專利名稱：補償電納增量法消弧線圈自動調諧控制方法
技術領域：
本發明涉及的是一種電氣技術領域的測量和控制方法，具體是一種消弧線圈接 地系統的自動跟蹤調諧控制技術。
背景技術：
隨著電網規模的增大以及電纜在配電網中的大量使用，使系統電容電流呈現不 斷增加的趨勢，因此，電網原先已安裝的消弧線圈容量不能滿足要求，新的消弧線 圈就不斷地加入，這是形成多臺消弧線圈同網并聯運行一個主要原因；為提高配電 網的供電可靠性，母線并聯運行成為系統常出現的運行方式，由此導致的多臺消弧 線圈同網并聯運行的第二個原因；牽手轉供電、合環運行等是構成多臺消弧線圈同 網并聯運行的又一個原因。可見，多臺消弧線圈并聯運行的調諧控制已成為電網運 行中亟需解決的問題。
已有多種消弧線圈自動跟蹤調諧控制方法，極大值法、阻抗三角形法、相位法、 兩點法和注入變頻信號法等，它們都已用于我國配電網消弧線圈的單機調諧控制， 但對多臺消弧線圈同網并聯運行的調諧測量和控制還沒有一種較為成熟的方法，本 發明提出一種多臺消弧線圈同網并聯運行的調諧測量和控制方法，同時也兼顧到消 弧線圈的單機調諧控制。
本發明適用于電網有一定自然不對稱度(大于0. 1%)的架空線電網或架空線和 電纜混合電網。
發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種補償電納增量法消弧線圈自動調諧控制方 法，即多臺消弧線圈同網并聯運行的調諧測量和控制方法，同時也兼顧到消弧線圈 的單機調諧控制。該方法本質上屬于消弧線圈的"隨調式"控制，也可叫做"預調 式""隨調式"混合控制，即多臺(n臺)消弧線圈中n-1臺"非主調"消弧線圈"預 調"(電網正常運行時預先輸出補償電流)，第n臺"主調"消弧線圈"隨調"(調節
使電網達到"全補償"的余缺電流)。本發明適用于電網有一定自然不對稱度(大于 0.1%)的架空線電網或架空線和電纜混合電網。
技術方案本發明的補償電納增量法消弧線圈自動調諧控制方法包括以下步
驟
步驟a.在消弧線圈送電運行的第一時間就依據母線聯絡開關分合狀態確定被調 諧控制的消弧線圈是"主調"機還是"非主調"機；若是"非主調"機，則"預先 輸出固定的補償電感量"，并實時監視母線聯絡開關分合狀態，隨時準備改變該消弧 線圈的調諧控制方式；若是"主調"機，則進行步驟b;
步驟b.用補償電納增量法測量和記錄為使電網達到"全補償"所需要"主調" 消弧線圈輸出的補償電流A7,，并測量、記錄下相應的電網相對不平衡度
步驟C.電網正常運行時測量中性點偏移電壓"。和相電勢&,得
《2=t/。2/&，計算電網的不平衡度厶《= 7。'2—f/:,增量，若AC/。'2At/:，說明電
網的三相對地電容C,、 ^和Cc發生了變化，退回到步驟a;若AC/。'〈Af/乙，其中
A^:為不平衡度增量整定值，說明電網的三相對地電容C,、 <^和0_沒有發生變 化，則進行步驟d;
步驟d.測量電網中性點偏移電壓f/。是否超過消弧線圈動作整定值f/^,，若沒
有超過消弧線圈動作整定值f/。w，則說明電網正常運行，轉入步驟C進行；若超過
消弧線圈動作整定值^^，則說明電網發生單相接地故障，立即控制"主調"消弧
線圈增加輸出已計算好的補償電流，使電網盡快進入"全補償"狀態，熄滅故障電 弧，并進入步驟e;
步驟e.消弧線圈動作后，監視中性點偏移電壓t/。的變化，若[/。2C/。w，則
說明電網單相接地故障仍然存在，消弧線圈繼續動作，輸出補償電流；若C/。SC/。w，
則說明電網單相接地故障已消失，電網開始正常運行，立即控制"主調"消弧線圈
恢復原態，調諧控制器退回到步驟C運行；其中"^是消弧線圈停止動作的整定值，
補償電納增量法由如下步驟完成
① 在未調諧測量以前，測量出電網正常運行狀態下的零序電壓"w ;
② 控制"主調"消弧線圈輸出一個"已知的"補償電納增量Al,并再測量電網的
零序電壓"2;
③ 由式1或式2計算出使電網達到"全補償"要求"主調"消弧線圈增加輸出的補
償電流A/,;
式l
厶f/ _[/ s A7, =~^21_A/"A/a 式2
^02 *^01
式中A^-A + ^
④ 依據A^和A^值確定使電網達到"全補償"要求"主調"消弧線圈"增加"輸出 的補償電流；若測量擾動補償電流A^〉0， A/,計算值為正時，表明需要"主調" 消弧線圈"增加輸出"大小為A^的補償電流，電網達到"全補償"；A^計算值為 負時，表明需要"主調"消弧線圈"減少輸出"大小為A^的補償電流，電網達到
"全補償"。若測量擾動補償電流A/s〈0時，則反之。即A^計算值為正時，表明 需要"主調"消弧線圈"減少輸出"大小為A^的補償電流，電網達到"全補償"； A^計算值為負時，表明需要"主調"消弧線圈"增加輸出"大小為A^的補償電流，
電網達到"全補償"。
有益效果本發明提供一種既適用于多臺消弧線圈同網并聯運行的調諧測量和 控制，同時也適用于消弧線圈的單機調諧控制；既可作為新消弧線圈制造的配套控 制器技術，如硬件條件允許，也可對已運行的舊消弧線圈的控制器進行程序改進。 它有測量調諧原理思路清晰、計算簡單、很易用單片機實現、所用費用低等優點。 當用于n臺(多臺)消弧線圈同網并聯運行的調諧控制時，不需要準確知道n-l臺 "非主調"消弧線圈預先輸出的補償電流量，這特別適用于n臺不同制造商生產的 消弧線圈同網并聯運行的調諧控制。
圖1是調諧控制軟件流程， 圖2是調諧控制硬件結構， 圖3是多臺消弧線圈同網并聯運行等值電路。
具體實施例方式
為了實現上述目的，本發明的技術方案采取以下5步來實現
① 在消弧線圈送電運行的第一時間就依據母線聯絡開關分合狀態確定被調諧控制的 消弧線圈是"主調"機還是"非主調"機。若是"非主調"機，則"預先輸出固定 的補償電感量"，這一 "預先輸出固定的補償電感量"是依據該消弧線圈的安裝位置 和補償容量確定并編入該消弧線圈的調諧控制程序中。隨即實時監視母線聯絡開關 分合狀態，隨時準備改變該消弧線圈的調諧控制方式。若是"主調"機，則進行第
② 步。
②用補償電納增量法測量和記錄為使電網達到"全補償"所需要"主調"消弧線圈 輸出的補償電流A^，并測量、記錄下電網的相對不平衡度C4-C/。,/^。
對于n臺消弧線圈同網并聯運行的消弧線圈接地系統，由于"主調"以外的"-l 臺消弧線圈的輸出補償電流往往是難以準確"預知的"，能準確"預知的"是"主調" 消弧線圈的輸出補償電流，因此，這種條件下應該測量計算出"主調"消弧線圈需 要"增加輸出"多少補償電流或是需要"減少輸出"多少補償電流才能使電網達到 "全補償"。
需要"主調"消弧線圈輸出的補償電流通過以下4步測量計算完成
A、 在未調諧測量以前，測量出電網正常運行狀態下的零序電壓"1;
B、 控制"主調"消弧線圈輸出一個"已知的"補償電納增量Al，并再測量電網
6J厶
的零序電壓^/。2;
C、 用式(1)或(2)計算出使電網達到"全補償"要求"主調"消弧線圈增加輸出 的補償電流A/,。
<formula>formula see original document page 8</formula>(2)
D、依據A^和A/,值確定使電網達到"全補償"要求"主調"消弧線圈"增加"輸 出的補償電流。若測量擾動補償電流A^〉0， A^計算值為正時，表明需要"主調" 消弧線圈"增加輸出"大小為A^的補償電流，電網達到"全補償"；A/,計算值為 負時，表明需要"主調"消弧線圈"減少輸出"大小為A^的補償電流，電網達到 "全補償"。若測量擾動補償電流A4〈0時，則反之。即A/,計算值為正時，表明 需要"主調"消弧線圈"減少輸出"大小為A^的補償電流，電網達到"全補償"； A^計算值為負時，表明需要"主調"消弧線圈"增加輸出"大小為A/,的補償電流， 電網達到"全補償"。
③ 電網正常運行時中性點偏移電壓C/。的變化有兩個原因， 一是電網電壓的波動，即 ^的變化；二是電網不平衡度的變化，即電網三相對地電容C,、 C^和C^的變化而 導致的f/。的變化，因此，用電網的不平衡度增量At^能準確地檢査電網的三相對地 電容C,、 C^和Ce是否發生變化，也即檢査出電網有無開關操作(供電線路的投切) 或是母線聯絡的變化。電網正常運行時測量中性點偏移電壓f/。和相電勢&，得 [/。'2=C/。2/^，計算電網的不平衡度增量M/。'-C4-《,，若M/。'2AC/"，說明電 網的三相對地電容Cr G和Cc發生了變化，退回到第①步；若A《〈AC/^，說明 電網的三相對地電容C,、 C^和Ce沒有發生變化，則進行第④步。
④ 電網中性點不平衡電壓C/。值可準確地反映電網有無單相接地故障。測量電網中性 點不平衡電壓C/。是否超過消弧線圈動作整定值f/。^，若沒有超過消弧線圈動作整定 值C/。w，則說明電網正常運行，轉入第③部進行；若超過消弧線圈動作整定值"^，
則說明電網發生單相接地故障，立即控制"主調"消弧線圈增加輸出己計算好的補 償電流，使電網盡快進入"全補償"狀態，熄滅故障電弧，并進入第⑤步。
⑤ 消弧線圈動作后，監視中性點不平衡電壓c/。的變化，若f/。^w^ (c/。^是消弧
線圈停止動作的整定值， 一般C/。^2"。d)，則說明電網單相接地故障仍然存在， 消弧線圈繼續動作，輸出補償電流；若C/。^t/。w，則說明電網單相接地故障已消失，
電網開始正常運行，立即控制"主調"消弧線圈恢復原態，調諧控制器退回到第③ 步運行。
5步的實施流程見圖1。
本發明的實施可直接從PT二次側取得電網的母線電壓信號和零序電壓信號,在 消弧線圈接地處套一個高精度的電流互感器取得補償電流信號，調諧控制器設有n 個開關量輸入口，用于接入母線聯絡開關分合狀態，調諧控制器硬件結構見圖2。
① 在消弧線圈送電運行的第一時間就依據母線聯絡開關分合狀態確定被調諧控制的 消弧線圈是"主調"機還是"非主調"機。若是"非主調"機，則"預先輸出固定 的補償電感量"，這一 "預先輸出固定的補償電感量"是依據該消弧線圈的安裝位置 和補償容量確定并編入該消弧線圈的調諧控制程序中的。隨即實時監視母線聯絡開 關分合狀態，隨時準備改變該消弧線圈的調諧控制方式。若是"主調"機，則進行 第②步。
② 用補償電納增量法測量和記錄為使電網達到"全補償"所需要"主調"消弧線圈 輸出的補償電流A^，并測量、記錄下電網的相對不平衡度f/。',-f/。,/《。需要"主 調"消弧線圈輸出的補償電流通過以下4步測量計算完成
A、電網的自然阻尼率很低(一般在3 5%)，考慮到"隨調式"控制方式基本不增加 電網的阻尼，因此，可用圖3等效表示。在未調諧測量以前，測量出電網正常運行
狀態下的零序電壓C/(H，由圖3得"01=- ^ C ^
WCj; - 1 / GJL
式中Cs=<^+Cs+Cc)
B、控制"主調"消弧線圈輸出一個"已知的"補償電納增量Al
<formula>formula see original document page 9</formula>
(3)
并再測量電網
的零序電壓<formula>formula see original document page 9</formula>
C、由式(3)和(4)可見，《,和^是兩個同方向的相量。因此，可用式(1)或 (2)計算出使電網達到"全補償"要求"主調"消弧線圈增加輸出的補償電流A^。
D、依據A^和A^值確定使電網達到"全補償"要求"主調"消弧線圈"增加"輸 出的補償電流。若測量擾動補償電流A^〉0， A/,計算值為正時，表明需要"主調" 消弧線圈"增加輸出"大小為A/i的補償電流，電網達到"全補償"；A^計算值為 負時，表明需要"主調"消弧線圈"減少輸出"大小為A/,的補償電流，電網達到 "全補償"。若測量擾動補償電流A4〈0時，則反之。即A/,計算值為正時，表明 需要"主調"消弧線圈"減少輸出"大小為A/,的補償電流，電網達到"全補償"； A^計算值為負時，表明需要"主調"消弧線圈"增加輸出"大小為A^的補償電流， 電網達到"全補償"。
③ 電網正常運行時中性點偏移電壓f/。的變化有兩個原因， 一是電網電壓的波動，即 ^的變化；二是電網不平衡度的變化，即電網三相對地電容C,、 C^和Ce的變化而 導致的f/。的變化，因此，用電網的不平衡度At/。'增量能準確地檢查電網的三相對地 電容C, C^和Q;是否發生變化，也即檢査出電網有無開關操作(供電線路的投切) 或是母線聯絡的變化。電網正常運行時測量中性點偏移電壓"和相電勢A,得 《2=(/。2/&，計算電網的不平衡度增量A"'-C4—《,，若A《2M/。'必，說明電 網的三相對地電容C』、Q和Cc發生了變化，退回到第①步；若A6^〈AC/^，說明 電網的三相對地電容C" C^和Cc沒有發生變化，則進行第④步。
④ 電網中性點不平衡電壓t/。值可準確地反映電網有無單相接地故障。測量電網中性 點不平衡電壓C/。是否超過消弧線圈動作整定值C/。^，若沒有超過消弧線圈動作整定 值"。a，則說明電網正常運行，轉入第③部進行；若超過消弧線圈動作整定值"^， 則說明電網發生單相接地故障，立即控制"主調"消弧線圈增加輸出已計算好的補 償電流，使電網盡快進入"全補償"狀態，熄滅故障電弧，并進入第⑤步。
⑤消弧線圈動作后，監視中性點不平衡電壓f/。的變化，若"2C/。w (f/。^是 消弧線圈停止動作的整定值， 一般f/。^^C/c^)，則說明電網單相接地故障仍然存 在，消弧線圈繼續動作，輸出補償電流；若t/。《"。^，則說明電網單相接地故障已 消失，電網開始正常運行，立即控制"主調"消弧線圈恢復原態，調諧控制器退回 到第③步運行。
權利要求
1.一種補償電納增量法消弧線圈自動調諧控制方法，其特征是該調諧控制方法包括以下步驟步驟a. 在消弧線圈送電運行的第一時間就依據母線聯絡開關分合狀態確定被調諧控制的消弧線圈是“主調”機還是“非主調”機；若是“非主調”機，則“預先輸出固定的補償電感量”，并實時監視母線聯絡開關分合狀態，隨時準備改變該消弧線圈的調諧控制方式；若是“主調”機，則進行步驟b；步驟b. 用補償電納增量法測量和記錄為使電網達到“全補償”所需要“主調”消弧線圈輸出的補償電流ΔIL，并測量、記錄下相應的電網相對不平衡度步驟c. 電網正常運行時測量中性點偏移電壓U0和相電勢Eφ，得計算電網的不平衡度增量，若說明電網的三相對地電容CA、CB和CC發生了變化，退回到步驟a；若其中為不平衡度增量整定值，說明電網的三相對地電容CA、CB和CC沒有發生變化，則進行步驟d；步驟d. 測量電網中性點偏移電壓U0是否超過消弧線圈動作整定值U0dz1，若沒有超過消弧線圈動作整定值U0dz1，則說明電網正常運行，轉入步驟c進行；若超過消弧線圈動作整定值U0dz1，則說明電網發生單相接地故障，立即控制“主調”消弧線圈增加輸出已計算好的補償電流，使電網盡快進入“全補償”狀態，熄滅故障電弧，并進入步驟e；步驟e. 消弧線圈動作后，監視中性點偏移電壓U0的變化，若U0≥U0dz2，則說明電網單相接地故障仍然存在，消弧線圈繼續動作，輸出補償電流；若U0≤U0dz2，則說明電網單相接地故障已消失，電網開始正常運行，立即控制“主調”消弧線圈恢復原態，調諧控制器退回到步驟c運行；其中U0dz2是消弧線圈停止動作的整定值，一般U0dz2≥U0dz1。
2.根據權利要求1所述的補償電納增量法消弧線圈自動調諧控制方法，其特征 是補償電納增量法由如下步驟完成-① 在未調諧測量以前，測量出電網正常運行狀態下的零序電壓",；② 控制"主調"消弧線圈輸出一個"己知的"補償電納增量Al,并再測量電網的 零序電壓"。2;③ 由式1或式2計算出使電網達到"全補償"要求"主調"消弧線圈增加輸出的補 償電流A/,;式中A/fl=Al&④依據A^和A/,值確定使電網達到"全補償"要求"主調"消弧線圈"增加"輸出 的補償電流；若測量擾動補償電流A^〉0， A/,計算值為正時，表明需要"主調" 消弧線圈"增加輸出"大小為A/,的補償電流，電網達到"全補償"；A/,計算值為 負時，表明需要"主調"消弧線圈"減少輸出"大小為A^的補償電流，電網達到 "全補償"。若測量擾動補償電流A^〈0時，則反之。即A^計算值為正時，表明 需要"主調"消弧線圈"減少輸出"大小為A/,的補償電流，電網達到"全補償"； A/,計算值為負時，表明需要"主調"消弧線圈"增加輸出"大小為A/,的補償電流， 電網達到"全補償"。
全文摘要
補償電納增量法消弧線圈自動調諧控制方法，消弧線圈送電運行的第一時間就依據母線聯絡開關分合狀態確定被調諧控制的消弧線圈是“主調”機還是“非主調”機。隨即測量電網的不平衡電壓、電網相電勢和消弧線圈的補償電流，控制器控制被調消弧線圈，向電網施加一個補償電納增量，再次測量電網的不平衡電壓、電網相電勢和消弧線圈的補償電流，進而計算出使電網達到“全補償”要求“主調”消弧線圈增加輸出的補償電流。在電網正常運行時，通過電網中性點不平衡電壓的增量值實時監視電網不平衡度的變化，并據此隨時改變被調諧控制的消弧線圈的“主調”或`“非主調”機地位，或是重新測量計算使電網達到“全補償”要求“主調”消弧線圈增加輸出的補償電流。
文檔編號H02H9/00GK101369728SQ20081015579
公開日2009年2月18日 申請日期2008年10月15日 優先權日2008年10月15日
發明者軼 唐, 奎 陳, 慶 陳 申請人:中國礦業大學