專利名稱:配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測量和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)的測量和控制方法,特別適用于具有單相負(fù)荷的配電網(wǎng)。
背景技術(shù):
所述配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)包括配電網(wǎng)的對地電容、對地電阻和阻尼率。配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)直接影響配電網(wǎng)單相接地故障殘余電流大小和故障電弧熄滅能力。我國現(xiàn)有的6~35kV配電網(wǎng)一般采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式,部分負(fù)荷采用單相供電,如城市路燈負(fù)荷,導(dǎo)致配電網(wǎng)三相不對稱度增大,產(chǎn)生較高的位移電壓,甚至超過電力系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程的允許范圍。為降低中性點(diǎn)位移電壓,采用增加配電網(wǎng)阻尼率或增大消弧線圈脫諧度絕對值的方法。但增加配電網(wǎng)阻尼率或增大消弧線圈脫諧度絕對值的方法卻降低了配電網(wǎng)的接地故障電弧熄滅能力。因此國內(nèi)外不對稱度大的中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地配電網(wǎng)很難同時(shí)滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程對中性點(diǎn)位移電壓和接地故障熄弧的要求。配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)直接影響配電網(wǎng)中性點(diǎn)位移電壓和接地故障電弧熄滅能力。目前國內(nèi)外尚沒有關(guān)于配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)在線測量和最優(yōu)控制的方法報(bào)道。
因此有必要對配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)進(jìn)行在線測量,尋找配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)的最優(yōu)控制方法,使配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)位移電壓能維持在規(guī)程允許的范圍,接地故障時(shí)能有效熄滅故障電弧。
發(fā)明內(nèi)容
為解決不對稱度大的配電網(wǎng)同時(shí)滿足中性點(diǎn)位移電壓和接地故障熄弧的技術(shù)難題,實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)的在線測量和最優(yōu)控制,本發(fā)明提供一種精確的配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測量和控制的方法,具有測量和控制精度高、實(shí)時(shí)性好的特點(diǎn)。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案包括以下步驟1)在配電網(wǎng)安裝一個(gè)電感值很大的電抗器和一個(gè)容量可調(diào)的消弧線圈,電抗器直接和配電網(wǎng)中性點(diǎn)相連,消弧線圈通過開關(guān)與配電網(wǎng)中性點(diǎn)相連,消弧線圈開關(guān)只在配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)閉合;2)測量配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)從電抗器的一個(gè)二次側(cè)線圈注入變頻電流信號 從電抗器的另一個(gè)二次線圈上采集返回的電壓信號 由電流信號和電壓信號的關(guān)系確定配電網(wǎng)的諧振角頻率ω0,由下述公式計(jì)算配電網(wǎng)對地總電容值CΣ=1ω02L]]>上式中L為電抗器的電感值;并由下述公式分別計(jì)算出配電網(wǎng)對地電阻值R和配電網(wǎng)阻尼率dR=k2U.I.]]>d=1Rω0CΣ]]>上式中k為電抗器的一次側(cè)與二次側(cè)的變比;3)如果配電網(wǎng)中性點(diǎn)位移電壓大于位移電壓整定值或配電網(wǎng)阻尼率大于阻尼率整定值,則判斷配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障,迅速閉合消弧線圈開關(guān),
投入消弧線圈的容量為 上式中U為配電網(wǎng)相電壓,ω為配電網(wǎng)工頻角頻率;4)如果配電網(wǎng)中性點(diǎn)位移電壓小于位移電壓整定值且配電網(wǎng)阻尼率小于阻尼率整定值,則判斷接地故障消除,迅速斷開消弧線圈開關(guān)。
上述步驟1)中電抗器的電抗值大小為配電網(wǎng)對地容抗的8~20倍。
上述步驟2)中注入變頻電流信號的頻率變化范圍為5Hz~45Hz,電流信號的大小為0.1A~2A。
上述步驟3)中配電網(wǎng)中性點(diǎn)位移電壓整定值的取值范圍為10%~50%的額定相電壓,阻尼率整定值取值范圍為0.05~0.20。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于本發(fā)明在配電網(wǎng)的中性點(diǎn)處安裝一個(gè)電感值很大的電抗器和一個(gè)容量可調(diào)的消弧線圈,電抗器長期投入配電網(wǎng),正常運(yùn)行時(shí),經(jīng)電抗器向配電網(wǎng)注入變頻電流信號,尋找配電網(wǎng)的諧振頻率,計(jì)算配電網(wǎng)的對地電容、對地電阻和阻尼率;并由位移電壓和阻尼率大小判斷接地故障,當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí),投入消弧線圈,有效促進(jìn)故障電弧熄滅,接地故障消除時(shí),消弧線圈退出配電網(wǎng)。本發(fā)明中電抗器的電抗值為配電網(wǎng)對地容抗的8~20倍,使配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)諧振頻率遠(yuǎn)離工頻50Hz,有效降低了不對稱度大的配電網(wǎng)的位移電壓問題;配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí),中性點(diǎn)投入的消弧線圈全補(bǔ)償配電網(wǎng)對地電容,降低接地故障殘流,有效促進(jìn)接地故障電弧熄滅;該測量和控制方法特別適用于具有單相負(fù)荷的配電網(wǎng),徹底解決了不對稱度大的配電網(wǎng)中性點(diǎn)位移電壓、故障熄弧和對地絕緣參數(shù)在線測量的技術(shù)難題。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做出進(jìn)一步說明
圖1是本發(fā)明的接線圖。
圖2是本發(fā)明的測量原理圖。
圖3是本發(fā)明的等效原理圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1,圖1為利用接地變壓器1、電抗器4、測控儀5實(shí)施本發(fā)明的接線圖。接地變壓器1接電網(wǎng)的A、B、C三相母線,接地變壓器1的中性點(diǎn)0經(jīng)開關(guān)2與消弧線圈3相連,消弧線圈3的另一端接大地。電抗器4高壓側(cè)串接在接地變壓器1的中性點(diǎn)O和大地之間;電抗器4低壓側(cè)有四個(gè)端子,兩個(gè)接測控儀5的電流信號送出端子,另外兩個(gè)接測控儀5的電壓信號返回端子。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),開關(guān)2斷開,消弧線圈3不投入配電網(wǎng),電抗器的電抗值為配電網(wǎng)對地容抗的8~20倍,使配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)諧振頻率遠(yuǎn)離工頻50Hz,有效降低了不對稱度大的配電網(wǎng)位移電壓。
本發(fā)明的測量原理如圖2所示。電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí),測控儀5從電抗器4的一個(gè)二次側(cè)線圈向配電網(wǎng)注入變頻電流信號,從另一個(gè)二次側(cè)線圈采集返回的電壓信號;由電流信號和電壓信號的關(guān)系確定配電網(wǎng)的諧振角頻率ω0。其等效原理圖如圖3所示,根據(jù)諧振原理可得CΣ=1ω02L]]>上式中L為電抗器的電感值;當(dāng)配電網(wǎng)處于諧振狀態(tài)時(shí)向電抗器二次線圈注入諧振角頻率ω0的電流信號 并從電抗器的二次側(cè)采集返回的電壓信號 利用下述公式計(jì)算出配電網(wǎng)對地電阻值和配電網(wǎng)阻尼率的值R=k2U.I.]]>d=1Rω0CΣ]]>上式中k為電抗器的一次側(cè)和二次側(cè)的變比,C∑為配電網(wǎng)對地總電容值。
實(shí)施例1是測量一10kV模擬配電網(wǎng)的對地絕緣參數(shù),接線如圖2所示。配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)中的對地電容參數(shù)測量結(jié)果如表1所示,對地電容測量的最大相對誤差為1.59%;配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)中的對地電阻和阻尼率的測量結(jié)果如表2所示,對地電阻測量的最大相對誤差為3.5%;阻尼率測量的最大相對誤差為3.5%。
實(shí)施例2是測量和控制一實(shí)際配電網(wǎng)。基于該配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測量和控制方法的配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測控儀已在一個(gè)具有單相路燈負(fù)荷的三相不對稱度大的10kV變電站運(yùn)行,設(shè)置測控儀的中性點(diǎn)位移電壓整定值為500V,阻尼率整定值為0.20。配電網(wǎng)安裝對地絕緣參數(shù)測控儀運(yùn)行期間,發(fā)生了3次單相接地故障,現(xiàn)場故障記錄數(shù)據(jù)如表3所示,接地故障發(fā)生時(shí),測控儀均能可靠地檢測接地故障,閉合消弧線圈開關(guān),投入適當(dāng)容量的消弧線圈,全補(bǔ)償配電網(wǎng)對地電容電流,熄滅接地故障電?。唤拥毓收锨宄?,測控儀均能自動檢測接地故障的消除,自動斷開消弧線圈開關(guān),控制配電網(wǎng)運(yùn)行在嚴(yán)重欠補(bǔ)償狀態(tài),以限制中性點(diǎn)位移電壓,恢復(fù)配電網(wǎng)正常運(yùn)行。工業(yè)現(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測控儀徹底解決了不對稱度大的配電網(wǎng)中性點(diǎn)位移電壓、接地故障熄弧和對地絕緣參數(shù)在線測量的技術(shù)難題,能有效維護(hù)配電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。
表1
表2
表3
權(quán)利要求
1.一種配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測量和控制方法,具有如下步驟1)在配電網(wǎng)安裝一個(gè)電感值很大的電抗器和一個(gè)容量可調(diào)的消弧線圈,電抗器直接和配電網(wǎng)中性點(diǎn)相連,消弧線圈通過開關(guān)與配電網(wǎng)中性點(diǎn)相連,消弧線圈開關(guān)只在配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)閉合;2)測量配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)從電抗器的一個(gè)二次側(cè)線圈注入變頻電流信號 從電抗器的另一個(gè)二次線圈上采集返回的電壓信號 由電流信號和電壓信號的關(guān)系確定配電網(wǎng)的諧振角頻率ω0,由下述公式計(jì)算配電網(wǎng)對地總電容值CΣ=1ω02L]]>上式中L為電抗器的電感值;并由下述公式分別計(jì)算出配電網(wǎng)對地電阻值R和配電網(wǎng)阻尼率dR=k2U.I.]]>d=1Rω0CΣ]]>上式中k為電抗器的一次側(cè)與二次側(cè)的變比;3)如果配電網(wǎng)中性點(diǎn)位移電壓大于位移電壓整定值或配電網(wǎng)阻尼率大于阻尼率整定值,則判斷配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障,迅速閉合消弧線圈開關(guān),投入消弧線圈的容量為 上式中U為配電網(wǎng)相電壓,ω為配電網(wǎng)工頻角頻率;4)如果配電網(wǎng)中性點(diǎn)位移電壓小于位移電壓整定值且配電網(wǎng)阻尼率小于阻尼率整定值,則判斷接地故障消除,迅速斷開消弧線圈開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測量和控制方法,其特征在于所述步驟1)中電抗器的電抗值大小為配電網(wǎng)對地容抗的8~20倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測量和控制方法,其特征在于所述步驟2)中注入變頻電流信號的頻率變化范圍為5Hz~45Hz,電流信號的大小為0.1A~2A。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測量和控制方法,其特征在于所述步驟3)中配電網(wǎng)中性點(diǎn)位移電壓整定值的取值范圍為10%~50%的額定相電壓,阻尼率整定值取值范圍為0.05~0.20。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測量和控制的方法,包括以下步驟在配電網(wǎng)的中性點(diǎn)處安裝一個(gè)電感值很大的電抗器和一個(gè)容量可調(diào)的消弧線圈,通過電抗器向配電網(wǎng)注入頻率變化的電流信號,實(shí)時(shí)測量返回的電壓信號,計(jì)算配電網(wǎng)的對地電容、對地電阻和阻尼率,根據(jù)位移電壓和阻尼率大小判斷單相接地故障;當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí),迅速閉合消弧線圈開關(guān),投入適當(dāng)容量的消弧線圈,補(bǔ)償電網(wǎng)的電容電流,促進(jìn)故障電弧熄滅。該測量和控制方法具有測量精度高和實(shí)時(shí)性好的特點(diǎn),特別適用于具有單相負(fù)荷的配電網(wǎng),徹底解決了不對稱度大的配電網(wǎng)中性點(diǎn)位移電壓、故障熄弧和對地絕緣參數(shù)在線測量的技術(shù)難題,有利于提高配電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行指標(biāo)。
文檔編號G01R31/08GK101021556SQ20071003455
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者曾祥君, 曾祥淼, 劉張磊, 李澤文, 王媛媛 申請人:長沙理工大學(xué)