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。     

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。     

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     

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。     

基于有源逆变分相注入的电压消弧与位移电压抑制方法

针对配电网发生单相接地故障时极易产生电弧,以及在非故障情况下由于三相对地参数不相同而导致的三相电压不对称问题,提出一种基于有源逆变分相注入的电压消弧与位移电压抑制方法.在三相线路首端分别挂接有源逆变,通过脉宽调制信号控制有源逆变电路的输出电流.当配电网出现单相接地故障时,有源逆变向系统分相注入零序电流,通过零序回路调节...     

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...     

计及配电网接地故障消弧的逆变器设计*

针对现有的有源电压消弧方法未考虑线路阻抗和负荷影响,在配电网重载工况下会出现故障点电流较大,存在难以稳定消弧的问题,首先通过复合序网模型图分析了计及线路阻抗和负荷影响的电压消弧法的原理,推导出消弧逆变器的控制目标,并提出了一种适用于配电网有源电压消弧的逆变器设计方法。该逆变器采用平均值电压闭环,确定了控制器和滤波器的参数,实现了逆变器输出电压、相位的精确控制。最后,在PSCAD/EMTDC和实验室中分别搭建了仿真模型与实物样机进行验证,结果表明逆变器闭环参数设计合理,消弧逆变器具有良好的故障电流抑制性能。     

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。     

10 kV配网系统消弧线圈接地方式应用探讨

10kV配网系统应采用消弧线圈接地方式,接地电容电流的测量采用相对地外加电容法,消弧线圈选用晶闸管调节自动跟踪补偿型式,接地变压器可选用Z型接线方式。现场试验结果及使用经验表明,晶闸管调节消弧线圈响应速度快、残流小,实际运用效果良好。     

接地变压器式消弧线圈的电气性能

根据我国6kV和10kV中压配电网一般均为△接线、无辅助中性点供消弧线圈接入的特点，设计了一种新型的、性能优良的、制造成本相对低的接地变压器式消弧线圈。电气性能分析、实验室试验和电网运行均证明它具有调感线性度好、睹波可控、调谐深度可变、调感速度快、调谐方式简单灵活等特点。所有调节控制元件均在二次低压侧，不仅工作安全可靠，而且还有利于降低控制设备的成本。     

基于模块化结构的消弧接地一体化装置研制

研制了基于模块化结构的消弧接地一体化装置,将消弧线圈和接地选线做成完全独立的两个模块,以提高应用的灵活性和可靠性,模块之间无需相互通信,以零序电压作为同步信号,消弧线圈配合接地选线协调动作,使选线的准确率得到大幅度的提高。实验室模拟电网接地试验和现场挂网运行情况表明,一体化装置电容电流测量、补偿准确,选线结果正确,应用灵活,运行可靠。     

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。     

基于配电自动化系统的分布式小电流接地故障定位方法

现有依赖主站的集中式小电流接地故障定位方法参与环节多,不同厂家的产品之间不易配合。从系统结构、动态拓扑识别、通信配置以及基本工作模式等方面,验证了分布式故障处理方法可实现小电流接地故障定位。现有的故障定位算法不能适用于分布式控制系统,需提出适用于分布式故障定位的新算法。给出了适用于分布式故障定位的小电流接地故障暂态等值电路,重点分析了故障区段、故障点上游与下游健全区段两侧暂态零序电流相关系数、暂态零序电流有效值系数以及暂态零序电流峰值与工频零序电流幅值之比,提出综合利用上述故障零序电流特征、满足分布式故障处理要求的故障定位算法,可提高小电流接地故障暂态定位技术的适用性,解决不同厂家产品配合的难题。仿真和现场数据验证了所提方法的有效性。     

配网小电阻系统单相接地故障模拟试验研究

基于中性点经小电阻接地方式具有快速切除故障、过电压水平低等优点,文章通过人为模拟变电站出线单相接地故障试验,研究中性点小电阻系统接地故障时的瞬时过电压、跨步电位等关键问题。     

基于直流法的配电网单相接地故障离线定位研究

传统的配电网单相接地故障定位方法只能够在各自有效范围内定位故障点,无法通用于各种网络结构和故障情况,主要原因是没能解决配电网故障定位的关键难题:结构复杂、分支多,电容大,接地电阻大。不同于以往的定位方法,所提出的直流定位法利用直流信号进行故障定位,该方法能够克服以上难题,是配网故障定位的有效方案。方法是首先向故障线路注入直流信号,然后通过关键分支点的直流强度检测判断故障路径,直至找到故障点。仿真和现场实验都证明基于直流信号的故障定位方法是可行的、有效的。     

一种新型小电流接地综合选线装置

考虑到配电网单相接地情况复杂,单一的选线方法适应性差,对各种选线方法进行了研究,认为零序电流基波分量幅值最大且稳定,基于基波分量的几种选线方法可用同一硬件平台实现;并详细分析了其中的有功分量法和电流增量法,证明了这2种选线方法的可行性和实用性。在此基础上,将这几种选线方法有机结合在一起,运用模糊综合决策理论,选出故障线路,可大幅度提高选线准确率及装置的适应能力。给出了选线装置的软、硬件设计及电磁兼容设计。实验室模拟电网试验和现场挂网结果表明,装置运行稳定,选线准确,适应性强。