适应线路参数及负载变化的配电网柔性优化消弧方法.pdf

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1、第４１卷第８期２０１７年４月２５日Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．８Ａｐｒ．２５，２０１７ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１６０６２１００１适应线路参数及负载变化的配电网柔性优化消弧方法郭谋发１，游建章２，林先辉１，杨耿杰１，缪希仁１（１．福州大学电气工程与自动化学院，福建省福州市３５０１１６；２．国网福建省电力有限公司漳州供电公司，福建省漳州市３６３０００）摘要：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

2、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。关键词：配电网；单相接地故障；柔性消弧；电流消弧方法；电压消弧方法；级联Ｈ桥变流器０引言电流以及谐波电流，且能够无级调节输出电流大小，另外可在同一装置上对零序电压或故障电流进行控随着配电网的不断扩大以及电力电缆的大量使制，实现故障柔性消弧。变流器

3、通过连接电感直接用，单相接地故障电流剧增，电弧难于自行熄灭，可挂接于主变压器到母线间的三相线路上，直流侧电能引起超过３倍相电压的系统过电压，造成相间短源可从并网点取电，且无需考虑主从消弧装置的配［１］路。配电网接地故障消弧方法可根据控制目标不合问题。已有的电流消弧方法利用零序电压计算补同分为电流消弧方法和电压消弧方法。电流消弧方偿电流，不受故障相判别的影响，且可用于故障相识法控制目标为接地故障电流，使接地故障电流为零。别。然而其在对地参数测量不精确的情况下，接地电压消弧方法控制目标为故障相恢复电压，使故障故障残流较大；进行接地故障电流的谐波电流补偿［２］相恢复电压为零。目前，无论是人工调谐

4、还是自时，谐波电流提取较为困难；其无法抑制间歇性电弧动调谐的消弧线圈都只能补偿接地故障电流的基波过电压；高阻接地故障时，其补偿响应时间较长。［３－９］无功分量，无法补偿其有功分量和谐波分量。因近年来推出了“限制间歇性电弧接地过电压”的此，国内外学者展开了零残流消弧线圈的研究，主要“消弧柜”，其通过接地开关将故障相短接至大地，从结构为以传统的消弧线圈为主消弧装置，补偿接地［１６－１７］而抑制接地故障相电压，可归为电压消弧方法，故障电流的基波无功分量，以有源逆变器作为从消该方法受接地故障电流谐波分量和暂态分量影响［１０－１２］弧装置，补偿接地故障电流的有功和谐波分量。小，能够适应网络结构变化，

5、且能有效抑制间歇性电该装置通过升压变压器和接地变压器接入配电网，弧过电压。然而其在接地过渡电阻远小于故障点到但该装置的逆变器直流侧电源取源较为困难，且装母线间阻抗的情况下，接地故障电流受负荷电流大［１３－１５］置的补偿容量有限。采用级联Ｈ桥变流器取小影响，可能增大接地故障电流。代前述消弧装置的新思路，发生接地故障时，通过控综上，在综合电流消弧方法和电压消弧方法优制级联Ｈ桥变流器产生补偿电流，理论上可产生任缺点的基础上提出一种配电网柔性优化消弧方法。意补偿电流，包括接地故障电流的基波有功和无功利用母线处零序电压和接地故障残流的关系，以零序电压作为电压消弧方法和电流消弧方法的切换条收稿日期：２

6、０１６－０６－２１；修回日期：２０１６－１１－０３。件；并利用电流消弧方法注入补偿电流后母线处故上网日期：２０１７－０１－１７。障相电压下降、非故障相电压上升的特性实现故障国家自然科学基金资助项目（５１６７７０３０）；福建省自然科学基相识别。金资助项目（２０１６Ｊ０１２１８）。１３８郭谋发，等适应线路参数及负载变化的配电网柔性优化消弧方法１消弧方法原理电阻；Ｃ０Ａ，Ｃ０Ｂ，Ｃ０Ｃ为三相对地等效电容；Ｒｆ为接地···故障过渡电阻；ＩＡｚ，ＩＢｚ，ＩＣｚ为三相变流器注入的电１．１经三相级联Ｈ桥变流器接地的配电网····通过控制三相级联Ｈ桥变流器产生接地故障流；ＩＡ∑，ＩＢ∑，ＩＣ∑为三相对地电

7、流；Ｉｆ为接地点故补偿电流，取代现有的消弧线圈等接地补偿装置，实障电流；Ｌ为连接电感；Ｋ为三相高压开关。配电网现接地故障电流的补偿和故障相电压的抑制，从而的一段母线一般有多条出线，但可通过等值变换等促使接地电弧熄灭。三相级联Ｈ桥变流器每相均效为图１所示的简单配电网结构。ＺｉＡ（ｉ＝１，２），由多个单相Ｈ桥电压源型变流器串联得到，三相星ＺｉＢ（ｉ＝１，２），ＺｉＣ（ｉ＝１，２）为线路阻抗。假设，Ａ相形连接，中性点采用直接接