[发明专利]基于双闭环控制的配电网故障有源电压消弧方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及配电网故障消弧技术领域，尤其涉及一种基于双闭环控制的配电网故障有源电压消弧方法及装置。

背景技术

配电网的电力系统中输配电线路十分复杂，输配电线路间极易发生单相接地故障，其中，最常见的是瞬时性接地故障，严重影响配电网的安全稳定运行。我国配电网一般采用中性点不接地、经消弧线圈接地、经电阻接地、经电阻和电容接地等中性点非有效接地方式。随着配电网的发展，当输配电线路发生接地故障时，接地故障的瞬时电流增大，瞬时性接地故障的消弧能力减弱，故障点的电弧难以自行熄灭，易产生故障过电压，进而易引起停电事故，影响配电网的安全运行。

目前，传统的针对单相接地故障消弧的方法为电流消弧方法，电流消弧方法分为两种：一种是通过预调式消弧线圈补偿接地故障残流，减小介质损耗，抑制故障相恢复电压的上升速度，降低故障建弧率；另一种是通过随调式消弧线圈在接地故障时增大系统的零序阻抗，减小故障电流，促进故障消弧。

但是，采用上述的电流消弧方法都只能补偿故障点的无功电流，不能补偿有功电流，使电流消弧效果具有局限性。

发明内容

本发明提供了一种基于双闭环控制的配电网故障有源电压消弧方法及装置，以解决现有的电流消弧方法只能补偿故障点的无功电流，不能补偿有功电流，使电流消弧效果具有局限性的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于双闭环控制的配电网故障有源电压消弧方法，所述方法包括以下步骤：

采集配电网的三相电压和中性点电压，根据所述三相电压和所述中性点电压的关系，判断所述配电网是否发生单相接地故障；

如果所述配电网发生单相接地故障，则根据所述三相电压的大小确定发生单相接地故障的故障相；

向发生单相接地故障的配电网中注入初始电流，获取所述故障相的相电压和所述中性点电压，通过双闭环控制方法，确定最佳的注入电流；

将所述最佳的注入电流注入所述发生单相接地故障的配电网中，实现瞬时单相接地故障的消弧。

可选的，所述根据三相电压和所述中性点电压的关系，判断所述配电网是否发生单相接地故障的步骤，具体包括以下步骤：

如果所述中性点电压大于所述三相电压的15％，判断所述配电网发生单相接地故障；

如果所述中性点电压小于或等于所述三相电压的15％，判断所述配电网未发生单相接地故障。

可选的，所述根据三相电压的大小确定发生单相接地故障的故障相的过程，包括：

通过比较三相电压的值的大小，确定相电压为最小值的相为发生单相接地故障的故障相。

可选的，所述双闭环控制方法，具体包括以下步骤：

获取所述故障相的电压和中性点电压，以所述中性点电压作为参考电压，利用电压闭环控制方法，控制所述故障相的电压与所述参考电压相等，输出当前电流值；其中，所述故障相的电压与所述参考电压的幅值相等，相位相反；

向发生单相接地故障的配电网中注入初始电流，将所述当前电流值作为参考电流，利用电流内环控制方法，控制所述初始电流与所述参考电流相等，将控制后的初始电流作为最佳的注入电流。

可选的，所述电压外环控制方法，具体包括以下步骤：

根据所述故障相的电压，得到故障相电压相反数，以所述中性点电压作为参考电压，实时比较所述故障相电压相反数与所述参考电压的差值；

通过电压负反馈调节，使所述故障相电压相反数逼近所述参考电压；

经过比例积分传递函数，使所述故障相电压相反数与所述参考电压相等，得到相等时的当前电流值；

输出所述当前电流值。

可选的，所述电流内环控制方法，具体包括以下步骤：

根据所述初始电流，以所述当前电流值作为参考电流，通过一次传递函数的过程，得到注入电流的初值；

通过电流负反馈调节，将所述注入电流的初值反馈至所述初始电流进行比较，通过数次传递函数的过程，控制所述注入电流的初值与所述参考电流相等；其中，所述注入电流的初值与所述参考电流的幅值相等，相位相反；

通过比较和计算，得到控制后的注入电流的初值，即为最佳的注入电流。

可选的，所述将最佳的注入电流注入所述发生单相接地故障的配电网中，实现瞬时单相接地故障的消弧的过程，包括：

将所述最佳的注入电流注入发生单相接地故障的配电网中，使所述故障相的电压和电流分别抑制到零，补偿所述配电网的无功电流分量、有功电流分量和谐波分量，实现瞬时单相接地故障的消弧。