[发明专利]基于有源注入法的配电网单相接地故障的故障相辨识方法

说明书

本发明公布了一种基于有源注入法的配电网单相接地故障的故障相辨识方法。该方法步骤为：首先计算有源电力装置往中性点注入的电流值，以消除配电网不对称度；其次，各相单相接地故障时，分析补偿后的中性点电压与各相电源电压之间的关系；然后，分析各相发生单相接地故障时，中性点电压与A相电源电压之间的相角差分布规律；最后，利用中性点电压与A相电压之间的相角差分布规律对故障相进行辨识。通过本发明可以有效解决配电网发生单相接地故障时的故障相判别问题。

技术领域

本发明涉及配电网控制领域，尤其涉及一种基于有源注入法的配电网单相接地故障的故障相辨识方法。

背景技术

近年来随着电缆电路以及电力电子设备的广泛应用，配电网发生单相接地故障时，短路电流除了对地电容电流外，还存在大量有功电流和谐波电流。而其中的有功分量与谐波分量无法通过消弧线圈进行补偿，这会导致配电网发生单相接地故障后，故障点的残余电流在消弧线圈补偿后依旧较大，故障点电弧难以熄灭，从而导致故障进一步扩大，威胁配电网安全。

因此对于现代复杂配电网络，传统的无源消弧法均不能补偿故障后的有功分量及谐波分量，有源消弧应运而生，有源消弧按其补偿对象可以分为有源电流消弧和有源电压消弧。有源消弧一方面可补偿电网的有功分量及谐波分量，能够适应系统网络结构变化，另一方面能有效抑制间歇性电弧接地过电压。然后为了实现有源消弧，第一步就必须实现故障相的精确辨识，只有准确地判别出故障相，才能通过有源逆变装置注入相应的电流来实现电压消弧。

当配电网发生单相接地故障时，传统的故障相辨识方法大都简单的通过比较各相电压大小来实现，且均没有考虑系统参数不对称带来的影响。其中最常见的判据就是当配电网发生金属性单相接地故障时，健全相的相电压升高到原来的倍，而故障相电压迅速降到零附近，因此可通过母线三相电压的大小来判别故障相。除此之外，还有一种常用判据：当不接地系统发生经过过渡电阻短路时，则认为故障相是三相母线对地电压中最高相的滞后相。

然而传统的配电网选相方法均未考虑系统三相对地参数的不对称性，以及忽略了线路对地绝缘电阻的影响。随着电网规模的不断扩大，非线性负荷以及电力电子设备的大量应用，系统三相对地参数不对称的影响越来越大，因此在实际电网中需对故障相进行辨识时要着重考虑不对称引起的误判问题。根据电网实际运行情况的及相关仿真实验可以发现，不对称电网在发生单相经电阻接地故障时(尤其是经高阻接地故障)，传统的故障相判别方法的精度大大降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于有源注入法的配电网单相接地故障的故障相辨识方法，本发明通过有源电力装置往中性点注入电流来消除配电网的不对称度，使得故障后的中性点电压仅仅由接地电阻决定，从而使得故障相辨识不再受配电网三相对地参数不对称的影响，提高了故障相辨识精确度。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于有源注入法的配电网单相接地故障的故障相辨识方法，具体包括以下步骤：

步骤1、计算为消除配电网不对称度而需有源电力装置往中性点注入的电流值；

步骤2、各相单相接地故障时，分析补偿不对称度后的中性点电压与各相电源电压之间的关系；

步骤3、分析各相发生单相接地故障时，中性点电压与A相电源电压之间的相角差分布规律；

步骤4、利用中性点电压与A相电压之间的相角差分布规律对故障相进行辨识。

进一步地，步骤1所述的确定消除配电网不对称度而需有源电力装置注入的中性点电流值，具体如下：

步骤1.1、确定中性点不对称电压与中性点注入电流之间的关系：

当有源电力装置往中性点注入电流时，根据基尔霍夫定律得该电流值与中性点不对称电压之间的关系为：