團(tuán)隊介紹

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。先后多項主持國家自然科學(xué)基金項目、國家863重大專項子課題、國家電網(wǎng)與南方電網(wǎng)科技項目，曾獲國家技術(shù)發(fā)明獎1項、省部級科技獎勵多項。

李廣，碩士研究生，主要研究領(lǐng)域為配電網(wǎng)故障檢測。

徐丙垠，博士，教授，主要研究領(lǐng)域為電力線路故障監(jiān)測、配電網(wǎng)自動化、電力物聯(lián)網(wǎng)。先后主持多項國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、國家863重大專項課題、國家電網(wǎng)與南方電網(wǎng)科技項目，曾獲國家技術(shù)發(fā)明獎2項、省部級科技獎勵10余項。

導(dǎo)語

系統(tǒng)對地電容的準(zhǔn)確測量是消弧線圈容量配置、補(bǔ)償度調(diào)整與故障點殘流控制等技術(shù)的基礎(chǔ)。已有各種測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，屬于主動測量技術(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)信息測量系統(tǒng)對地電容的方法，不需要外加任何專用設(shè)備或調(diào)整現(xiàn)有設(shè)備運行狀態(tài)，屬于被動測量技術(shù)，精度高、安全性好。

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

研究背景

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

以消弧線圈為例，如若對地電容測量不準(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)致接地故障點殘流過大影響熄弧效果或者欠補(bǔ)償運行，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)對地電容測量方法，如信號注入法、偏置法、中性點阻抗法等，需要注入特定信號、在某相或中性點附加阻抗或者改變消弧線圈失諧度，屬于主動測量技術(shù)。該類技術(shù)需要外加專用設(shè)備或調(diào)整現(xiàn)有設(shè)備運行狀態(tài)，測量精度也需進(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)電氣量對系統(tǒng)對地電容進(jìn)行測量。本文方法可作為一種輔助測量手段，用以驗證、提升已有方法的測量精度；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

單相接地故障時，系統(tǒng)暫態(tài)過程是一個在故障點虛擬電源激勵下的零狀態(tài)響應(yīng)，而故障點電弧熄滅后，系統(tǒng)暫態(tài)過程是一個非零狀態(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)對地電容以及系統(tǒng)等效電阻有關(guān)，與故障點狀態(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)電氣量計算系統(tǒng)對地電容。

圖1 不同失諧度條件下熄弧前后零序電壓、電流對比

本文利用諧振接地系統(tǒng)單相接地故障等效電路，對接地故障熄弧后的母線零序電壓、中性點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地電容電流測量方法，并對該方法的誤差進(jìn)行了分析。

結(jié)論

在諧振接地系統(tǒng)中，單相接地的故障點熄弧后，母線零序電壓與中性點電流等電氣量是逐漸衰減的正弦信號，且其諧振頻率不同于工頻?？梢酝ㄟ^測量該過程的諧振頻率、衰減因子等參數(shù)，計算得到系統(tǒng)失諧度，結(jié)合補(bǔ)償電感參數(shù)或中性點電流，即可得到系統(tǒng)對地電容或系統(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)信息測量諧振接地系統(tǒng)的對地電容[J]。電工技術(shù)學(xué)報，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)接地電容測量方法。中國電工技術(shù)學(xué)報，2020，35（7）：1521-1528。