[发明专利]一种基于有源逆变电压调节与小电阻的复合接地装置

说明书

本发明公开了一种基于有源逆变电压调节与小电阻的复合接地装置，包括高阻接地故障辨识单元、有源逆变电压调节器、小电阻零序保护装置和协调控制器；所述高阻接地故障辨识单元用于实现故障馈线的准确辨识；所述有源逆变电压调节器接收协调控制器发出的运行指令，向中性点注入调节电压；所述小电阻零序保护装置用于故障电流不低于零序保护阈值时的接地故障处理；所述协调控制器负责有源逆变电压调节器与小电阻零序保护装置的协调配合。本发明通过有源逆变电压调节器和小电阻零序保护装置的高效协调配合，可以高效地抑制故障点电压，实现对瞬时性和永久性接地故障的高效可靠处理，尤其是可用于高阻接地故障的抑制，具有很好的可行性和实用价值。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体的是一种基于有源逆变电压调节与小电阻的复合接地装置。

背景技术

配电网位于电力系统末端，与用户密切相关。因此，如何在发生故障的情况下提高配电网的安全性和可靠性一直是研究热点。以消弧线圈为代表的谐振接地系统由于其简单的工作原理以及在瞬时性接地故障下能够保持故障馈线正常运行的能力而被广泛应用于城乡配电网。然而，随着城市配电网的不断发展，电缆线路以及非线性负荷的不断增加导致接地故障电流幅值日益增大。传统的消弧线圈扩容困难，存在谐振隐患，并且无法抑制接地故障电流中的谐波及有功分量，导致接地残流难以控制在规定范围内，严重威胁电网的安全运行。随着电力电子技术的快速发展和运行可靠性的不断提高，其快速、可靠、灵活等优点愈加突出，这也使得实现接地系统的柔性控制成为可能。

目前，小电阻接地系统正在被推广应用。一方面，它具有更高的可靠性和更简单的实现过程；另一方面，它也避免了谐振过电压和容量匹配的问题。然而，当配电网发生高阻接地故障时，过渡电阻通常大于1kΩ，故障电流小于10A，小电阻系统很难有效地识别故障特征，零序保护无法动作，接地故障无法准确、快速地被辨识和处理。因此，高阻接地故障的排查时间通常为数小时甚至数月，时间周期过长，严重威胁配电网设备和人员的安全。

综上所述，当单相接地故障尤其是高阻接地故障发生时，传统谐振接地或小电阻接地系统无法完全实现高可靠运行，需要更加高效可控的接地方法。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种基于有源逆变电压调节与小电阻的复合接地装置，通过有源逆变电压调节器向中性点注入调节电压，可以高效地抑制故障点电压，实现故障消除，通过源逆变电压调节器和小电阻零序保护装置的高效协调配合，可以实现对瞬时性接地故障和永久性接地故障的高效可靠处理，解决了高阻接地故障辨识及抑制较难的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于有源逆变电压调节与小电阻的复合接地装置，包括高阻接地故障辨识单元、有源逆变电压调节器、小电阻零序保护装置和协调控制器；

高阻接地故障辨识单元利用小波包变换和灰色关联度算法实现故障馈线的辨识；

所述有源逆变电压调节器接收协调控制器发出的运行指令，向中性点注入调节电压；

所述小电阻零序保护装置用于故障电流不低于零序保护阈值时的接地故障处理；

协调控制器负责有源逆变电压调节器与小电阻零序保护装置的协调配合，并向所述有源逆变电压调节器和小电阻零序保护装置发出运行指令。

进一步优选地，高阻接地故障辨识单元通过小波包实现故障时刻定位并快速准确提取故障波形中的暂态特征量，利用灰色关联度算法，分析提取的各个馈线波形相对变化趋势的相似程度，从而实现故障馈线的辨识。

进一步优选地，故障馈线的辨识具体包括以下步骤：

(1)当系统发生高阻接地故障时，利用小波包奇异性原理对零序电压进行小波包变换，确定模极大值点，在此点信号突变最为明显，对应实际故障时间；