一种配电网接地消弧线圈协同决策方法与流程

1.本发明涉及配电网消弧控制技术领域，特别涉及一种配电网接地消弧线圈协同决策方法。


背景技术：

2.随着城乡配电网容量的日益扩大以及电缆线路的大量使用,接地故障对地电容电流不断增大，其中的有功分量也随之大幅提高。有功电流分量主要是由电力设备的泄漏电流、零序回路中的有功损耗、电晕损耗和消弧线圈的有功损耗等引起的。谐振接地方式符合配电网运行对安全性和可靠性的要求，但是谐振接地方式中传统消弧线圈并不能补偿有功分量与过补偿的无功分量以及谐波分量，所以发生单相接地故障时，仍然有较大残流，甚至越限。较大的残流残流将导致电弧无法及时熄灭，使单相接地故障有可能进一步发展为供电中断等其他事故。同时，接地电弧的维持会引起过电压，并使得事故进一步发展，呈现范围扩大化，危害巨大化，损失严重化的趋势，给电力系统和用户造成不可估量的危害。此外，较大的接地残流会增大人身的接触电压和跨步电压，对人身安全及生命带来了巨大的威胁。
3.研究配网接地故障残流抑制及协同处理技术，需要对接地故障电流全补偿的技术进行研究，提出一种自适应全补偿消弧技术，能够快速、准确地检测并投入运行，实现补偿残流，使得接地残流限制在较小的范围甚至完全消除，从而有效抑制电弧接地过电压，保障设备的安全运行，减少供电中断及发生电力事故带来的经济损失，同时，保证人员人身安全，提高供电的安全性和可靠性。
4.配电网接地残流动态全补偿消弧线圈投入需要解决两个问题，一是投入退出的时间点，二是投入容量。配电网点多面广，接线方式复杂，且改造和运行方式多变，采用传统的电网建模和参数计算，显然无法适应配电网接地残流实时、动态和高效的运行要求。


技术实现要素：

5.为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种配电网接地消弧线圈协同决策方法，解决全补偿消弧线圈的主从式消弧线圈的协同控制问题，适应配电网接地残流实时、动态和高效的运行要求。
6.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
7.一种配电网接地消弧线圈协同决策方法，所述的消弧线圈为主从式消弧线圈，所述的协同决策方法包括如下步骤：
8.步骤1：建立录波数据和消弧线圈动态特性指标的关系；
9.步骤2：当检测到配电网接地故障时，求解接地故障时残流的有功分量与无功分量，确定所述消弧线圈有源补偿的参数整定值；
10.步骤3：启动主、从消弧线圈状态评价，决策和分配主、从消弧线圈的电流补偿的有功、无功分量整定值；
11.步骤4：启动主、从消弧线圈有功、无功注入控制，主从消弧线圈快速、稳定、协同控制；
12.步骤5：当故障消失后，及时控制配电网接地残流动态全补偿消弧线圈可靠退出。
13.进一步地，所述的步骤1具体为：建立录波数据和消弧线圈动态特性指标的关系，计算消弧线圈动态特性，基于从消弧线圈模块电力电子装置有源注入，采用极化零序电流检测方法，分析中性点电压的偏移，当配电网接地故障发生时，准确检测并辨识故障类型。
14.进一步地，所述的步骤2具体为：当检测到配电网接地故障，基于模糊推理的自适应接地残流谐波检测算法，启动对地电容电流和对接漏电流计算估计，求解接地故障时残流的有功分量与无功分量，确定配电网接地残流动态全补偿消弧线圈有源补偿的参数整定值。
15.进一步地，所述的步骤3具体为：启动主、从消弧线圈状态评价，建立专家分析流程，基于主、从消弧线圈动态特性、历史动作记录和动作情况，决策和分配主、从消弧线圈的电流补偿的有功、无功分量整定值。
16.进一步地，所述的步骤4具体为：启动主、从消弧线圈有功、无功注入控制，主消弧线圈的调谐过程、响应速度和动作成功率对从消弧线圈的补偿有很大的影响，在控制不一致的情况下，会增加测控系统的故障率、缩短测控系统的寿命，同时影响补偿的效果，基于h∞鲁棒控制理论，实现主从消弧线圈快速、稳定、协同控制。
17.进一步地，所述的步骤5具体为：跟踪校验配电网接地故障信号，当故障消失后，及时控制配电网接地残流动态全补偿消弧线圈可靠退出，由于采用接地故障残流全补偿抑制的方式，配电网接地故障消失后，容易发生串联谐振和中性点电压越限，导致配电网接地残流动态全补偿消弧线圈无法退出运行，因此，配电网接地故障信号消失后，利用从消弧线圈模块电力电子装置有源电流注入，实现有功阻尼，避免谐振出现或阻尼已发生的串联谐振现象，确保消弧线圈在单相接地故障消失后快速退出。
18.进一步地，还包括如下的弧线圈的主、从控制方法：
19.考虑配电网已有大量消弧线圈安装并投运的情况，针对已有消弧线圈投运和运行的配电线路，提出工程实用化处理方法，将原有消弧线圈作为主消弧线圈，配置基于电力电子的从消弧线圈，主、从消弧线圈具有不同的控制器，根据主消弧线圈控制器的设计确定主、从消弧线圈控制器协同决策的松耦合模式或主、从消弧线圈控制器自由运行模式；主、从消弧线圈控制器采用总耦合模式时，主消弧线圈实时数据传输给从消弧线圈控制器，从消弧线圈控制器分析决策后，输出控制指令或指标给主消弧线圈控制器，主、从消弧线圈控制器分别控制输出有功、无功分量，达到配电网接地残流全补偿；主、从消弧线圈控制器采用自由运行模式时，从消弧线圈控制器则转化为独立运行消弧线圈角色，无需考虑主消弧线圈情况，负责完成数据采集、参数估计、故障辨识、控制量计算、有源注入、动态跟踪和接地故障消失后可靠退出全周期工作。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.本发明的方法建立主从消弧线圈的协同控制策略，能够解决全补偿消弧线圈的主从式消弧线圈的协同控制问题，实现更好的全补偿效果，适应配电网接地残流实时、动态和高效的运行要求。
附图说明
22.图1为本发明的一种配电网接地消弧线圈协同决策方法流程图；
23.图2为本发明实施例提供的一种配电网接地残流动态全补偿消弧线圈电气结构图。
具体实施方式
24.以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
25.如图1所示，一种配电网接地消弧线圈协同决策方法，所述的消弧线圈为主从式消弧线圈，所述的协同决策方法包括如下步骤：
26.步骤1：建立录波数据和消弧线圈动态特性指标的关系；
27.步骤2：当检测到配电网接地故障时，求解接地故障时残流的有功分量与无功分量，确定所述消弧线圈有源补偿的参数整定值；
28.步骤3：启动主、从消弧线圈状态评价，决策和分配主、从消弧线圈的电流补偿的有功、无功分量整定值；
29.步骤4：启动主、从消弧线圈有功、无功注入控制，主从消弧线圈快速、稳定、协同控制；
30.步骤5：当故障消失后，及时控制配电网接地残流动态全补偿消弧线圈可靠退出。
31.所述的步骤1具体为：建立录波数据和消弧线圈动态特性指标的关系，计算消弧线圈动态特性，基于从消弧线圈模块电力电子装置有源注入，采用极化零序电流检测方法，分析中性点电压的偏移，当配电网接地故障发生时，准确检测并辨识故障类型。
32.所述的步骤2具体为：当检测到配电网接地故障，基于模糊推理的自适应接地残流谐波检测算法，启动对地电容电流和对接漏电流计算估计，求解接地故障时残流的有功分量与无功分量，确定配电网接地残流动态全补偿消弧线圈有源补偿的参数整定值。
33.所述的步骤3具体为：启动主、从消弧线圈状态评价，建立专家分析流程，基于主、从消弧线圈动态特性、历史动作记录和动作情况，决策和分配主、从消弧线圈的电流补偿的有功、无功分量整定值。
34.所述的步骤4具体为：启动主、从消弧线圈有功、无功注入控制，主消弧线圈的调谐过程、响应速度和动作成功率对从消弧线圈的补偿有很大的影响，在控制不一致的情况下，会增加测控系统的故障率、缩短测控系统的寿命，同时影响补偿的效果，基于h∞鲁棒控制理论，实现主从消弧线圈快速、稳定、协同控制。
35.所述的步骤5具体为：跟踪校验配电网接地故障信号，当故障消失后，及时控制配电网接地残流动态全补偿消弧线圈可靠退出，由于采用接地故障残流全补偿抑制的方式，配电网接地故障消失后，容易发生串联谐振和中性点电压越限，导致配电网接地残流动态全补偿消弧线圈无法退出运行，因此，配电网接地故障信号消失后，利用从消弧线圈模块电力电子装置有源电流注入，实现有功阻尼，避免谐振出现或阻尼已发生的串联谐振现象，确保消弧线圈在单相接地故障消失后快速退出。
36.本发明还包括如下的弧线圈的主、从控制方法：
37.考虑配电网已有大量消弧线圈安装并投运的情况，针对已有消弧线圈投运和运行的配电线路，提出工程实用化处理方法，将原有消弧线圈作为主消弧线圈，配置基于电力电
子的从消弧线圈，主、从消弧线圈具有不同的控制器，根据主消弧线圈控制器的设计确定主、从消弧线圈控制器协同决策的松耦合模式或主、从消弧线圈控制器自由运行模式；主、从消弧线圈控制器采用总耦合模式时，主消弧线圈实时数据传输给从消弧线圈控制器，从消弧线圈控制器分析决策后，输出控制指令或指标给主消弧线圈控制器，主、从消弧线圈控制器分别控制输出有功、无功分量，达到配电网接地残流全补偿；主、从消弧线圈控制器采用自由运行模式时，从消弧线圈控制器则转化为独立运行消弧线圈角色，无需考虑主消弧线圈情况，负责完成数据采集、参数估计、故障辨识、控制量计算、有源注入、动态跟踪和接地故障消失后可靠退出全周期工作
38.如图2所示，本发明实施例提供发一种配电网接地残流动态全补偿消弧线圈，能够用于上述的配电网接地消弧线圈协同决策方法中，包括主消弧线圈l1、从消弧线圈模块l2、第一控制器和第二控制器，所述的从消弧线圈模块l2为基于电子电力的从消弧线圈模块l2，包括注入变和用于调整注入变的电子电力触发模块，通过注入变升压接入主消弧线圈l1的中性点，主消弧线圈l1由第一控制器控制，从消弧线圈模块l2由第二控制器控制，第二控制器通过对电子电力触发模块的控制，从而达到对注入变的调整，第二控制器控制第一控制器控制与第二控制器通信连接。
39.本发明的方法建立主从消弧线圈的协同控制策略，能够解决全补偿消弧线圈的主从式消弧线圈投入容量的协同控制问题，实现更好的全补偿效果，适应配电网接地残流实时、动态和高效的运行要求。
40.以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

技术特征：
1.一种配电网接地消弧线圈协同决策方法，其特征在于，所述的消弧线圈为主从式消弧线圈，所述的协同决策方法包括如下步骤：步骤1：建立录波数据和消弧线圈动态特性指标的关系；步骤2：当检测到配电网接地故障时，求解接地故障时残流的有功分量与无功分量，确定所述消弧线圈有源补偿的参数整定值；步骤3：启动主、从消弧线圈状态评价，决策和分配主、从消弧线圈的电流补偿的有功、无功分量整定值；步骤4：启动主、从消弧线圈有功、无功注入控制，主从消弧线圈快速、稳定、协同控制；步骤5：当故障消失后，及时控制配电网接地残流动态全补偿消弧线圈可靠退出。2.根据权利要求1所述的一种配电网接地消弧线圈协同决策方法，其特征在于，所述的步骤1具体为：建立录波数据和消弧线圈动态特性指标的关系，计算消弧线圈动态特性，基于从消弧线圈模块电力电子装置有源注入，采用极化零序电流检测方法，分析中性点电压的偏移，当配电网接地故障发生时，准确检测并辨识故障类型。3.根据权利要求1所述的一种配电网接地消弧线圈协同决策方法，其特征在于，所述的步骤2具体为：当检测到配电网接地故障，基于模糊推理的自适应接地残流谐波检测算法，启动对地电容电流和对接漏电流计算估计，求解接地故障时残流的有功分量与无功分量，确定配电网接地残流动态全补偿消弧线圈有源补偿的参数整定值。4.根据权利要求1所述的一种配电网接地消弧线圈协同决策方法，其特征在于，所述的步骤3具体为：启动主、从消弧线圈状态评价，建立专家分析流程，基于主、从消弧线圈动态特性、历史动作记录和动作情况，决策和分配主、从消弧线圈的电流补偿的有功、无功分量整定值。5.根据权利要求1所述的一种配电网接地消弧线圈协同决策方法，其特征在于，所述的步骤4具体为：启动主、从消弧线圈有功、无功注入控制，主消弧线圈的调谐过程、响应速度和动作成功率对从消弧线圈的补偿有很大的影响，在控制不一致的情况下，会增加测控系统的故障率、缩短测控系统的寿命，同时影响补偿的效果，基于h∞鲁棒控制理论，实现主从消弧线圈快速、稳定、协同控制。6.根据权利要求1所述的一种配电网接地消弧线圈协同决策方法，其特征在于，所述的步骤5具体为：跟踪校验配电网接地故障信号，当故障消失后，及时控制配电网接地残流动态全补偿消弧线圈可靠退出，由于采用接地故障残流全补偿抑制的方式，配电网接地故障消失后，容易发生串联谐振和中性点电压越限，导致配电网接地残流动态全补偿消弧线圈无法退出运行，因此，配电网接地故障信号消失后，利用从消弧线圈模块电力电子装置有源电流注入，实现有功阻尼，避免谐振出现或阻尼已发生的串联谐振现象，确保消弧线圈在单相接地故障消失后快速退出。7.根据权利要求1所述的一种配电网接地消弧线圈协同决策方法，其特征在于，还包括如下的弧线圈的主、从控制方法：考虑配电网已有大量消弧线圈安装并投运的情况，针对已有消弧线圈投运和运行的配电线路，提出工程实用化处理方法，将原有消弧线圈作为主消弧线圈，配置基于电力电子的从消弧线圈，主、从消弧线圈具有不同的控制器，根据主消弧线圈控制器的设计确定主、从消弧线圈控制器协同决策的松耦合模式或主、从消弧线圈控制器自由运行模式；主、从消弧
线圈控制器采用总耦合模式时，主消弧线圈实时数据传输给从消弧线圈控制器，从消弧线圈控制器分析决策后，输出控制指令或指标给主消弧线圈控制器，主、从消弧线圈控制器分别控制输出有功、无功分量，达到配电网接地残流全补偿；主、从消弧线圈控制器采用自由运行模式时，从消弧线圈控制器则转化为独立运行消弧线圈角色，无需考虑主消弧线圈情况，负责完成数据采集、参数估计、故障辨识、控制量计算、有源注入、动态跟踪和接地故障消失后可靠退出全周期工作。

技术总结
本发明提供一种配电网接地消弧线圈协同决策方法，所述的消弧线圈为主从式消弧线圈，所述的方法包括：步骤1：建立录波数据和消弧线圈动态特性指标的关系；步骤2：当检测到配电网接地故障时，求解接地故障时残流的有功分量与无功分量，确定所述消弧线圈有源补偿的参数整定值；步骤3：启动主、从消弧线圈状态评价，决策和分配主、从消弧线圈的电流补偿值；步骤4：启动主、从消弧线圈有功、无功注入控制，主从消弧线圈快速、稳定、协同控制；步骤5：当故障消失后，及时控制配电网接地残流动态全补偿消弧线圈可靠退出。解决全补偿消弧线圈的主从式消弧线圈的协同控制问题，适应配电网接地残流实时、动态和高效的运行要求。动态和高效的运行要求。动态和高效的运行要求。


技术研发人员：代子阔 范宇辰 史可鉴 王刚 田野 张新宇 赵志阳 徐静 丛岩 于浩 李飞 代东旭 陈丽娟 贾雅君 林江
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技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2022/3/8