計及配電網(wǎng)線路阻抗影響的自適應(yīng)接地故障消弧控制策略

涂春鳴，侯玉超，郭 祺，姜 飛，黃澤鈞，姚 鵬

（1. 國家電能變換與控制工程技術(shù)研究中心（湖南大學(xué)）,湖南省 長沙市 410082；2. 長沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院,湖南省 長沙市 410082；3. 珠海萬力達(dá)電氣自動化有限公司,廣東省 珠海市 519000）

0 引言

配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變、隨機性故障頻發(fā),其中約70%以上的故障為瞬時性接地故障［1］。為提高系統(tǒng)供電可靠性,中壓配電網(wǎng)一般采用小電流接地方式,包括中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地等形式［2-3］。但隨著配電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大以及電纜線路的大量使用,單相接地故障電流劇增,故障點電弧難以自行熄滅。

接地故障電弧熄滅的主要影響因素包括接地故障電流和間歇性弧光過電壓［4-5］。配電網(wǎng)接地故障消弧方法按補償裝置可分為有源消弧法和無源消弧法［6］。消弧線圈和消弧柜［7-9］作為無源消弧裝置廣泛應(yīng)用于配電網(wǎng),但存在消弧線圈無法實現(xiàn)故障電流全補償、消弧柜接地投運時沖擊電流大等問題。文獻(xiàn)［10-12］提出連續(xù)可調(diào)阻抗接地消弧裝置,通過調(diào)節(jié)消弧線圈或磁控電抗器阻抗,實現(xiàn)接地故障容性電流全補償,但其無法補償有功及諧波分量。文獻(xiàn)［13-15］提出有源電流消弧方法以實現(xiàn)接地故障電流全補償。文獻(xiàn)［13］提出一種主從式二次側(cè)調(diào)感的零殘流消弧線圈,主消弧線圈補償大部分容性電流,從消弧線圈通過有源逆變器補償殘余容性電流、有功電流和諧波電流。文獻(xiàn)［14］研制了三相五柱式消弧線圈,其采用可控硅調(diào)節(jié)二次電感電流,實現(xiàn)配電網(wǎng)對地電容電流的自動跟蹤補償。文獻(xiàn)［15］提出基于級聯(lián)H 橋變流器的分相電流消弧方法,其采用母線電壓計算消弧電流而無須故障選相。但現(xiàn)有的有源電流消弧方法都需通過測量母線電壓或相電壓以及線路對地參數(shù)計算出所需的補償電流,若對地參數(shù)測量不準(zhǔn)確,會導(dǎo)致接地故障殘流較大。文獻(xiàn)［16-19］提出了基于零序電壓柔性控制的配電網(wǎng)接地故障消弧與保護新原理,通過控制零序電壓,可抑制間歇性故障電流或消除三相不平衡,且該方法采用雙閉環(huán)控制可無須測量線路對地參數(shù)。然而,在低阻接地時,受線路阻抗和負(fù)載電流的影響,電壓消弧方法可能會故導(dǎo)致障點殘流增大,電弧難以熄滅。

為解決現(xiàn)有電流消弧法與電壓消弧法的不足,文獻(xiàn)［20］提出一種改進有源電壓消弧算法,可將低阻接地故障電流限制在安全范圍內(nèi),但安全范圍會受線路參數(shù)的影響而變化。文獻(xiàn)［21］提出計及線路參數(shù)影響的電壓消弧算法,其可較為精確地控制故障點電壓為零而實現(xiàn)消弧,但該算法仍需計算線路對地參數(shù)。文獻(xiàn)［22-23］提出可適應(yīng)線路參數(shù)變化的綜合柔性消弧方法,分別以接地電阻［22］和零序電壓［23］作為控制切換條件。高阻接地時,采用電壓消弧法；低阻接地時,采用電流消弧法。綜合柔性消弧法雖在一定程度上規(guī)避了電壓、電流消弧的不足,但存在切換控制復(fù)雜、切換暫態(tài)沖擊大等問題。

基于以上問題,本文提出一種自適應(yīng)有源消弧方法。首先,分析了現(xiàn)有電壓消弧方法受線路阻抗和接地電阻大小的影響機理。其次,通過對比配電網(wǎng)接地故障電流完全消弧與未完全消弧時線路特征參量的差異,提出將故障相負(fù)荷電流與線路電流差量轉(zhuǎn)換為故障點殘壓補償量,以抵消線路壓降對電壓消弧的影響。該方法可自適應(yīng)線路參數(shù)的變化,且可將故障點電壓精確抑制為0。通過分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,證明控制策略對線路參數(shù)變化具有較強的適應(yīng)性。最后,通過MATLAB/Simulink 仿真以及RT-LAB 硬件在環(huán)實驗,驗證了所提消弧控制策略的可靠性與可行性。

1 柔性消弧的基本原理

1.1 含消弧變流器的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)有配電網(wǎng)有源消弧變流器（arc suppression converter,ASC）包括中性點注入式［19］和三相母線直掛式［15］。三相直掛式結(jié)構(gòu)具有功能多樣、設(shè)備利用率高等優(yōu)勢,在電網(wǎng)正常時,ASC 注入容性無功補償電流；在電網(wǎng)接地故障時,ASC 注入感性消弧電流。ASC 主要以全橋和級聯(lián)結(jié)構(gòu)為主,含三相直掛式ASC 的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。ASC 采用星形連接且中性點接地,可使三相橋臂獨立運行。

圖1 含ASC 的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of distribution network with ASC

圖中:E˙a、E˙b、E˙c為三相電源電壓,U˙a、U˙b、U˙c為母線三相相電壓,U˙0為中性點電壓,U˙f為故障點電壓；I˙zx（x=a,b,c）為變流器三相注入電流,I˙lx為ASC并網(wǎng)點出口端三相線路電流,I˙cnx為第n條線路三相線路對地電流,I˙Lnx為第n條線路三相負(fù)載電流,I˙f為接地故障電流；Znx為第n條線路三相線路阻抗,C0nx和r0nx分別為第n條線路三相線路對地電容和電阻,Rf為接地電阻；ka、kb、kc為變流器三相高壓開關(guān)。

為簡化分析,將ASC 等效為受控電流源,并假設(shè)A 相發(fā)生單相接地故障。由于故障電流只在對地回路中流通,負(fù)載電流基本不受接地故障的影響,等效電路如圖2 所示。圖中:Y0m為非故障饋線對地零序總導(dǎo)納；Y0n為故障饋線對地零序總導(dǎo)納；Z為故障饋線母線至故障點的線路阻抗；U˙*f為故障點的故障前電壓。

圖2 含ASC 的配電網(wǎng)等效電路圖Fig.2 Equivalent circuit diagram of distribution network with ASC

1.2 有源電壓消弧的基本原理

有源電壓消弧原理是通過注入消弧電流控制故障點電壓為0。由于配電網(wǎng)接地故障點難以確定,電壓消弧法一般控制故障相母線處電壓為0,則故障相母線電壓滿足式（1）。

受配電網(wǎng)線路阻抗影響,線路阻抗壓降ΔU˙Z約為:

由式（10）可知,有源電壓消弧后的故障點殘流受故障相負(fù)載電流、接地電阻和母線至故障點阻抗大小的影響。以配電網(wǎng)負(fù)載電流為定量（實際取值以后文仿真為例）,分別給出故障點殘壓幅值與接地電阻和故障距離的關(guān)系、故障點殘流幅值與接地電阻和故障距離的關(guān)系,如圖3 所示。

圖3 接地故障點殘壓、殘流關(guān)系圖Fig.3 Relationship between residual voltage and residual current at grounding fault point

從圖3 中看出,在接地電阻較小、故障距離較遠(yuǎn)時,配電網(wǎng)故障點電壓無法精確控制為0,故障點殘流較大；在接地電阻較大、故障距離較近時,故障點電壓雖然不為0,但因接地電阻阻值較大使得故障點殘流較小。接地電阻具有隨機性且隨接地時間往往存在演變過程,故低阻故障殘流大將限制電壓消弧方法的應(yīng)用,而減小電壓消弧時故障殘流的本質(zhì)是精確控制故障點電壓接近于0。

2 自適應(yīng)有源消弧方法

2.1 自適應(yīng)有源消弧的基本原理

配電網(wǎng)發(fā)生接地故障以后,非故障相對地電容電流經(jīng)故障相接地點流經(jīng)網(wǎng)側(cè)而形成回路,配電網(wǎng)零序電壓及零序電流發(fā)生變化。此時,ASC 可采用單相注入、兩相注入和三相注入方式［15］補償接地故障電流,本文將以單相注入消弧電流方式為例,分析配電網(wǎng)線路特征參量。

根據(jù)式（10）,傳統(tǒng)電壓消弧方法受線路阻抗和負(fù)載電流影響,ASC 注入消弧電流后,故障點會存在故障殘流。其等效控制配電網(wǎng)母線電壓為0,故障電流流動路徑如圖4（a）所示。此時,故障相電壓較低導(dǎo)致故障相對地電容電流較小,則故障相線路電流為:

從圖4 可以看出,當(dāng)故障點電流完全消弧與未完全消弧時,故障相線路電流存在明顯的特征差異。

圖4 故障電流流動圖Fig.4 Diagram of fault current flow

故障后,故障點電壓可表示為:

觀察式（15）可以發(fā)現(xiàn),若能夠消除I˙la與I˙La之間的偏差（即I˙la=I˙La）,則可以使故障點殘壓為0,實現(xiàn)故障點完全消弧?；谶@種思想,本文通過在電壓參考值處增加殘壓補償環(huán)路來消除線路阻抗壓降對消弧帶來的不利影響。其等效原理如圖4（b）所示,利用殘壓補償量抵消線路壓降。

在控制系統(tǒng)中,I˙la與I˙La的差量可利用比例-積分（PI）或比例-諧振（PR）控制器實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)追蹤。為簡化控制器設(shè)計,本文以PI 控制器為例進行分析。將線路電流控制差量經(jīng)過PI 控制器轉(zhuǎn)化為故障殘壓量,如式（16）所示。

由式（17）知,要求解中性點電壓參考值,需通過互感器檢測故障相電源電壓的負(fù)值-E˙a、線路電流I˙la以及求解出故障相負(fù)荷總電流I˙La。

由于線路阻抗遠(yuǎn)小于對地參數(shù)阻抗,配電網(wǎng)對地電容電流的計算可近似忽略線路阻抗影響［15］。故配電網(wǎng)故障前,線路電流滿足式（18）。

式中:U˙01為故障前中性點電壓；I˙la1、I˙lb1、I˙lc1為故障前三相線路電流；I˙ca1、I˙cb1、I˙cc1為故障前三相對地電容電流；Ya、Yb、Yc為三相線路對地導(dǎo)納。

配電網(wǎng)接地故障大多為瞬時性和間接性故障［16］,且通過相關(guān)仿真與實驗發(fā)現(xiàn),柔性消弧往往可以在1 個工頻周期內(nèi)將故障電流抑制為0［15-16,18］,故在消弧期間可忽略負(fù)荷電流的波動。配電網(wǎng)故障后,線路電流滿足式（19）。

當(dāng)B、C 相發(fā)生接地故障時,同理可以求出對應(yīng)故障相的負(fù)荷總電流,這里不再贅述。

由式（21）、式（23）可得,只需通過檢測故障前后各相線路電流和中性點電壓即可求出故障相負(fù)荷總電流。再將式（23）代入式（17）,即可求出中性點電壓參考值。從式（23）和式（17）的參考值計算結(jié)果看出,自適應(yīng)消弧控制中未用到線路對地參數(shù),因此,該控制方法不涉及對地參數(shù)測量。

2.2 控制策略分析

2.2.1 消弧裝置整體控制策略

仿真中ASC 采用級聯(lián)結(jié)構(gòu),主要實現(xiàn)2 種功能:1）電網(wǎng)正常時,ASC 處于無功補償模式；2）接地故障時,ASC 處于柔性消弧模式。系統(tǒng)整體控制框圖如圖5 所示,包括子模塊均壓環(huán)控制、無功電流計算、故障殘壓補償控制、消弧外環(huán)電壓控制、消弧內(nèi)

圖5 整體控制框圖Fig.5 Overall control block diagram

1）無功補償模式。當(dāng)檢測中性點電壓幅值小于閾值U0ref時,ASC 處于無功補償模式。均壓環(huán)節(jié)采用PI 控制,主要用于維持子模塊直流電容電壓穩(wěn)定,防止因H 橋自身損耗而引起直流電壓跌落。無功電流計算模塊采用瞬時無功理論,得到各相無功補償電流參考值。內(nèi)環(huán)電流采用PI 控制,使ASC輸出電流跟蹤無功電流參考值。

2）柔性消弧模式。當(dāng)檢測中性點電壓幅值大于U0ref時,ASC 切換至柔性消弧模式。首先,檢測各相線路電流；根據(jù)式（20）、式（21）、式（23）選相并計算故障相負(fù)載電流I˙Lφ,I˙Lφ與故障相線路電流I˙lφ作差,經(jīng)PI 控制得到消弧殘壓補償量ΔU˙f,將ΔU˙f疊加到消弧電壓外環(huán)并經(jīng)PI 控制器得到消弧電流參考值I˙*z。得到I˙*z后,理論上可以控制ASC 任意一相進行消弧,但因故障相并網(wǎng)點電壓接近于0,導(dǎo)致實際運行中很難維持故障相ASC 正常運行。因此,本文在仿真中選擇非故障相中的一相注入消弧電流。

2.2.2 控制策略穩(wěn)定性分析

為避免線路對地參數(shù)測量誤差對消弧效果的影響,較多文獻(xiàn)采用雙閉環(huán)控制方法［18-19］,并對其控制參數(shù)設(shè)計和穩(wěn)定性進行了詳細(xì)分析。本文在計及線路阻抗影響下,通過增加殘壓補償環(huán)節(jié)對雙外環(huán)參考值進行修正,其等效控制框圖如圖6 所示。為簡化控制器參數(shù)設(shè)計,本文采用PI 控制器對控制方法的穩(wěn)定性進行分析。

圖6 消弧等效控制框圖Fig.6 Equivalent control block diagram of arc suppression

圖6 中:GPI1、GPI2、GPI3為PI 控制器傳遞函數(shù)；Kpwm為逆變器比例系數(shù)；Gs為逆變器輸出電壓與注入電流間的傳遞函數(shù)；Geq為注入電流與零序電壓間的傳遞函數(shù)；G0為零序電壓與對地電容電流間的傳遞函數(shù)；GL為系統(tǒng)電壓與負(fù)荷電流間的傳遞函數(shù)?？刂葡到y(tǒng)的傳遞函數(shù)為:

式中:Gs=1/(sL+Geq),Geq=ZafZbZc/(ZafZb+ZafZc+ZbZc),G0=ZaZbZc/ZaZb+ZaZc+ZbZc,Zaf=r0aRf/(r0a+Rf+sC0ar0aRf),Zx=r0x/(1 +sC0xr0x)+rZ+sLZ；r0x、C0x分別為x相對地電阻和電容；L為濾波電感。

傳遞函數(shù)中的系統(tǒng)參數(shù)見附錄A 表A1,控制器參數(shù)可根據(jù)根軌跡圖［19］或主導(dǎo)極點法［24］設(shè)置,但通常需大量試湊。本文結(jié)合根軌跡圖和試湊法得到各PI 控制器仿真參數(shù)為Kp3=0.017 5,Ki3=50；Kp2=0.2,Ki2=300；Kp1=5,Ki1=40 000。文獻(xiàn)［19］已驗證雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,故本文主要驗證增加殘壓環(huán)后控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。附錄A 圖A1、圖A2分別給出不同接地電阻和不同故障距離時系統(tǒng)的波特圖。從圖中看出,接地電阻和故障距離變化時,系統(tǒng)的相角裕度基本維持在60°左右,系統(tǒng)穩(wěn)定性好且對線路參數(shù)變化具有較強的適應(yīng)性。

3 自適應(yīng)有源消弧基本流程及方案對比

3.1 自適應(yīng)有源消弧的基本流程

由式（20）可知,當(dāng)配電網(wǎng)未發(fā)生接地故障時,線路電流變化量為0；當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生接地故障時,故障相線路電流變化量遠(yuǎn)大于非故障相,且根據(jù)KCL定律,故障相電流變化量與非故障相電流變化量相位相反。因此,式（20）可作為配電網(wǎng)故障感知、故障選相的判斷條件。

自適應(yīng)有源消弧流程如附錄A 圖A3 所示。首先根據(jù)零序電壓和線路電流,判斷是否發(fā)生故障。配電網(wǎng)未發(fā)生故障時,ASC 處于無功補償模式。配電網(wǎng)發(fā)生接地故障后,結(jié)合式（20）、式（21）、式（23）進行故障選相并計算故障相負(fù)載電流I˙Lφ,經(jīng)非故障相ASC 橋臂注入消弧參考電流。經(jīng)短暫延時后,減小注入電流以判斷故障是否消除。根據(jù)電路齊性定理:在線性電路中,當(dāng)激勵電流減小時,響應(yīng)的零序電壓也將同比例減小,判定故障消除,否則故障未消除。若故障消除,配電網(wǎng)恢復(fù)正常運行；若故障未消除,判定為永久性故障,選出故障線路并隔離。

3.2 消弧方案對比

結(jié)合上述分析,將本文所提控制策略與文獻(xiàn)［9,15,19,21-22］所提消弧方法在不同接地情況下進行對比,結(jié)果如表1 所示。故障相接地法投運時沖擊電流較大,有可能威脅人身、設(shè)備安全；有源電流消弧方法不僅需要測量對地參數(shù),且存在高阻接地故障消弧時間長的問題；有源電壓消弧方法雖不用測量對地參數(shù),但在低阻接地時,可能受線路阻抗影響而導(dǎo)致故障殘流較大；改進電壓消弧方法雖然適用于低阻接地,但需要測量對地參數(shù)；綜合消弧方法雖可規(guī)避有源電壓和電流消弧方法的不足,但該方法存在嚴(yán)重的暫態(tài)切換問題。然而,本文所提控制方法相對于現(xiàn)有消弧方法都具有明顯優(yōu)勢。

表1 消弧方法對比Table 1 Comparison of arc suppression methods

4 仿真與實驗驗證

4.1 仿真分析

為驗證本文所提有源電壓消弧方法的有效性,在MATLAB/Simulink 仿真環(huán)境中搭建了10 kV 配電網(wǎng)仿真模型,仿真參數(shù)如附錄A 表A1 所示。

4.1.1 負(fù)載電流計算驗證

為驗證負(fù)荷電流的計算精度,結(jié)合附錄A 表A1分別對不同接地電阻情況進行計算驗證,結(jié)果見表A2。負(fù)荷電阻RL=77 Ω、負(fù)荷電感LL=0.25 H 時,實際故障相負(fù)荷電流I˙*La為68.94∠-43.67°A；當(dāng)接地電阻分別為1 000 Ω、100 Ω、5 Ω 時,負(fù)荷電流計算值 為 68.99∠-43.66° A、68.96∠-43.68° A、68.97∠-43.69° A。RL=50 Ω、LL=0.15 H 時,I˙*La為105.19∠-39.95° A；當(dāng)接地電阻分別為1 000 Ω、100 Ω、5 Ω時,負(fù)荷電流計算值為105.25∠-39.96°A、105.21∠-39.98° A、105.24∠-39.97° A。從附錄A 表A2 看出,接地電阻大小對負(fù)荷電流計算幾乎無影響,且負(fù)荷電流計算的精確度較高。

4.1.2 自適應(yīng)有源消弧方法驗證

為驗證本文所提控制策略的優(yōu)越性和可靠性,結(jié)合附錄A 表A1 仿真參數(shù),進行傳統(tǒng)有源電壓消弧方法（即不加殘壓補償環(huán)）和自適應(yīng)有源電壓消弧方法仿真對比,如附錄A 圖A4 至圖A6 所示。假設(shè)配電網(wǎng)A 相在0.1 s 發(fā)生接地故障,為對比消弧效果,ASC 的B 相橋臂在0.3 s 注入消弧電流。在0.3～0.4 s,ASC 采用傳統(tǒng)電壓消弧控制策略；在0.4～0.5 s,ASC 采用自適應(yīng)消弧控制策略。

附錄A 圖A4 為Rf=1 000 Ω 時仿真波形,在0.1～0.2 s,ASC 處于無功補償模式,系統(tǒng)電壓E˙a與系統(tǒng)電流I˙sa處于同相位；在0.2 s,配電網(wǎng)發(fā)生接地故障,中相點電壓U˙0為1 180 V,故障點電流I˙f為7.45 A；在0.3～0.4 s,ASC 采用傳統(tǒng)電壓消弧控制方法,故障點殘壓為760 V,故障點殘流為0.76 A；在0.4～0.5 s 采用自適應(yīng)消弧控制方法,故障點殘壓為60 V,故障點殘流為0.06 A。

附錄A 圖A5 為Rf=100 Ω 時的仿真波形,在0.1～0.2 s,ASC 處于無功補償模式,系統(tǒng)電壓E˙a與系統(tǒng)電流I˙sa處于同相位；在0.2 s,配電網(wǎng)發(fā)生接地故障,中相點電壓U˙0為6 220 V,故障點電流I˙f為40.7 A；在0.3～0.4 s,ASC 采用傳統(tǒng)電壓消弧控制方法,故障點殘壓為680 V,故障點殘流為6.8 A；在0.4～0.5 s 采用自適應(yīng)消弧控制方法,故障點殘壓為15 V,故障點殘流為0.15 A。

附錄A 圖A6 為Rf=5 Ω 時的仿真波形,在0.1～0.2 s,ASC 處于無功補償模式,系統(tǒng)電壓E˙a與系統(tǒng)電流I˙sa處于同相位；在0.2 s,配電網(wǎng)發(fā)生接地故障,中性點電壓U˙0為7 604 V,故障點電流I˙f為49.8 A；在0.3～0.4 s,ASC 采用傳統(tǒng)電壓消弧控制方法,故障點殘壓為238 V,故障點殘流為47.6 A；在0.4～0.5 s 采用自適應(yīng)消弧控制方法,故障點殘壓為2.2 V,故障點殘流為0.45 A。

為進一步驗證配電網(wǎng)三相對地參數(shù)不平衡工況下自適應(yīng)消弧控制方法的有效性,分別取A、B、C 三相對地參數(shù)為7、9、8 μF,其他仿真參數(shù)與附錄A 表A1保持一致,仿真波形如附錄A 圖A7 所示。從圖A7中看出,在配電網(wǎng)正常運行時,受線路對地參數(shù)不平衡影響,配電網(wǎng)中性點電壓為560 V。當(dāng)采用傳統(tǒng)電壓消弧方法時,Rf=1 000 Ω 接地故障情況下,故障電流由8.0 A 減小至0.88 A；Rf=100 Ω 接地故障情況下,故障電流由45.5A 減小至7.0 A；Rf=5 Ω 接地故障情況下,故障電流由58.9 A 減小至48.8 A。因此,傳統(tǒng)電壓消弧依然存在高阻接地時消弧效果較好、低阻接地時消弧效果較差的問題。當(dāng)采用自適應(yīng)消弧方法時,Rf=1 000 Ω 接地故障情況下,故障電流減小至0.06 A；Rf=100 Ω 接地故障情況下,故障電流減小至0.15 A；Rf=5 Ω 接地故障情況下,故障電流減小至0.5 A。因此,在三相對地參數(shù)不平衡工況下,自適應(yīng)消弧對低阻和高阻接地故障依然具有良好的消弧效果。

4.2 實驗分析

基于以上仿真模型,搭建了RT-LAB 硬件在環(huán)實驗平臺。主電路仿真模型位于主控制器中,外部控制選擇DSP28335 控制器,實驗參數(shù)與附錄A表A1 保持一致。

附錄A 圖A8至圖A10分別為Rf=1 000、100、5 Ω時的實驗波形。從實驗波形看出,在電網(wǎng)正常運行時,電網(wǎng)電源電壓與網(wǎng)側(cè)輸出電流同相位。在發(fā)生接地故障且未進行消弧時,配電網(wǎng)中性點電壓發(fā)生偏移,且接地故障電流隨接地電阻減小而增大。當(dāng)采用傳統(tǒng)電壓消弧時,Rf=1 000 Ω 接地故障情況下,故障電流減小至1 A 左右；Rf=100 Ω 和Rf=5 Ω接地故障情況下,故障殘流較大,消弧效果差。當(dāng)采用自適應(yīng)電壓消弧時,任何接地故障情況下,故障電流都接近于0。因此,充分證明自適應(yīng)消弧方法對接地參數(shù)變化具有良好的適應(yīng)性。

5 結(jié)語

本文通過分析配電網(wǎng)接地故障電流完全消弧與未完全消弧時線路特征參量的差異,提出一種自適應(yīng)有源消弧控制方法,得出如下結(jié)論:

1）本文所提自適應(yīng)消弧控制策略,對于任何接地故障情況,都可將故障點電壓抑制為0,有效防止故障點電弧重燃；

2）該控制策略無須測量線路對地參數(shù),具有消弧效果好、控制算法易于實現(xiàn)等優(yōu)勢；

3）通過分析控制系統(tǒng)穩(wěn)定性,證明控制方法對不同故障距離和故障電阻都具有較強的適應(yīng)性和可靠性。

在本文研究的基礎(chǔ)上將進一步解析電網(wǎng)諧波、負(fù)載電流波動等對所提控制方法的影響。由于實驗條件限制,所提控制方法未能進行實物平臺驗證。下一步將搭建配電網(wǎng)接地故障調(diào)控測試平臺,開展更加細(xì)致的實驗驗證。

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