電力電子擾動技術研究

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[摘要]我國的中壓配電網大多使用中性點非有效接地的運行方式，最近幾年來配電網規模不斷擴大，使得電網饋線數量顯著增加，線路對地電容電流也隨之增大，一旦有單相接地故障電弧產生便很難自熄，并且產生的過電壓也比較高，可能會對健全相帶來危害，引起兩相短路。對于這種情況，可以使用自動調諧消弧線圈來補償故障電流，為配電網正常運行提供保障。以電力電子擾動技術系統為研究對象，試分析對地電容檢測方法。

[關鍵詞]電力電子擾動技術；對地電容；檢測方法

我國具有覆蓋面積極大、數量極多的配網，因為其承擔著推動國民經濟發展的重要責任，因此要特別重視自身的安全性與可靠性，尤其是對中性點的處理，更是會對配電網可靠供電產生直接的影響。而中性點接地有小電流接地與大電流接地2種運行方式，其中小電流接地又有一種消弧線圈接地方式，消弧線圈對于諧振接地系統來說可以補償對地電容電流，限制電弧電壓，避免電弧重燃，同時其還可以用于測試對地電容，針對中性點位移電壓的變化來確定諧振點。

1提出與分析方法

基本原理、實施方案:本文所提及的消弧線圈主要是指預調式消弧線圈，在電網工作正常的時候，消弧線圈將阻尼電阻并聯或串聯在一起，通過對中性點位移進行限制來避免過電壓過高，而在故障狀態下，電力電子開關會迅速從阻尼電阻中推出。針對電力電子開關預調式消弧線圈，可以使用心得方法檢測對地電容。見圖1，可以對電力電子開關工作狀態進行控制，實現阻尼電阻的短時退出，這時產生的電流與電壓具有豐富的頻率成分，利用這些擾動電壓與擾動電流信號，再結合以電力電子套懂技術為基礎的諧波阻抗測量法，便可以測出用于進行消弧線圈自調諧的對地電容。提取擾動電壓與擾動電流信號:控制電力電子開關的工作狀態，等效地短時退出阻尼電阻，將會產生可以被控制的擾動電壓與電流信號，擾動電壓信號（在串聯阻尼下）、擾動電流信號（在并聯阻尼下）是背景疊加的信號，可以使用相鄰周波相減法進行提取。諧波抗阻測量:從故障分析理論可知，若電力電子開關狀態發生瞬時改變，便相當于有源系統有上一個陶冬電流、電壓信號短時疊加，利用這些信號可以獲得多個頻率下有源系統的等效阻抗。計算對地電容:同樣是基于故障分析理論，可知系統故障狀態相當于等效的系統穩定狀態與額外故障狀態，穩定狀態指的是電力電子開關的原有工作狀態，控制開關所產生的擾動電流與電壓則相當于系統額外故障狀態。為了減少誤差的出現，本研究僅取擾動電壓和擾動電流中具有8倍以下頻率的諧波分量，可計算出系統的諧波阻抗。確定擾動持續時間:只有擾動電壓和擾動電流信號完整才能確保諧波阻抗測量結果準確，若要計算諧波阻抗，擾動電壓與擾動電流波形應具有兩部分組成，其一為電力電子開關的工作狀態改變時間段、電力電子開關的工作狀態恢復后擾動電壓與擾動電流波形的衰減時間，前者可以直接通過測量得到，后者則需要通過計算才能獲得。優化檢測結果:電力電子開關兩端產生的信號所具有的頻率成分非常豐富，每一個成分均能相應地計算出對地電容，而其中部分頻率成分下有較低的電壓與電流，會給對地電容測量結果帶來誤差，因此每一個頻次的計算結果都要優化，以便使對地電容值盡可能低精確。

2確定關鍵參數

系統零序回路具有非常類似線性的特點，并且向回路中施加的激勵與響應彼此之間也有著線性關系，換言之，擾動電流響應中的所有頻率成分都會在線性關系的影響下因擾動電壓激勵頻率成分的變化而發生變化。雖然理論上對地電容測量結果不會受到電力電子開關的觸發角與中性點位移電壓變化的影響而出現誤差，但是現實中還是應該進一步肯定觸發角與中性點位移電壓這兩項關鍵性參數。首先，就電力電子開關的觸發角而言，若是觸發角過大，便會導致擾動電壓、擾動電流信號變弱，難以被檢測到；若是觸發角過小，所使用的元器件便要具有更大的容量，過大的擾動還會使系統電能質量惡化，影響消弧線圈的運行。對于這種情況，可以先以較大的觸發角導通，若擾動過于微弱再調節觸發角，逐漸增大擾動，直至被檢測到。一般而言，觸發角達到175°擾動便可以被準確測得。其次，就中心點位移電壓而言，應該確定中心點的最小位移電壓，而這一指標取決于電力電子開關的維持電流，換言之，若是位移電壓足夠大，便可以使流經電力電子開關的電流高于自身維持電流。電力電子開關額定電壓可以從系統允許的最大中性點位移電壓計算得出，一般情況下，在系統正常運行的前提下，諧振接地系統的中心點位移電壓最大值=系統額定相電壓*15%。

3結語

電力電子擾動技術所產生的擾動電壓信號與擾動電流信號可以用于測定系統諧波抗阻，再結合電力電子開關的觸發角、中心點位移電壓等關鍵參數，可以實現對對地電容的準確檢測。上述對此進行了簡單介紹，以供參考。

【參考文獻】

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作者:李幫家 單位:杭州得誠電力科技股份有限公司