信號(hào)注入法在有源配電網(wǎng)保護(hù)與控制中的綜合應(yīng)用.pdf

1、有源配電網(wǎng)能充分利用分布式發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)揮其對(duì)配電網(wǎng)的積極作用，節(jié)省電力系統(tǒng)的整體投資，滿足用戶對(duì)電能日益增長(zhǎng)的需要，是未來(lái)配電網(wǎng)發(fā)展的方向。在有源配電網(wǎng)中，分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行會(huì)帶來(lái)一系列問(wèn)題，孤島(Islanding)就是其中之一。孤島運(yùn)行時(shí)，供電電壓和頻率得不到保障，線路繼續(xù)帶電會(huì)影響故障電弧的熄滅、重合閘動(dòng)作，危害事故處理人員的人身安全等，所以有源配電網(wǎng)中必須配備孤島保護(hù)，以在系統(tǒng)出現(xiàn)孤島運(yùn)行后將分布式電源從電網(wǎng)中切除。在有源

2、配電網(wǎng)中，消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償，即跟蹤實(shí)際電網(wǎng)電容電流的大小，實(shí)時(shí)調(diào)整消弧線圈的電感，使系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障后，消弧線圈產(chǎn)生的感性電流能夠完全補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)地電容產(chǎn)生的容性電流，使接地點(diǎn)電流減小，利于接地點(diǎn)電弧的自行熄滅，降低故障的危害程度，是保證電網(wǎng)可靠運(yùn)行的一種重要技術(shù)措施。單相接地故障選線，即在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，盡快找出故障線路，在進(jìn)行必要的負(fù)荷轉(zhuǎn)移后，人為地將接地設(shè)備從系統(tǒng)中切除，能防止故障引起的過(guò)電壓危害系統(tǒng)絕緣，引發(fā)更為

3、嚴(yán)重的短路故障，是減少故障損失，提高配電網(wǎng)供電可靠性和用戶滿意度的一種主要技術(shù)措施。
　　 目前，已提出多種孤島保護(hù)方法，其中的載波孤島保護(hù)方法，易于實(shí)現(xiàn)，對(duì)分布式電源輸出電能質(zhì)量影響較小，且適用于分布式電源高度滲透的有源配電網(wǎng)，有很好的應(yīng)用前景，但保護(hù)可靠性較差，存在誤動(dòng)和拒動(dòng)的可能，離實(shí)用化還有一定距離，因此，研究出一種檢測(cè)盲區(qū)小、實(shí)用性能高的基于注入信號(hào)的孤島保護(hù)方法，對(duì)有源配電網(wǎng)的發(fā)展有著重要的意義。傳統(tǒng)配電網(wǎng)中的系統(tǒng)對(duì)

4、地電容檢測(cè)方法均可適用于有源配電網(wǎng)，其中的信號(hào)注入法應(yīng)用較為廣泛，但實(shí)用效果卻不太理想，存在測(cè)量精度較差和操作較復(fù)雜的缺點(diǎn)，有待進(jìn)一步研究。傳統(tǒng)配電網(wǎng)中的單相接地故障選線方法，除了基于負(fù)序分量的方法外，均適用于有源配電網(wǎng)，其中信號(hào)注入法的應(yīng)用最為廣泛，但從實(shí)用的情況來(lái)看，選線準(zhǔn)確率還比較低，因此，研究出一種新的方法，提高選線準(zhǔn)確率是有待進(jìn)一步研究的課題。另一方面，采用信號(hào)注入法實(shí)現(xiàn)孤島保護(hù)、系統(tǒng)對(duì)地電容檢測(cè)和單相接地選線，都需要從系統(tǒng)母

5、線側(cè)向系統(tǒng)注入信號(hào)，這使得將孤島保護(hù)、消弧線圈跟蹤補(bǔ)償和單相接地故障選線裝置一體化綜合設(shè)計(jì)成為可能，這樣不僅可以減少硬件設(shè)備、節(jié)約成本，還可以避免注入信號(hào)相互干擾、優(yōu)化各自的工作性能，而注入信號(hào)類型與頻率的選擇、注入與檢測(cè)方式、綜合利用算法則是需要深入研究的問(wèn)題。
　　 本文探討利用信號(hào)注入法實(shí)現(xiàn)孤島保護(hù)、系統(tǒng)對(duì)地電容檢測(cè)與單相接地選線，提高孤島保護(hù)、接地選線可靠性與系統(tǒng)對(duì)地電容檢測(cè)的精確度；研究信號(hào)注入方法的綜合利用，以簡(jiǎn)化系

6、統(tǒng)構(gòu)成，減少成本。具體的研究工作主要有：
　　 (1)提出將孤島保護(hù)、消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償和單相接地故障選線裝置一體化綜合設(shè)計(jì)，不僅可以減少硬件設(shè)備、簡(jiǎn)化裝置接線，而且便于不同技術(shù)、功能之間的相互配合，從而獲得優(yōu)化的工作性能。
　　 (2)提出了載波閉鎖式孤島保護(hù)方案。在過(guò)/欠壓保護(hù)和過(guò)/欠頻保護(hù)的基礎(chǔ)上增加載波閉鎖措施，提高保護(hù)靈敏度和可靠性，減小檢測(cè)盲區(qū)，并針對(duì)母線孤島時(shí)保護(hù)拒動(dòng)的情況，提出檢測(cè)母線孤島并停發(fā)載波信號(hào)

7、的措施。該保護(hù)方案靈敏度高、檢測(cè)速度快、簡(jiǎn)單方便、易于實(shí)現(xiàn)、對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量負(fù)面影響小，而且適用于不同并網(wǎng)形式的分布式發(fā)電系統(tǒng)。
　　 (3)提出了一種注入恒流信號(hào)的系統(tǒng)對(duì)地電容檢測(cè)、計(jì)算方法。利用消弧線圈內(nèi)置電壓互感器向系統(tǒng)注入一恒流恒頻信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)中性點(diǎn)信號(hào)電壓，直接計(jì)算出系統(tǒng)對(duì)地電容，為實(shí)現(xiàn)消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)於嘶A(chǔ)。該方法不需要對(duì)消弧線圈本身進(jìn)行操作、不需要對(duì)信號(hào)源進(jìn)行任何調(diào)節(jié)，操作方便、計(jì)算準(zhǔn)確、響應(yīng)速度快、不會(huì)對(duì)

8、系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。利用上述方法計(jì)算系統(tǒng)對(duì)地電容的同時(shí)，還可以計(jì)算出系統(tǒng)的對(duì)地絕緣電阻，求出系統(tǒng)自身的阻尼率，進(jìn)而用于系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)視。
　　 (4)提出了一種注入方波信號(hào)的諧振接地系統(tǒng)單相接地故障選線方法。通過(guò)從故障相TV向系統(tǒng)注入一特定頻率的恒流方波信號(hào)，探測(cè)各支路零序電流，并分析其基波與三次諧波電流幅值之間的關(guān)系來(lái)選擇故障線路。該方法具有較強(qiáng)的排除系統(tǒng)對(duì)地電容影響的能力，大大提高了檢測(cè)精度，在系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障時(shí)

9、，仍有較高的選線準(zhǔn)確率，而且只需檢測(cè)各線路自身的零序電流即可判斷是否為故障線路，具有“自具”特點(diǎn)。
　　 (5)提出了方波信號(hào)的頻率選取方法，這是利用注入方波信號(hào)法實(shí)現(xiàn)故障選線的關(guān)鍵和前提?？紤]配電網(wǎng)的要求，設(shè)計(jì)了信號(hào)發(fā)生裝置，產(chǎn)生恒流基波和三次諧波信號(hào)，且做到和配電網(wǎng)互不影響，使所提出選線方法的實(shí)際應(yīng)用成為可能；提出了能夠方便消除工頻及各次諧波干擾而靈敏、精確地檢測(cè)出注入信號(hào)的信號(hào)處理方法，為進(jìn)行準(zhǔn)確的故障選線打下了基礎(chǔ)。

10、r>　　 (6)綜合考慮所提出的載波閉鎖式孤島保護(hù)、注入恒流信號(hào)的系統(tǒng)對(duì)地電容檢測(cè)方法和注入方波信號(hào)的單相接地故障選線方法，提出了信號(hào)注入法綜合應(yīng)用方案，通過(guò)選擇可共用的注入信號(hào)方式、類型和頻率，同時(shí)滿足三種功能的需要，達(dá)到信號(hào)注入法綜合應(yīng)用的目的。這樣，可避免注入信號(hào)相互干擾，影響各自的工作性能，且能降低成本，減少對(duì)配電網(wǎng)計(jì)量、檢測(cè)等的影響。
　　 (7)論證了利用消弧線圈內(nèi)置電壓互感器注入信號(hào)，實(shí)現(xiàn)孤島保護(hù)和單相接地故障選

11、線的可行性，以及注入方波信號(hào)的可共用性，確定了共用信號(hào)方式、類型和頻率；設(shè)計(jì)了一體化裝置，孤島保護(hù)所用的注入信號(hào)源，選線功能所采用的注入信號(hào)源、檢測(cè)主機(jī)等和計(jì)算對(duì)地電容所用的信號(hào)源、檢測(cè)主機(jī)均為同一裝置，在該裝置內(nèi)幾種功能配合完成，并在分布式電源并網(wǎng)處安裝有孤島保護(hù)檢測(cè)及控制主機(jī)，且對(duì)裝置各組成部分的功能進(jìn)行了介紹；最后，對(duì)裝置各部分的工作流程進(jìn)行了說(shuō)明。
　　 本文提出的載波閉鎖式孤島保護(hù)、注入恒流信號(hào)的系統(tǒng)對(duì)地電容檢測(cè)方法和