專利名稱：配電網(wǎng)對(duì)地絕緣參數(shù)測(cè)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(duì)地絕緣參數(shù)的測(cè)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(duì)地絕緣參數(shù)包括配電網(wǎng)的對(duì)地電容、對(duì)地電阻和阻尼率。配電網(wǎng)對(duì)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(guó)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(duì)稱度增大，產(chǎn)生較高的位移電壓，甚至超過(guò)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(duì)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(duì)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(guó)內(nèi)外不對(duì)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(duì)中性點(diǎn)位移電壓和接地故障熄弧的要求。配電網(wǎng)對(duì)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(guó)內(nèi)外尚沒(méi)有關(guān)于配電網(wǎng)對(duì)地絕緣參數(shù)在線測(cè)量和最優(yōu)控制的方法報(bào)道。
因此有必要對(duì)配電網(wǎng)對(duì)地絕緣參數(shù)進(jìn)行在線測(cè)量，尋找配電網(wǎng)對(duì)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(duì)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(duì)地絕緣參數(shù)的在線測(cè)量和最優(yōu)控制，本發(fā)明提供一種精確的配電網(wǎng)對(duì)地絕緣參數(shù)測(cè)量和控制的方法，具有測(cè)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(wèn)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(guò)開(kāi)關(guān)與配電網(wǎng)中性點(diǎn)相連，消弧線圈開(kāi)關(guān)只在配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)閉合；2)測(cè)量配電網(wǎng)對(duì)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(hào) 從電抗器的另一個(gè)二次線圈上采集返回的電壓信號(hào) 由電流信號(hào)和電壓信號(hào)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(duì)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(duì)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(kāi)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(kāi)消弧線圈開(kāi)關(guān)。
上述步驟1)中電抗器的電抗值大小為配電網(wǎng)對(duì)地容抗的8～20倍。
上述步驟2)中注入變頻電流信號(hào)的頻率變化范圍為5Hz～45Hz，電流信號(hào)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(zhǎng)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(hào)，尋找配電網(wǎng)的諧振頻率，計(jì)算配電網(wǎng)的對(duì)地電容、對(duì)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(duì)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(duì)稱度大的配電網(wǎng)的位移電壓?jiǎn)栴}；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(duì)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(cè)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(duì)稱度大的配電網(wǎng)中性點(diǎn)位移電壓、故障熄弧和對(duì)地絕緣參數(shù)在線測(cè)量的技術(shù)難題。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步說(shuō)明


圖1是本發(fā)明的接線圖。
圖2是本發(fā)明的測(cè)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(jiàn)圖1，圖1為利用接地變壓器1、電抗器4、測(cè)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(kāi)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(cè)控儀5的電流信號(hào)送出端子，另外兩個(gè)接測(cè)控儀5的電壓信號(hào)返回端子。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，開(kāi)關(guān)2斷開(kāi)，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(duì)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(duì)稱度大的配電網(wǎng)位移電壓。
本發(fā)明的測(cè)量原理如圖2所示。電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，測(cè)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(hào)，從另一個(gè)二次側(cè)線圈采集返回的電壓信號(hào)；由電流信號(hào)和電壓信號(hào)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(hào) 并從電抗器的二次側(cè)采集返回的電壓信號(hào) 利用下述公式計(jì)算出配電網(wǎng)對(duì)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(duì)地總電容值。
實(shí)施例1是測(cè)量一10kV模擬配電網(wǎng)的對(duì)地絕緣參數(shù)，接線如圖2所示。配電網(wǎng)對(duì)地絕緣參數(shù)中的對(duì)地電容參數(shù)測(cè)量結(jié)果如表1所示，對(duì)地電容測(cè)量的最大相對(duì)誤差為1.59％；配電網(wǎng)對(duì)地絕緣參數(shù)中的對(duì)地電阻和阻尼率的測(cè)量結(jié)果如表2所示，對(duì)地電阻測(cè)量的最大相對(duì)誤差為3.5％；阻尼率測(cè)量的最大相對(duì)誤差為3.5％。
實(shí)施例2是測(cè)量和控制一實(shí)際配電網(wǎng)?；谠撆潆娋W(wǎng)對(duì)地絕緣參數(shù)測(cè)量和控制方法的配電網(wǎng)對(duì)地絕緣參數(shù)測(cè)控儀已在一個(gè)具有單相路燈負(fù)荷的三相不對(duì)稱度大的10kV變電站運(yùn)行，設(shè)置測(cè)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(duì)地絕緣參數(shù)測(cè)控儀運(yùn)行期間，發(fā)生了3次單相接地故障，現(xiàn)場(chǎng)故障記錄數(shù)據(jù)如表3所示，接地故障發(fā)生時(shí)，測(cè)控儀均能可靠地檢測(cè)接地故障，閉合消弧線圈開(kāi)關(guān)，投入適當(dāng)容量的消弧線圈，全補(bǔ)償配電網(wǎng)對(duì)地電容電流，熄滅接地故障電?。唤拥毓收锨宄?，測(cè)控儀均能自動(dòng)檢測(cè)接地故障的消除，自動(dòng)斷開(kāi)消弧線圈開(kāi)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(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明配電網(wǎng)對(duì)地絕緣參數(shù)測(cè)控儀徹底解決了不對(duì)稱度大的配電網(wǎng)中性點(diǎn)位移電壓、接地故障熄弧和對(duì)地絕緣參數(shù)在線測(cè)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(duì)地絕緣參數(shù)測(cè)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(guò)開(kāi)關(guān)與配電網(wǎng)中性點(diǎn)相連，消弧線圈開(kāi)關(guān)只在配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)閉合；2)測(cè)量配電網(wǎng)對(duì)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(hào) 從電抗器的另一個(gè)二次線圈上采集返回的電壓信號(hào) 由電流信號(hào)和電壓信號(hào)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(duì)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(duì)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(kāi)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(kāi)消弧線圈開(kāi)關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電網(wǎng)對(duì)地絕緣參數(shù)測(cè)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(duì)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(duì)地絕緣參數(shù)測(cè)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(hào)的頻率變化范圍為5Hz～45Hz，電流信號(hào)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(duì)地絕緣參數(shù)測(cè)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(kāi)了一種配電網(wǎng)對(duì)地絕緣參數(shù)測(cè)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(guò)電抗器向配電網(wǎng)注入頻率變化的電流信號(hào)，實(shí)時(shí)測(cè)量返回的電壓信號(hào)，計(jì)算配電網(wǎng)的對(duì)地電容、對(duì)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(kāi)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(cè)量和控制方法具有測(cè)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(duì)稱度大的配電網(wǎng)中性點(diǎn)位移電壓、故障熄弧和對(duì)地絕緣參數(shù)在線測(cè)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(hào)G01R31/08GK101021556SQ20071003455
公開(kāi)日2007年8月22日 申請(qǐng)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(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)