中壓配電網鐵磁諧振辨識與抑制的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種中壓配電網鐵磁諧振辨識與抑制方法，包括以下步驟：在中壓配電網中性點與地之間安裝有源逆變裝置；實時監(jiān)測中壓配電網母線零序電壓，當零序電壓大于10％額定相電壓時，檢測中壓配電網是否發(fā)生鐵磁諧振；如果中壓配電網發(fā)生鐵磁諧振，有源逆變裝置向中壓配電網注入零序電流信號，并跟蹤零序電壓實時改變注入零序電流的大小和方向，使零序電壓為零，強迫中壓配電網脫離鐵磁諧振狀態(tài)；然后停止注入零序電流，使中壓配電網回歸到正常運行狀態(tài)。本發(fā)明通過有源逆變裝置短時注入零序電流抑制鐵磁諧振，能快速實現低頻鐵磁諧振、工頻鐵磁諧振和高頻鐵磁諧振的抑制，具有快速高效、操作簡便、實用經濟、不影響中壓配電網正常運行等優(yōu)點。
【專利說明】中壓配電網鐵磁諧振辨識與抑制的系統(tǒng)和方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種中壓配電網鐵磁諧振辨識與抑制的系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及采用所述系統(tǒng)進行中壓配電網鐵磁諧振辨識與抑制的方法。

【背景技術】
[0002]中壓配電網易發(fā)生鐵磁諧振，鐵磁諧振發(fā)生時在電磁式電壓互感器(PT)中引起的過飽和電流，其值可達到額定勵磁電流的百倍以上，容易造成PT高壓熔斷器熔絲熔斷，嚴重時燒毀PT，甚至引起PT爆炸。同時，鐵磁諧振過電壓持續(xù)時間長，有可能造成設備毀壞甚至是大面積停電事故，危及電網安全，造成巨大的經濟損失。
[0003]我國中壓配電網結構復雜，運行方式多變，可引發(fā)鐵磁諧振的激勵多種多樣。諸如操作、雷擊以及故障的發(fā)生與消除等暫態(tài)過程均能引發(fā)鐵磁諧振；中壓配電網在不同運行方式、不同激勵條件下激發(fā)鐵磁諧振的諧振頻率、諧振持續(xù)時間及產生過電壓大小各不相同，諧振機理十分復雜，中壓配電網鐵磁諧振的辨識與抑制十分困難。
[0004]國內外學者在長期研究的基礎上，提出了一系列中壓配電網鐵磁諧振抑制方法，并研制出了部分消諧裝置。這些方法與裝置可分成兩大類:一類是加裝阻尼電阻，消耗諧振能量，抑制或消除鐵磁諧振；一類是改變電網參數，使其遠離諧振條件，防止鐵磁諧振的發(fā)生。這些抑制方法與裝置普遍存在功能單一、較大的抑制盲區(qū)、操作復雜、經濟性差等不足之處。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的第一個技術問題，就是提供一種中壓配電網鐵磁諧振辨識與抑制的系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明所要解決的第二個技術問題，就是提供一種采用上述系統(tǒng)進行中壓配電網鐵磁諧振辨識與抑制的方法。
[0007]采用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，就可以辨識與抑制中壓配電網鐵磁諧振，且操作簡便、不影響中壓配電網正常運行。
[0008]解決上述第一個技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:
[0009]一種中壓配電網鐵磁諧振辨識與抑制的系統(tǒng)，其特征是:包括在所述的中壓配電網中性點與地之間安裝的有源逆變裝置，以及由依次連接的檢測電路、閉環(huán)控制器和驅動電路組成的有源逆變裝置零序電壓雙閉環(huán)控制裝置，所述的檢測電路外接并檢測中壓配電網中性點的電流Utl和電壓Itl,驅動電路直接驅動所述的有源逆變裝置。
[0010]所述的閉環(huán)控制器為依次連接的第一加法器、PI控制器、第二加法器和滯環(huán)控制器，第一加法器輸入初始信號O和中壓配電網中性點的電流Utl、第二加法器輸入PI控制器和有源逆變裝置的輸出信號。
[0011]檢測電路、驅動電路、滯環(huán)控制器都是現有技術，本領域的普通技術人員完全可以直接做出來，所以本文不再贅述。
[0012]解決上述第二個技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:
[0013]一種采用上述系統(tǒng)進行中壓配電網鐵磁諧振辨識與抑制的方法，其特征是包括以下步驟:
[0014]SI實時監(jiān)測中壓配電網母線零序電壓:當零序電壓小于10%額定相電壓時無需采用抑制措施，返回本步驟開始持續(xù)監(jiān)測；當零序電壓大于10%額定相電壓時進入下一步驟；
[0015]S2對零序電壓進行頻譜分析:
[0016]當零序電壓信號中10~40Hz頻帶分量的含量超過50%時，判斷中壓配電網發(fā)生低頻鐵磁諧振；
[0017]當零序電壓信號中90~260Hz頻帶分量的含量超過50%時，判斷中壓配電網發(fā)生聞頻鐵磁諧振；
[0018]若中壓配電網不發(fā)生低頻鐵磁諧振和高頻鐵磁諧振，則通過有源逆變裝置向中壓配電網注入角速度為ωζ的零序測量電流信號，計算中壓配電網零序導納為=Ytl = g+jB ;當電導g是中壓配電網正常運行電導的0.8倍至1.2倍之間、且電納B小于中壓配電網正常運行電納的0.5倍時，判斷中壓配電網發(fā)生工頻鐵磁諧振；
[0019]S3當判斷低頻、高頻或工頻鐵磁諧振發(fā)生時，有源逆變裝置向中壓配電網分別注入相應頻率的零序電流信號，并跟蹤零序電壓實時改變注入電流的大小和方向，直至零序電壓為零，抑制鐵磁諧振，強迫中壓配電網脫離鐵磁諧振狀態(tài)；
[0020]否則，進行其他故障處理；
[0021]S4停止注入零序電流，使中壓配電網回歸到正常運行狀態(tài)。
[0022]所述的步驟S3中跟蹤零序電壓實時改變注入零序電流的大小和方向的方法為:
[0023]采用零序電壓外環(huán)、注入電流內環(huán)的雙閉環(huán)控制方法，電壓外環(huán)給定量為零，電壓偏差經PI控制器調節(jié)后作為注入電流內環(huán)的給定信號，注入電流偏差經滯環(huán)控制器調節(jié)后產生IGBT觸發(fā)脈沖。
[0024]以下對本方法做進一步說明:
[0025]圖1為注入零序電流抑制中壓配電網鐵磁諧振原理示意圖。
[0026]設中壓配電網三相對地參數對稱，E1^E2, E3分別為中壓配電網A、B、C三相電源電壓，r0為中壓配電網單相對地的泄漏電阻，C0為中壓配電網單相對地電容，U0為零序電壓，(為注入電流，La、Lb、Lc為互感器的勵磁電感。
[0027]將互感器高壓側勵磁電流寫成纟=/(φ)的形式φ力磁通，設高低壓側的繞組匝數分別為η1； η2,
[0028]三相繞組可寫成:

【權利要求】
1.一種中壓配電網鐵磁諧振辨識與抑制的系統(tǒng)，其特征是:包括在所述中壓配電網中性點與地之間安裝的有源逆變裝置，以及由依次連接的檢測電路、閉環(huán)控制器和驅動電路組成的有源逆變裝置零序電壓雙閉環(huán)控制裝置，所述的檢測電路外接并檢測中壓配電網中性點的電流Utl和電壓Itl，驅動電路直接驅動所述的有源逆變裝置。
2.根據權利要求1所述的中壓配電網鐵磁諧振辨識與抑制的系統(tǒng)，其特征是:所述的閉環(huán)控制器為依次連接的第一加法器、PI控制器、第二加法器和滯環(huán)控制器，第一加法器輸入初始信號O和中壓配電網中性點的電流Utl、第二加法器輸入PI控制器和有源逆變裝置的輸出信號。
3.一種采用如權利要求1或2所述的系統(tǒng)進行中壓配電網鐵磁諧振辨識與抑制的方法，其特征是包括以下步驟: Si實時監(jiān)測中壓配電網母線零序電壓:當零序電壓小于10%額定相電壓時無需采用抑制措施，返回本步驟開始持續(xù)監(jiān)測；當零序電壓大于10%額定相電壓時進入下一步驟； S2對零序電壓進行頻譜分析: 當零序電壓信號中10?40Hz頻帶分量的含量超過50%時，判斷中壓配電網發(fā)生低頻鐵磁諧振； 當零序電壓信號中90?260Hz頻帶分量的含量超過50 %時，判斷中壓配電網發(fā)生高頻鐵磁諧振； 若中壓配電網不發(fā)生低頻鐵磁諧振和高頻鐵磁諧振，則通過有源逆變裝置向中壓配電網注入角速度為ωζ的零序測量電流信號，計算中壓配電網零序導納為=Ytl = g+jB ;當電導g是中壓配電網正常運行電導的0.8倍至1.2倍之間、且電納B小于中壓配電網正常運行電納的0.5倍時，判斷中壓配電網發(fā)生工頻鐵磁諧振； S3當判斷低頻、高頻或工頻鐵磁諧振發(fā)生時，有源逆變裝置向中壓配電網分別注入相應頻率的零序電流信號，并跟蹤零序電壓實時改變注入電流的大小和方向，直至零序電壓為零，抑制鐵磁諧振，強迫中壓配電網脫離鐵磁諧振狀態(tài)； 否則，進行其他故障處理； S4停止注入零序電流，使中壓配電網回歸到正常運行狀態(tài)。
4.根據權利要求3所述的中壓配電網鐵磁諧振辨識與抑制的方法，其特征是:所述的步驟S3中跟蹤零序電壓實時改變注入零序電流的大小和方向的方法為: 采用零序電壓外環(huán)、注入電流內環(huán)的雙閉環(huán)控制方法，電壓外環(huán)給定量為零，電壓偏差經PI控制器調節(jié)后作為注入電流內環(huán)的給定信號，注入電流偏差經滯環(huán)控制器調節(jié)后產生IGBT觸發(fā)脈沖。
5.根據權利要求4所述的中壓配電網鐵磁諧振辨識與抑制的方法，其特征是:所述的注入零序電流的大小和方向確定方法為: 設中壓配電網三相對地參數對稱,E1、E2、E3分別為中壓配電網A、B、C三相電源電壓，r0為中壓配電網單相對地的泄漏電阻，C0為中壓配電網單相對地電容，U0為零序電壓，<.為注入電流，La、Lb、Lc為互感器的勵磁電感； 將互感器高壓側勵磁電流寫成?‘ = /(爐)的形式，爐為磁通，設高低壓側的繞組匝數分力|J 為 H1，Ii2，三相繞組可寫成:
式中，ia> ib> ic為三相勵磁電流； 根據基爾霍夫定律有:
考慮到EJVE3 = 3u。，整理后得:
由上式可知，uQ、Ii表現為函數關系，即U。= F(Ii),改變注入零序電流值，U。將隨之變化； 也即:注入強迫Utl為零的零序電流值，可根本上避免非線性電感元件進入飽和狀態(tài)，抑制鐵磁諧振發(fā)生。
【文檔編號】H02J3/00GK104167727SQ201410355853
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權日:2014年7月24日
【發(fā)明者】陳銳, 陳迅, 翁洪杰, 盛超, 陳曉科, 趙兵, 曾祥君, 王文, 王奕, 張俊峰, 朱良合, 張毅超, 吳曉宇, 唐釀, 羅運松, 趙艷軍, 張健, 張遠 申請人:廣東電網公司電力科學研究院