法灵敏度会大大下降。但电压过零附近故障会引起较大的衰减直流分量,可以构成基于衰减直流分量的暂态量选线方法。分析与仿真表明:对于经消弧线圈接地的小接地电流系统,当线路不在电压最大值附近发生单相接地故障时,故障线路上的衰减直流分量很大,而非故障线路上的衰减直流分量很小;当母线故障时,所有线路上的衰减直流分量都将很小。提出了一种利用衰减直流分量的故障选线方法,用来克服现有高频暂态量选线方法在电压过零附近故障时灵敏度低的缺点。该方法与高频暂态量选线方法集成可以形成完善的故障选线方案。