[发明专利]一种基于电容二分法投切的配电网单相接地故障消弧方法

说明书

本发明涉及一种基于电容器组二分法投切的单相高阻接地故障点消弧方法。本申请从simulink中10kV配电网故障的仿真模型入手，在确定了二分法柔性投切电容的优化理论及操作方法的基础上，提出了基于电容器组二分法投切的单相高阻接地故障点消弧方法，减小了故障发生后零序电流及故障点电流的波动程度，提高了消弧的效果。本方案所需的成本较低、实用性较强，适合推广使用。

技术领域

本发明涉及一种配电网单相接地故障消弧方法，具体涉及一种基于电容二分法投切的配电网单相接地故障消弧方法。

技术背景

10kV配电线路架空线有时需要跨过山林区域，受外部因素(如雷击、大风等)的影响，架空线可能会与较高的树木枝干间发生放电。由于树木的电阻率高，体积大，因此会构成线路的单相高阻接地故障。发生单相高阻接地故障后，由于故障点阻值较高，阻性电流值较小，可以短时运行。但由于线路分布电容的存在，故障点有容性电流在导线和大地之间连通，长时间运行可能形成电弧，损毁设备，造成山火。

单相高阻接地故障消弧的关键在于减小电网对地的容性电流。一般可以在中性点接入消弧线圈，通过消弧线圈产生的感性电流抵消电网对地容性电流。但考虑到系统负荷增长和电网发展规划，消弧线圈通常运行在过补偿状态，造成故障点处存在感性电流，同样存在产生电弧的风险。

为避免电弧产生，需要保证电网对地的感性电流和容性电流值尽可能接近，减小电网对地的电流。在消弧线圈过补偿情况下，可以通过投入电容器组增大容性电流实现容性电流与感性电流的平衡。为避免容性电流过大，减小投入时产生的零序冲击电流，可采用二分法柔性投切电容。该方法比无级调节方式准确度低，但其操作简单、成本较低，适用于覆盖山林地区的复杂配电网络。

发明内容

本申请实施拟提供一种基于电容二分法投切的配电网单相接地故障消弧方法，主要目的在于对配电网接地故障消弧线圈过补偿情况下，采用二分法柔性投切电容进行接地故障的消弧。

针对消弧线圈过补偿的缺点，本发明通过引入电容器组投切二分法对配电网单相接地故障电容器组的投切方式进行优化。提出了基于电容二分法投切的配电网单相接地故障消弧方法，分析了10kV配电网单相接地故障时的故障电流，运用二分法投切电容器组进行优化消弧，降低了故障点的电流，达到了很好的消弧效果。

本发明的技术方案为：一种基于电容二分法投切的配电网单相接地故障消弧方法。

(1)测量对地容性电流

本发明利用扫频法测量对地容性电流，扫频法是利用电路谐振原理，在电网中性点处接入一个电感L(一般是电路自带的消弧线圈)，并向电网中性点注入一个变频电流信号，测量中性点处电流与电感电压的变化情况，当电流和电压达到最大值时，变频电流信号的频率即为L与线路电容C的谐振频率f₀，依据电路原理，L、C和f₀存在如下关系：

根据式(1)和电网脱谐度ν的定义，可以推出如下关系：

其中，I_L为消弧线圈电感电流，I_C为对地容性电流，X_L为消弧线圈感抗，X_C为线路对地容抗，f为工频，ω为电源角频率，ω₀为谐振角频率。

结合式(2)和电容伏安特性，可知容性电流I_C为：

其中，为电力系统相电压。

利用扫频法得出系统谐振频率f₀，即可求出系统对地电容、脱谐度和对地容性电流值。

(2)确定消弧线圈容量