[发明专利]一种基于主从控制的配电网接地故障柔性分散消弧方法

说明书

本发明涉及一种基于主从控制的配电网接地故障柔性分散消弧方法，应用了电压源型主消弧装置和分散安装的电流源型从消弧装置。其中，从消弧装置采用柔性电流消弧法，利用测量的零序电压计算并跟踪给定电流值，无需进行故障选相，可就近补偿接地电流。主消弧装置采用柔性改进电压消弧法，通过向配电网注入电流，主动调控中性点电压，计算可抑制故障点电压、电流为零的故障线路等效电源电压值，作为给定电压参考值。安装于变电站的主消弧装置可动态补偿从消弧装置剩余的补偿量，且消弧效果不受线路阻抗和负荷电流影响。本发明无需实时通信，可实现主、从消弧装置之间的自主配合，实现单相接地故障可靠消弧，且对配电网网络结构变化适应性强。

技术领域

本发明涉及一种基于主从控制的配电网接地故障柔性分散消弧方法。

背景技术

随着配电网络的不断延伸和线路缆化率增高，单相接地故障电流水平急剧增加，单个消弧线圈的补偿容量已经无法将其限制至较低水平。较高的接地残流使得接地电弧的自熄能力受限，进而引发弧光接地过电压，该过电压可达相电压的3～5倍以上，容易击穿配电网沿线设备的绝缘薄弱处，进而引发相间短路和大面积停电。若更换容量更大的成套消弧线圈，经济性较差，且非规划新区的变电站往往无法提供足够的空间放置大容量成套设备。

为解决补偿容量不足问题，有学者提出了基于消弧线圈的分散补偿方案，在主变电站消弧线圈的基础上加装分散式安装的小容量消弧线圈，分散安装地点可选择线路或用户侧的开闭所、配电室等。该方案总体价格低廉、安装灵活方便，占地空间小，可实现单相接地故障的就近补偿。然而，线路缆化率的提高不仅增加了接地电流的无功分量，其有功分量也相应上升。此外，大量电力电子设备的应用增大了接地电流中的谐波分量。而消弧线圈仅能补偿接地电流的无功分量，接地残流仍可达到5A以上，无法实现单相接地故障的可靠消弧。因此，亟需提出合理的增容改造方案，以确保单相接地故障可靠消弧。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于主从控制的配电网接地故障柔性分散消弧方法，可灵活地注入全补偿电流，快速抑制故障点电压、电流至零，实现单相接地故障可靠消弧，提升配电网供电可靠性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于主从控制的配电网接地故障柔性分散消弧方法，应用主消弧装置和分散安装的从消弧装置；其中，从消弧装置利用测量的零序电压计算并跟踪给定电流值，无需进行故障选相，可就近补偿接地电流；主消弧装置通过向配电网注入电流，主动调控中性点电压，计算可抑制故障点电压、电流为零的故障线路等效电源电压值，作为给定电压参考值；所述主消弧装置与从消弧装置无需实时通信，可动态补偿从消弧装置剩余的补偿量，且消弧效果不受线路阻抗和负荷电流影响。

在本发明一实施例中，所述一种基于主从控制的配电网接地故障柔性分散消弧方法具体实现步骤如下：

步骤S1、配电网正常运行时，主消弧装置实时测量母线处三相电压和中性点电压，用以判断是否发生单相接地故障；主消弧装置每隔一段时间，通过向配电网注入电流，主动调控中性点电压，并计算配电网等效对地参数；从消弧装置利用测量的零序电压计算并跟踪给定电流值；

步骤S2、配电网发生单相接地故障时，主消弧装置调控中性点电压，采集中性点电压和主消弧装置注入电流，并计算可抑制故障点电压、电流至零的故障线路等效电源电压，作为主消弧装置的给定电压值，从而补偿从消弧装置作用后的接地残流；从消弧装置注入电流保持跟踪给定电流值；

步骤S3、当消弧进入稳态后，主消弧装置通过控制使得中性点电压逐渐减小至零，采集中性点电压和主消弧装置注入电流，并计算故障线路等效电源电压；

步骤S4、若故障线路等效电源电压计算值小于所设阈值，表明故障线路中已无等效电压源，则判断单相接地故障消失，主消弧装置退出运行；若故障线路等效电源电压计算值大于所设阈值，表明故障线路中仍然存在等效电压源，则判断单相接地故障未消失；主消弧装置继续工作，并启动选线装置，隔离故障馈线。

在本发明一实施例中，所述步骤S1具体实现如下：