專利名稱：配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測量和控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)的測量和控制方法，特別適用于具有單相負荷的配電網(wǎng)。
背景技術：
所述配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)包括配電網(wǎng)的對地電容、對地電阻和阻尼率。配電網(wǎng)對地絕緣參數(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。我國現(xiàn)有的6～35kV配電網(wǎng)一般采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，部分負荷采用單相供電，如城市路燈負荷，導致配電網(wǎng)三相不對稱度增大，產(chǎn)生較高的位移電壓，甚至超過電力系統(tǒng)運行規(guī)程的允許范圍。為降低中性點位移電壓，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。因此國內(nèi)外不對稱度大的中性點經(jīng)消弧線圈接地配電網(wǎng)很難同時滿足電力系統(tǒng)運行規(guī)程對中性點位移電壓和接地故障熄弧的要求。配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)直接影響配電網(wǎng)中性點位移電壓和接地故障電弧熄滅能力。目前國內(nèi)外尚沒有關于配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)在線測量和最優(yōu)控制的方法報道。
因此有必要對配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)進行在線測量，尋找配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)的最優(yōu)控制方法，使配電網(wǎng)正常運行時中性點位移電壓能維持在規(guī)程允許的范圍，接地故障時能有效熄滅故障電弧。

發(fā)明內(nèi)容
為解決不對稱度大的配電網(wǎng)同時滿足中性點位移電壓和接地故障熄弧的技術難題，實現(xiàn)配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)的在線測量和最優(yōu)控制，本發(fā)明提供一種精確的配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測量和控制的方法，具有測量和控制精度高、實時性好的特點。
本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案包括以下步驟1)在配電網(wǎng)安裝一個電感值很大的電抗器和一個容量可調(diào)的消弧線圈，電抗器直接和配電網(wǎng)中性點相連，消弧線圈通過開關與配電網(wǎng)中性點相連，消弧線圈開關只在配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時閉合；2)測量配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)從電抗器的一個二次側(cè)線圈注入變頻電流信號 從電抗器的另一個二次線圈上采集返回的電壓信號 由電流信號和電壓信號的關系確定配電網(wǎng)的諧振角頻率ω0，由下述公式計算配電網(wǎng)對地總電容值CΣ=1ω02L]]>上式中L為電抗器的電感值；并由下述公式分別計算出配電網(wǎng)對地電阻值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關，
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，迅速斷開消弧線圈開關。
上述步驟1)中電抗器的電抗值大小為配電網(wǎng)對地容抗的8～20倍。
上述步驟2)中注入變頻電流信號的頻率變化范圍為5Hz～45Hz，電流信號的大小為0.1A～2A。
上述步驟3)中配電網(wǎng)中性點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)明的技術效果在于本發(fā)明在配電網(wǎng)的中性點處安裝一個電感值很大的電抗器和一個容量可調(diào)的消弧線圈，電抗器長期投入配電網(wǎng)，正常運行時，經(jīng)電抗器向配電網(wǎng)注入變頻電流信號，尋找配電網(wǎng)的諧振頻率，計算配電網(wǎng)的對地電容、對地電阻和阻尼率；并由位移電壓和阻尼率大小判斷接地故障，當發(fā)生接地故障時，投入消弧線圈，有效促進故障電弧熄滅，接地故障消除時，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)對地容抗的8～20倍，使配電網(wǎng)正常運行時諧振頻率遠離工頻50Hz，有效降低了不對稱度大的配電網(wǎng)的位移電壓問題；配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，中性點投入的消弧線圈全補償配電網(wǎng)對地電容，降低接地故障殘流，有效促進接地故障電弧熄滅；該測量和控制方法特別適用于具有單相負荷的配電網(wǎng)，徹底解決了不對稱度大的配電網(wǎng)中性點位移電壓、故障熄弧和對地絕緣參數(shù)在線測量的技術難題。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做出進一步說明


圖1是本發(fā)明的接線圖。
圖2是本發(fā)明的測量原理圖。
圖3是本發(fā)明的等效原理圖。
具體實施例方式
參見圖1，圖1為利用接地變壓器1、電抗器4、測控儀5實施本發(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0經(jīng)開關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O和大地之間；電抗器4低壓側(cè)有四個端子，兩個接測控儀5的電流信號送出端子，另外兩個接測控儀5的電壓信號返回端子。當系統(tǒng)正常運行時，開關2斷開，消弧線圈3不投入配電網(wǎng)，電抗器的電抗值為配電網(wǎng)對地容抗的8～20倍，使配電網(wǎng)正常運行時諧振頻率遠離工頻50Hz，有效降低了不對稱度大的配電網(wǎng)位移電壓。
本發(fā)明的測量原理如圖2所示。電網(wǎng)正常運行時，測控儀5從電抗器4的一個二次側(cè)線圈向配電網(wǎng)注入變頻電流信號，從另一個二次側(cè)線圈采集返回的電壓信號；由電流信號和電壓信號的關系確定配電網(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；當配電網(wǎng)處于諧振狀態(tài)時向電抗器二次線圈注入諧振角頻率ω0的電流信號 并從電抗器的二次側(cè)采集返回的電壓信號 利用下述公式計算出配電網(wǎng)對地電阻值和配電網(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)對地總電容值。
實施例1是測量一10kV模擬配電網(wǎng)的對地絕緣參數(shù)，接線如圖2所示。配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)中的對地電容參數(shù)測量結(jié)果如表1所示，對地電容測量的最大相對誤差為1.59％；配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)中的對地電阻和阻尼率的測量結(jié)果如表2所示，對地電阻測量的最大相對誤差為3.5％；阻尼率測量的最大相對誤差為3.5％。
實施例2是測量和控制一實際配電網(wǎng)?；谠撆潆娋W(wǎng)對地絕緣參數(shù)測量和控制方法的配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測控儀已在一個具有單相路燈負荷的三相不對稱度大的10kV變電站運行，設置測控儀的中性點位移電壓整定值為500V，阻尼率整定值為0.20。配電網(wǎng)安裝對地絕緣參數(shù)測控儀運行期間，發(fā)生了3次單相接地故障，現(xiàn)場故障記錄數(shù)據(jù)如表3所示，接地故障發(fā)生時，測控儀均能可靠地檢測接地故障，閉合消弧線圈開關，投入適當容量的消弧線圈，全補償配電網(wǎng)對地電容電流，熄滅接地故障電??；接地故障清除后，測控儀均能自動檢測接地故障的消除，自動斷開消弧線圈開關，控制配電網(wǎng)運行在嚴重欠補償狀態(tài)，以限制中性點位移電壓，恢復配電網(wǎng)正常運行。工業(yè)現(xiàn)場運行經(jīng)驗表明配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測控儀徹底解決了不對稱度大的配電網(wǎng)中性點位移電壓、接地故障熄弧和對地絕緣參數(shù)在線測量的技術難題，能有效維護配電網(wǎng)安全可靠運行。
表1

表2

表3

權利要求
1.一種配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測量和控制方法，具有如下步驟1)在配電網(wǎng)安裝一個電感值很大的電抗器和一個容量可調(diào)的消弧線圈，電抗器直接和配電網(wǎng)中性點相連，消弧線圈通過開關與配電網(wǎng)中性點相連，消弧線圈開關只在配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時閉合；2)測量配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)從電抗器的一個二次側(cè)線圈注入變頻電流信號 從電抗器的另一個二次線圈上采集返回的電壓信號 由電流信號和電壓信號的關系確定配電網(wǎng)的諧振角頻率ω0，由下述公式計算配電網(wǎng)對地總電容值CΣ=1ω02L]]>上式中L為電抗器的電感值；并由下述公式分別計算出配電網(wǎng)對地電阻值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關，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，迅速斷開消弧線圈開關。
2.根據(jù)權利要求1所述的配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測量和控制方法，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)對地容抗的8～20倍。
3.根據(jù)權利要求1所述的配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測量和控制方法，其特征在于所述步驟2)中注入變頻電流信號的頻率變化范圍為5Hz～45Hz，電流信號的大小為0.1A～2A。
4.根據(jù)權利要求1所述的配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測量和控制方法，其特征在于所述步驟3)中配電網(wǎng)中性點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)明公開了一種配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測量和控制的方法，包括以下步驟在配電網(wǎng)的中性點處安裝一個電感值很大的電抗器和一個容量可調(diào)的消弧線圈，通過電抗器向配電網(wǎng)注入頻率變化的電流信號，實時測量返回的電壓信號，計算配電網(wǎng)的對地電容、對地電阻和阻尼率，根據(jù)位移電壓和阻尼率大小判斷單相接地故障；當電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，迅速閉合消弧線圈開關，投入適當容量的消弧線圈，補償電網(wǎng)的電容電流，促進故障電弧熄滅。該測量和控制方法具有測量精度高和實時性好的特點，特別適用于具有單相負荷的配電網(wǎng)，徹底解決了不對稱度大的配電網(wǎng)中性點位移電壓、故障熄弧和對地絕緣參數(shù)在線測量的技術難題，有利于提高配電網(wǎng)安全可靠運行指標。
文檔編號G01R31/08GK101021556SQ20071003455
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月16日 優(yōu)先權日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 申請人:長沙理工大學