一種變步長的消弧線圈調諧新方法
【專利說明】
[0001]
技術領域
[0002] 本發明涉及的是一種諧振接地系統正常運行和系統發生單相經過渡電阻接地時 (非高阻接地故障）對消弧線圈（主要是預調式消弧線圈，下面不再具體說明）調諧的新方 法，具體是基于變步長思想對消弧線圈進行調諧的新技術。
【背景技術】
[0003] 我國中壓配電網多屬于小電流接地系統，小電流接地系統主要是以中性點經消弧 線圈接地方式為主。隨著配電網的不斷發展，電纜線路在配電網中使用越來越多，線路對 地電容電流越高，發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， 當配電系統的運行方式發生改變時(如切除某部分饋線)，消弧線圈補償的電流不會發生變 化，產生的殘流也會很大，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。相位法不易實現精確調諧；偏置電容法加入不當的電容會造成非偏置相電壓升高，在電 網絕緣薄弱處易發生短路；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會嚴重影響測量結果；并且以上方法只能是消弧線圈正常運行時對地 電容電流的測量，不能實現消弧線圈故障期間實現對消弧線圈的精確調諧。
[0005] 經對現有技術領域的檢索發現，中國專利申請號為200910183155. 2,授權公告號 為CN101626158B，專利名稱為：一種隨調式消弧線圈自動調諧控制方法，該專利通過控制 被調消弧線圈增加輸出一個"已知的"補償電流增量，從而計算電網脫諧電流和阻尼電流。 該專利適用于控制調節不引起消弧線圈兩端等效阻尼的變化的隨調式消弧線圈。中國專利 申請號為CN201210277809. X，申請公開號為CN102818938A，專利名稱為：移參換相法電網 對地分布參數跟蹤測量控制方法，自然不平衡度對測量結果的影響被消除了，但需將同一 偏置在電網任意兩相之間投切。
【發明內容】
[0006] 技術問題：本發明所解決的技術問題是提供一種變步長的消弧線圈調諧新方法， 先確定步長，根據消弧線圈的補償狀態來調整和判斷步長是否合適，確定步長后，根據消弧 線圈的補償狀態，調節電感量(消弧線圈過補償時，前一次電感量加上逐次減半的步長；消 弧線圈欠補償時，前一次電感量減去逐次減半的步長)，以實現消弧線圈的精確調諧。本發 明既適用于配電系統正常運行時（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，也適用于配電系統發生單相經過渡電阻接地時（非高阻接地故障，下文提及的單相經 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）實現將消弧線圈調到最佳補 償位置。
[0007] 技術方案：為解決以上技術問題，本發明提出一種變步長的消弧線圈調諧新方法， 該方法需先確定步長，根據消弧線圈的補償狀態來調整和判斷步長是否合適，確定步長后， 根據消弧線圈的補償狀態，調節電感量(消弧線圈過補償時，前一次電感量加上逐次減半的 步長；消弧線圈欠補償時，前一次電感量減去逐次減半的步長)，以實現消弧線圈的精確調 諧。本發明既適用于配電系統正常運行時（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，也適用于配電系統發生單相經過渡電阻接地時實現將消弧線圈調到最佳補償 位置。
[0008] 所述配電網正常運行時對地電容電流的測量包括以下步驟： 步驟a :先測量配電網自然不平衡點壓Tm和相位角4 ; 步驟b :對消弧線圈進行調節，實現粗調，此時消弧線圈電感為L (0); 步驟c :再測配電網中性點電壓和相位角02 ; 步驟d :確定消弧線圈的補償狀態，首先進行理論分析（以三條饋線分析為例），配電網 中性點電壓:和相位角否（即￡ #和￡4/的夾角，
【主權項】
1. 一種變步長的消弧線圈調諧新方法，其特征在于，根據消弧線圈（主要指預調式消 弧線圈，下面不再具體說明）的補償狀態確定消弧線圈的步長過后，然后再根據消弧線圈 的補償狀態，調節消弧線圈電感量(若消弧線圈是過補償狀態，則前一次調節的消弧線圈電 感量加上逐次減半的步長；若消弧線圈是欠補償狀態，則前一次調節的消弧線圈電感量減 去逐次減半的步長)，最終將消弧線圈調節到最佳補償位置，既適用于配電系統正常運行時 (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，也適用于配電系統發生單 相經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）實現消弧線圈的精確調諧。
2. 根據權利要求1所述的一種變步長的消弧線圈調諧新方法，其特征在于，配電系統 正常運行時對地電容電流的測量包括以下步驟： 步驟a:先測量配電網自然不平衡點壓和相位角S1 ; 步驟b :對消弧線圈進行調節，實現粗調，此時消弧線圈電感為L (O); 步驟c :再測配電網中性點電壓和相位角; 步驟d :確定消弧線圈的補償狀態，首先進行理論分析（以三條饋線分析為例），配電網 中性點電壓￡.~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：當相位角0e(9Cr，18(r)U(-9O%(y)時，v〈O，消弧線圈過補償；當 相位角0 e (-18(Τ,-9{Γ)υ (0:，9<r)時，v>〇,消弧線圈欠補償；當相位角δ二±905時， V=O，消弧線圈全補償； 然后再根據相位角= - Α)的范圍，來判斷消弧線圈的補償狀態； 步驟e :調節消弧線圈電感量以確定步長，當消弧線圈過補償時，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為調節的次數，麗為調節的步長，可 取AL = Z+f，下同）；當消弧線圈欠補償時，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償狀態，最終確定的步長為加倍后的步長 (D.L 二 kAL); 步驟f:根據消弧線圈的補償狀態來調節消弧線圈，若消弧線圈過補償狀態，則令 L (n)=L(n-l) + M：/2n4 (式中處'是步驟e最終確定的步長，即調節這個步長時能改 變其補償狀態，η為調節的次數)，將消弧線圈電感調節到L (n)，若消弧線圈處于欠補償狀 態，則令L (n) =L(H-I)-MJ/2n4,將消弧線圈電感調節到L (η); 步驟g :再次測量中性點電壓相位角52，得出&和的夾角0(0二-石1^， 若a G (89. δ%90. 50 U ( - 90. δ% - 89. δ;)(消弧線圈處于全補償狀態或非 常接近全補償狀態)，則結束調節，若不是，重復f、g步驟。
3.根據權利要求1所述的一種變步長的消弧線圈調諧新方法，其特征在于，配電系統 發生單相經過渡電阻接地時實現消弧線圈的精確調諧包括以下步驟： 步驟①：首先判斷配電網是否發生單相接地故障(可先檢測正常時中性點電壓Pjto，假 設為&以#加的大小為基準值，當檢測到中性點電壓&的大小超過( #根 據電網實際情況選取，戶> 1)時，可判斷為單相接地故障；否則，則不是)，若是，則進行下 面步驟； 步驟②：調節消弧線圈，實現粗調，此時消弧線圈電感為L(O); 步驟③：測量系統發生單相經過渡電阻接地時中性點電壓￡/#和相位角e2 ; 步驟④：確定消弧線圈的補償狀態，首先進行理論分析（以三條饋線分析為例)，配電網 發生單相接地故障時中性點電壓和相位角a2為：
若不是高阻接地故障，P相對于dF可忽略不計，則
上兩式4
為電網的自然不平衡度， 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：當中性點電壓相位角行2 G ar,9co u ( - iso% - 9cr)時，v〈〇， 消弧線圈過補償；當中性點電壓相位角€ ( - 90°，0=) U (90%18€〇時，V>0,消弧 線圈欠補償；中性點電壓相位角占2 = ±180°、0=時，v=0,消弧線圈全補償；然后再根據 測得的中性點電壓相位角O2的范圍，來判斷消弧線圈的補償狀態； 步驟⑤：調節消弧線圈電感量以確定步長，當消弧線圈過補償時，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為調節的次數，叢為調節的步長， 可取AL = ，下同）；當消弧線圈欠補償時，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償狀態，最終得到的步長為加倍后的步長 (ΔΧ.'(ΔΧ.' = 1c/\I.)； 步驟⑥：根據消弧線圈的補償狀態調節消弧線圈，若消弧線圈過補償狀態，則令 L (n) =L(n-l) + AL'/2n4 (式中AL'是步驟d最終確定的步長，即調節這個步長時 能改變其補償狀態)，將消弧線圈電感調節到L (n)，若消弧線圈處于欠補償狀態，則令 L (n)=L(n-l)-MJ/2n4,將消弧線圈電感調節到L (n); 步驟⑦：再次測量中性點電壓相位角，若δ2 e M)· 5%a y) IK179· 5:，- m 5:)(消弧 線圈非常接近全補償狀態)，則結束調節，若不是，重復⑥、⑦步驟。
【專利摘要】本發明公開了的一種變步長的消弧線圈(主要指預調式消弧線圈)調諧的新方法，在配電系統正常運行時可精確測量系統對地電容電流，在系統自然不平衡度較高和較低下可使用；在配電系統故障期間（系統發生單相非高阻電阻接地故障時）可將消弧線圈調節到最佳補償位置。本發明調諧測量方式簡單，可在線實時測量調諧，不影響系統運行，精確度高，適用范圍廣泛。
【IPC分類】H02H9-08
【公開號】CN104836219
【申請號】CN201510027028
【發明人】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】中國礦業大學
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年1月20日