團(tuán)隊(duì)介紹

薛永端，博士，教授，主要從事配電網(wǎng)接地方式與接地故障保護(hù)的理論研究與技術(shù)應(yīng)用工作。先后多項(xiàng)主持國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家863重大專項(xiàng)子課題、國家電網(wǎng)與南方電網(wǎng)科技項(xiàng)目，曾獲國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)1項(xiàng)、省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)多項(xiàng)。

李廣，碩士研究生，主要研究領(lǐng)域?yàn)榕潆娋W(wǎng)故障檢測(cè)。

徐丙垠，博士，教授，主要研究領(lǐng)域?yàn)殡娏€路故障監(jiān)測(cè)、配電網(wǎng)自動(dòng)化、電力物聯(lián)網(wǎng)。先后主持多項(xiàng)國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家863重大專項(xiàng)課題、國家電網(wǎng)與南方電網(wǎng)科技項(xiàng)目，曾獲國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)2項(xiàng)、省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)10余項(xiàng)。

導(dǎo)語

系統(tǒng)對(duì)地電容的準(zhǔn)確測(cè)量是消弧線圈容量配置、補(bǔ)償度調(diào)整與故障點(diǎn)殘流控制等技術(shù)的基礎(chǔ)。已有各種測(cè)量方法均需要附加阻抗、改變消弧線圈失諧度或者注入特定信號(hào)，屬于主動(dòng)測(cè)量技術(shù)。

本文提出一種利用接地故障熄弧后系統(tǒng)恢復(fù)過程中暫態(tài)信息測(cè)量系統(tǒng)對(duì)地電容的方法，不需要外加任何專用設(shè)備或調(diào)整現(xiàn)有設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，屬于被動(dòng)測(cè)量技術(shù)，精度高、安全性好。

以切機(jī)與切負(fù)荷擾動(dòng)為例，大量仿真結(jié)果表明，該方法能以很高的準(zhǔn)確率完成擾動(dòng)源位置的定位,對(duì)其他類型擾動(dòng)定位也有重要的借鑒意義。

研究背景

諧振接地（中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地）系統(tǒng)中對(duì)地電容（即系統(tǒng)對(duì)地電容電流）的精確測(cè)量，是消弧線圈容量配置、補(bǔ)償度調(diào)整與故障點(diǎn)殘流控制等技術(shù)的基礎(chǔ)，對(duì)諧波治理、保護(hù)動(dòng)作、故障檢測(cè)、無功補(bǔ)償、過電壓防護(hù)等也有影響。

以消弧線圈為例，如若對(duì)地電容測(cè)量不準(zhǔn)確，可能使消弧線圈容量配置不合理、失諧度過大或過小，進(jìn)一步導(dǎo)致接地故障點(diǎn)殘流過大影響熄弧效果或者欠補(bǔ)償運(yùn)行，也可能產(chǎn)生諧振或拍頻等現(xiàn)象引起較為嚴(yán)重的過電壓，加重故障危害程度。

論文所解決的問題及意義

已有系統(tǒng)對(duì)地電容測(cè)量方法，如信號(hào)注入法、偏置法、中性點(diǎn)阻抗法等，需要注入特定信號(hào)、在某相或中性點(diǎn)附加阻抗或者改變消弧線圈失諧度，屬于主動(dòng)測(cè)量技術(shù)。該類技術(shù)需要外加專用設(shè)備或調(diào)整現(xiàn)有設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，測(cè)量精度也需進(jìn)一步提高。

本文方法不增添專用電容電流測(cè)量設(shè)備，僅依靠已有電壓互感器或電流互感器，依據(jù)接地故障熄弧后的暫態(tài)電氣量對(duì)系統(tǒng)對(duì)地電容進(jìn)行測(cè)量。本文方法可作為一種輔助測(cè)量手段，用以驗(yàn)證、提升已有方法的測(cè)量精度；另一方面，其可為消弧線圈的校正提供反饋信息，使消弧線圈的補(bǔ)償工作由過去的開環(huán)控制改為閉環(huán)控制。

論文方法及創(chuàng)新點(diǎn)

單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)暫態(tài)過程是一個(gè)在故障點(diǎn)虛擬電源激勵(lì)下的零狀態(tài)響應(yīng)，而故障點(diǎn)電弧熄滅后，系統(tǒng)暫態(tài)過程是一個(gè)非零狀態(tài)下的零輸入響應(yīng)，且熄弧后的暫態(tài)過程僅和補(bǔ)償電感（含消弧線圈電感、接地變電感、主變電感）、系統(tǒng)對(duì)地電容以及系統(tǒng)等效電阻有關(guān)，與故障點(diǎn)狀態(tài)（如過渡電阻大小、電弧穩(wěn)定程度等）無關(guān)，即熄弧后的暫態(tài)過程可反映消弧線圈電感值與系統(tǒng)對(duì)地電容值之間的約束關(guān)系。因此，在消弧線圈電感值已知的情況下，可以根據(jù)熄弧后暫態(tài)電氣量計(jì)算系統(tǒng)對(duì)地電容。

圖1 不同失諧度條件下熄弧前后零序電壓、電流對(duì)比

本文利用諧振接地系統(tǒng)單相接地故障等效電路，對(duì)接地故障熄弧后的母線零序電壓、中性點(diǎn)電流等電氣量的暫態(tài)特征進(jìn)行分析，給出暫態(tài)諧振頻率、衰減因子等參數(shù)與系統(tǒng)失諧度間的約束關(guān)系，據(jù)此提出一種利用熄弧后電氣量特征的對(duì)地電容電流測(cè)量方法，并對(duì)該方法的誤差進(jìn)行了分析。

結(jié)論

在諧振接地系統(tǒng)中，單相接地的故障點(diǎn)熄弧后，母線零序電壓與中性點(diǎn)電流等電氣量是逐漸衰減的正弦信號(hào)，且其諧振頻率不同于工頻?？梢酝ㄟ^測(cè)量該過程的諧振頻率、衰減因子等參數(shù)，計(jì)算得到系統(tǒng)失諧度，結(jié)合補(bǔ)償電感參數(shù)或中性點(diǎn)電流，即可得到系統(tǒng)對(duì)地電容或系統(tǒng)電容電流大小。

引用本文

薛永端，李廣，徐丙垠。利用熄弧后暫態(tài)信息測(cè)量諧振接地系統(tǒng)的對(duì)地電容[J]。電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2020，35（7）：1521-1528。薛永端，李光，徐炳銀。基于滅弧后瞬態(tài)信息的諧振接地系統(tǒng)接地電容測(cè)量方法。中國電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2020，35（7）：1521-1528。