一種變步長的消弧線圈調(diào)諧新方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及的是一種諧振接地系統(tǒng)正常運(yùn)行和系統(tǒng)發(fā)生單相經(jīng)過渡電阻接地時 (非高阻接地故障）對消弧線圈（主要是預(yù)調(diào)式消弧線圈，下面不再具體說明）調(diào)諧的新方 法，具體是基于變步長思想對消弧線圈進(jìn)行調(diào)諧的新技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0003] 我國中壓配電網(wǎng)多屬于小電流接地系統(tǒng)，小電流接地系統(tǒng)主要是以中性點(diǎn)經(jīng)消弧 線圈接地方式為主。隨著配電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電纜線路在配電網(wǎng)中使用越來越多，線路對 地電容電流越高，發(fā)生單相接地故障時形成的電弧難以自動熄滅。一般而言，在故障期間， 當(dāng)配電系統(tǒng)的運(yùn)行方式發(fā)生改變時(如切除某部分饋線)，消弧線圈補(bǔ)償?shù)碾娏鞑粫l(fā)生變 化，產(chǎn)生的殘流也會很大，電弧會很難熄滅。
[0004] 目前已有多種方法可測得對地電容電流，有相位法、偏置電容法、注入信號法等方 法。相位法不易實(shí)現(xiàn)精確調(diào)諧；偏置電容法加入不當(dāng)?shù)碾娙輹斐煞瞧孟嚯妷荷?，在?網(wǎng)絕緣薄弱處易發(fā)生短路；注入信號是近幾年提出測量電容電流的新方法，但是注入信號 的頻率幅值選取不當(dāng)會嚴(yán)重影響測量結(jié)果；并且以上方法只能是消弧線圈正常運(yùn)行時對地 電容電流的測量，不能實(shí)現(xiàn)消弧線圈故障期間實(shí)現(xiàn)對消弧線圈的精確調(diào)諧。
[0005] 經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮?00910183155. 2,授權(quán)公告號 為CN101626158B，專利名稱為：一種隨調(diào)式消弧線圈自動調(diào)諧控制方法，該專利通過控制 被調(diào)消弧線圈增加輸出一個"已知的"補(bǔ)償電流增量，從而計(jì)算電網(wǎng)脫諧電流和阻尼電流。 該專利適用于控制調(diào)節(jié)不引起消弧線圈兩端等效阻尼的變化的隨調(diào)式消弧線圈。中國專利 申請?zhí)枮镃N201210277809. X，申請公開號為CN102818938A，專利名稱為：移參換相法電網(wǎng) 對地分布參數(shù)跟蹤測量控制方法，自然不平衡度對測量結(jié)果的影響被消除了，但需將同一 偏置在電網(wǎng)任意兩相之間投切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 技術(shù)問題：本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種變步長的消弧線圈調(diào)諧新方法， 先確定步長，根據(jù)消弧線圈的補(bǔ)償狀態(tài)來調(diào)整和判斷步長是否合適，確定步長后，根據(jù)消弧 線圈的補(bǔ)償狀態(tài)，調(diào)節(jié)電感量(消弧線圈過補(bǔ)償時，前一次電感量加上逐次減半的步長；消 弧線圈欠補(bǔ)償時，前一次電感量減去逐次減半的步長)，以實(shí)現(xiàn)消弧線圈的精確調(diào)諧。本發(fā) 明既適用于配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時（自然不平衡度較高和較低下均可使用）對地電容電流的 測量，也適用于配電系統(tǒng)發(fā)生單相經(jīng)過渡電阻接地時（非高阻接地故障，下文提及的單相經(jīng) 過渡電阻接地均指單相非高阻接地故障，下面不再具體說明）實(shí)現(xiàn)將消弧線圈調(diào)到最佳補(bǔ) 償位置。
[0007] 技術(shù)方案：為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種變步長的消弧線圈調(diào)諧新方法， 該方法需先確定步長，根據(jù)消弧線圈的補(bǔ)償狀態(tài)來調(diào)整和判斷步長是否合適，確定步長后， 根據(jù)消弧線圈的補(bǔ)償狀態(tài)，調(diào)節(jié)電感量(消弧線圈過補(bǔ)償時，前一次電感量加上逐次減半的 步長；消弧線圈欠補(bǔ)償時，前一次電感量減去逐次減半的步長)，以實(shí)現(xiàn)消弧線圈的精確調(diào) 諧。本發(fā)明既適用于配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時（自然不平衡度較高和較低下均可使用)對地電容 電流的測量，也適用于配電系統(tǒng)發(fā)生單相經(jīng)過渡電阻接地時實(shí)現(xiàn)將消弧線圈調(diào)到最佳補(bǔ)償 位置。
[0008] 所述配電網(wǎng)正常運(yùn)行時對地電容電流的測量包括以下步驟： 步驟a :先測量配電網(wǎng)自然不平衡點(diǎn)壓Tm和相位角4 ; 步驟b :對消弧線圈進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)粗調(diào)，此時消弧線圈電感為L (0); 步驟c :再測配電網(wǎng)中性點(diǎn)電壓和相位角02 ; 步驟d :確定消弧線圈的補(bǔ)償狀態(tài)，首先進(jìn)行理論分析（以三條饋線分析為例），配電網(wǎng) 中性點(diǎn)電壓:和相位角否（即￡ #和￡4/的夾角，
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種變步長的消弧線圈調(diào)諧新方法，其特征在于，根據(jù)消弧線圈（主要指預(yù)調(diào)式消 弧線圈，下面不再具體說明）的補(bǔ)償狀態(tài)確定消弧線圈的步長過后，然后再根據(jù)消弧線圈 的補(bǔ)償狀態(tài)，調(diào)節(jié)消弧線圈電感量(若消弧線圈是過補(bǔ)償狀態(tài)，則前一次調(diào)節(jié)的消弧線圈電 感量加上逐次減半的步長；若消弧線圈是欠補(bǔ)償狀態(tài)，則前一次調(diào)節(jié)的消弧線圈電感量減 去逐次減半的步長)，最終將消弧線圈調(diào)節(jié)到最佳補(bǔ)償位置，既適用于配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時 (在自然不平衡度較高和較低下均可使用）對地電容電流的測量，也適用于配電系統(tǒng)發(fā)生單 相經(jīng)過渡電阻接地故障時(指非高阻接地故障，下文提及的單相經(jīng)過渡電阻接地故障均指 單相非高阻接地故障，下面不再說明）實(shí)現(xiàn)消弧線圈的精確調(diào)諧。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變步長的消弧線圈調(diào)諧新方法，其特征在于，配電系統(tǒng) 正常運(yùn)行時對地電容電流的測量包括以下步驟： 步驟a:先測量配電網(wǎng)自然不平衡點(diǎn)壓和相位角S1 ; 步驟b :對消弧線圈進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)粗調(diào)，此時消弧線圈電感為L (O); 步驟c :再測配電網(wǎng)中性點(diǎn)電壓和相位角; 步驟d :確定消弧線圈的補(bǔ)償狀態(tài)，首先進(jìn)行理論分析（以三條饋線分析為例），配電網(wǎng) 中性點(diǎn)電壓￡.~和相位角a (即Γ#和&的夾角，0 = 為：
. d 3. arctan -式 2 F 上兩式中〗
b電網(wǎng)的自然不平衡度，G =G1 +Gi+ 相對地總電容，心二Q + C2i + 為B相對地總電容，Q = + + C3i 為C相對地總電容，乙、G、Cjc (n=l、2、3)分別為3條饋線的對地電容，
3消弧線圈的脫諧度，d = --^--^為與消弧線 fiJ?L(CA + Cb + Cc) 圈并聯(lián)的電阻的阻尼率，&為A相電源電壓，《為電源角頻率； 由分析可得：當(dāng)相位角0e(9Cr，18(r)U(-9O%(y)時，v〈O，消弧線圈過補(bǔ)償；當(dāng) 相位角0 e (-18(Τ,-9{Γ)υ (0:，9<r)時，v>〇,消弧線圈欠補(bǔ)償；當(dāng)相位角δ二±905時， V=O，消弧線圈全補(bǔ)償； 然后再根據(jù)相位角= - Α)的范圍，來判斷消弧線圈的補(bǔ)償狀態(tài)； 步驟e :調(diào)節(jié)消弧線圈電感量以確定步長，當(dāng)消弧線圈過補(bǔ)償時，消弧線圈電感量加上 逐次加倍的步長（即L(k) = L(O) + kAL，其中k為調(diào)節(jié)的次數(shù)，麗為調(diào)節(jié)的步長，可 取AL = Z+f，下同）；當(dāng)消弧線圈欠補(bǔ)償時，消弧線圈電感量減去逐次加倍的步長（即 L (k) = L(O) - kAL);直至改變消弧線圈補(bǔ)償狀態(tài)，最終確定的步長為加倍后的步長 (D.L 二 kAL); 步驟f:根據(jù)消弧線圈的補(bǔ)償狀態(tài)來調(diào)節(jié)消弧線圈，若消弧線圈過補(bǔ)償狀態(tài)，則令 L (n)=L(n-l) + M：/2n4 (式中處'是步驟e最終確定的步長，即調(diào)節(jié)這個步長時能改 變其補(bǔ)償狀態(tài)，η為調(diào)節(jié)的次數(shù))，將消弧線圈電感調(diào)節(jié)到L (n)，若消弧線圈處于欠補(bǔ)償狀 態(tài)，則令L (n) =L(H-I)-MJ/2n4,將消弧線圈電感調(diào)節(jié)到L (η); 步驟g :再次測量中性點(diǎn)電壓相位角52，得出&和的夾角0(0二-石1^， 若a G (89. δ%90. 50 U ( - 90. δ% - 89. δ;)(消弧線圈處于全補(bǔ)償狀態(tài)或非 常接近全補(bǔ)償狀態(tài))，則結(jié)束調(diào)節(jié)，若不是，重復(fù)f、g步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變步長的消弧線圈調(diào)諧新方法，其特征在于，配電系統(tǒng) 發(fā)生單相經(jīng)過渡電阻接地時實(shí)現(xiàn)消弧線圈的精確調(diào)諧包括以下步驟： 步驟①：首先判斷配電網(wǎng)是否發(fā)生單相接地故障(可先檢測正常時中性點(diǎn)電壓Pjto，假 設(shè)為&以#加的大小為基準(zhǔn)值，當(dāng)檢測到中性點(diǎn)電壓&的大小超過( #根 據(jù)電網(wǎng)實(shí)際情況選取，戶> 1)時，可判斷為單相接地故障；否則，則不是)，若是，則進(jìn)行下 面步驟； 步驟②：調(diào)節(jié)消弧線圈，實(shí)現(xiàn)粗調(diào)，此時消弧線圈電感為L(O); 步驟③：測量系統(tǒng)發(fā)生單相經(jīng)過渡電阻接地時中性點(diǎn)電壓￡/#和相位角e2 ; 步驟④：確定消弧線圈的補(bǔ)償狀態(tài)，首先進(jìn)行理論分析（以三條饋線分析為例)，配電網(wǎng) 發(fā)生單相接地故障時中性點(diǎn)電壓和相位角a2為：
若不是高阻接地故障，P相對于dF可忽略不計(jì)，則
上兩式4
為電網(wǎng)的自然不平衡度， G = Cu +匕4 + .為A相對地總電容，G = Cif + C25 + C35為B相 對地總電容，G = Cl￡： + + ￡：3i；為C相對地總電容，Crija、ΓΛ、G (n=l、 2、3)分別為3條饋線的對地電容，
為消弧 線圈的脫諧度，
為與消弧線圈并聯(lián)的電阻的阻尼率，
為過渡電阻引起的阻尼率，Rf為過渡電阻，&為A相電源 電壓，￡D I為電源角頻率； 由分析可得：當(dāng)中性點(diǎn)電壓相位角行2 G ar,9co u ( - iso% - 9cr)時，v〈〇， 消弧線圈過補(bǔ)償；當(dāng)中性點(diǎn)電壓相位角€ ( - 90°，0=) U (90%18€〇時，V>0,消弧 線圈欠補(bǔ)償；中性點(diǎn)電壓相位角占2 = ±180°、0=時，v=0,消弧線圈全補(bǔ)償；然后再根據(jù) 測得的中性點(diǎn)電壓相位角O2的范圍，來判斷消弧線圈的補(bǔ)償狀態(tài)； 步驟⑤：調(diào)節(jié)消弧線圈電感量以確定步長，當(dāng)消弧線圈過補(bǔ)償時，消弧線圈電感量加 上逐次加倍的步長（即L (k) = L(O)十kAL，其中η為調(diào)節(jié)的次數(shù)，叢為調(diào)節(jié)的步長， 可取AL = ，下同）；當(dāng)消弧線圈欠補(bǔ)償時，消弧線圈電感量減去逐次加倍的步長（即 L(k)二L(O) - kAL );直至改變消弧線圈補(bǔ)償狀態(tài)，最終得到的步長為加倍后的步長 (ΔΧ.'(ΔΧ.' = 1c/\I.)； 步驟⑥：根據(jù)消弧線圈的補(bǔ)償狀態(tài)調(diào)節(jié)消弧線圈，若消弧線圈過補(bǔ)償狀態(tài)，則令 L (n) =L(n-l) + AL'/2n4 (式中AL'是步驟d最終確定的步長，即調(diào)節(jié)這個步長時 能改變其補(bǔ)償狀態(tài))，將消弧線圈電感調(diào)節(jié)到L (n)，若消弧線圈處于欠補(bǔ)償狀態(tài)，則令 L (n)=L(n-l)-MJ/2n4,將消弧線圈電感調(diào)節(jié)到L (n); 步驟⑦：再次測量中性點(diǎn)電壓相位角，若δ2 e M)· 5%a y) IK179· 5:，- m 5:)(消弧 線圈非常接近全補(bǔ)償狀態(tài))，則結(jié)束調(diào)節(jié)，若不是，重復(fù)⑥、⑦步驟。
【專利摘要】本發(fā)明公開了的一種變步長的消弧線圈(主要指預(yù)調(diào)式消弧線圈)調(diào)諧的新方法，在配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時可精確測量系統(tǒng)對地電容電流，在系統(tǒng)自然不平衡度較高和較低下可使用；在配電系統(tǒng)故障期間（系統(tǒng)發(fā)生單相非高阻電阻接地故障時）可將消弧線圈調(diào)節(jié)到最佳補(bǔ)償位置。本發(fā)明調(diào)諧測量方式簡單，可在線實(shí)時測量調(diào)諧，不影響系統(tǒng)運(yùn)行，精確度高，適用范圍廣泛。
【IPC分類】H02H9-08
【公開號】CN104836219
【申請?zhí)枴緾N201510027028
【發(fā)明人】李曉波, 蔣峰景, 劉建華, 董新偉, 李國欣, 張棟梁, 馬草原, 梁睿, 鄭云丹, 韓繼承, 師麗霞
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年1月20日