文献综述

华北电力大学毕业设计（论文）文献综述

新型消弧接地补偿装置的MATLAB/ATP仿真研究

1. 前言

随着社会发展，电力系统的安全运行及供电的可靠性已显得越来越重要。长期以来，我国6~35kv的配电网大多采用中性点不接地运行方式。这种运行方式在单相接地时允许短时间带故障运行，因而大大提高了系统的供电可靠性。但随着城乡电网的扩大及电缆出线的增多，系统对地电容电流急剧增大，单相接地后流经故障点的电流较大，电弧不易熄灭，容易产生间歇性弧光接地过电压，同时由于电磁式电压互感器铁心饱和时容易引起谐振过电压，导致事故跳闸率明显上升。而在中性点装设消弧线圈，已不能很好的解决以上问题。消弧消谐选线及过电压保护装置越来越受到重视[1]。

当今中压电网发展迅速，延伸范围不断扩大，电缆线路日益增多，电容电流迅速增大。单相接地故障的诸多后续恶果更加突出。

用户越来越无法忍受即使非常短暂的断电，自动重合闸对那些商业和个人用户又特别有害，因为低于0. 5 s的断电也会对其他设备造成损坏，而接地故障的有效熄弧能够大大地限制短时间的停电次数

[2，3]

。

国内外正反两面的实践经验，充分说明采用优化谐振接地技术或小电流接地方式，限制单相接地故障电流的危害性，是中压电网中性点接地方式发展的总趋势。

新技术的研发、应用实践成果(微机接地保护装置、自动跟踪补偿装置)展示出优化谐振接地技术推广应用前景趋好。

近年来，自动补偿消弧装置已经在我国的配电网中得到了广泛的应用。这和目前配电网的高速发展有关。随着城区面积的不断扩大，配电网的规模也越来越大，再加上电缆线路的增多，使得系统电容电流的大小远远超过了规程的允许值。如还采取中性点不接地方式，一旦发生单相接地，由于接地电流很大，熄不了弧而引起弧光接地过电压，将危及系统的绝缘和可靠的供电。而老式的消弧线圈依靠手工计算电容电流及手动调整电感，已经无法适应现代电网运行的需要了，因而已经基本上被自动补偿消弧装置所替代[4-6]。自动补偿消弧装置能够在单相接地发生时，精确地补偿系统电容电流，有效地熄灭接地点处的电弧，不致因弧光接地过电压而发展成相间短路，引起线路跳闸，从而保证了配电网设备的安全和可的供电。而精确补偿的前提是系统电容电流的准确跟踪和精确测量，这是区别于老式消弧线圈的根本所在,也是各种类型的消弧装置的技术核心所在。

美国电力研究院(Electric Power Research Institute,简称EPRI)于1988年首先提出了定制电力技术(Custom Power,又称用户电力技术)的概念。定制电力技

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术所针对的主要对象是配电网的供电可靠性和供电质量两个方面，即将采用电力电子技术的静止型调节装置用于配电系统，以向用户提供增值的、达到用户所需可靠性水平和电能质量水平的电力

[7，8]

。

静止型调节装置是以大功率电力电子开关器件为基础，采用微处理器、光纤通信、数字信号处理等新技术的新型电气设备，如:配电同步补偿器( DSTATCOM)、动态电压恢复器( DVR)、有源滤波器( APF)、短路电流限制器(SCCL)、固态断路器( SSCB)、固态电源切换开关(SSTS)、固态电流限制器( SSCL)、统一电能质量调节器( UPQC)等[9]。

处于信息社会的现代高新技术产业及信息设备要求高可靠性及高动态品质的电能供应,复杂的控制装置在未来的电力系统运行中将会起到主要作用。在新世纪利用现代电力电子技术和计算机控制技术对电力系统参数进行综合调节控制，运用柔性输电及用户电力技术来改造传统的电力工业,使之更好地为现代社会服务是一个具有现实意义和极具发展潜力的工作,也是电力系统科技工作人员面临的重大课题和挑战。

2. 国内外研究现状综述

2.1 消弧线圈部分：

配电网新型接地运行方式：即当发生瞬时性单相接地故障时，利用自动跟踪的消弧线圈实现快速补偿，使故障因快速灭弧而自动解除，从而使系统继续正常运行而不停止供电;当发生非瞬时性单相接地故障时，能快速正确选出故障线路并跳闸，不影响其他非故障线路的正常运行。这就能使接地故障持续的时间限制在10秒内，因而仍可利用80％的避雷器作为过电压保护，使配电网的过电压水平降低到与低阻抗接地方式相同的水平。这就实现了一种新型的接地方式，即兼具消弧线圈接地与低阻抗接地两种接地方式的优点而避免了它们的缺点，是一种很有发展前途的接地方式[11]。

中性点灵活接地方式：以消弧线圈接地为基础，配一个可投切的中性点接地电阻，以达到补偿电容电流、降低过电压水平和实现接地故障检测的目的。在发生单相永久性接地故障后投入此电阻，人为增大故障点零序有功电流从而进行故障选线

[12]

[10]

。

变耦电抗法：在三相五柱式消弧线圈的基础上，改进其电容电流的调节方法，

即采用变耦电抗法来替代传统的晶闸管控制电抗器(TCR)，结构和控制简单，调节深度大，并且谐波含量大大减少

[13]

。

快速调匝式消弧线圈及接地选线一体化装置：主从式消弧线圈由主消弧线圈和从消弧线圈构成。主消弧线圈采用技术非常成熟的自动调匝式消弧线圈，可以实现预调节的功能。从消弧线圈采用TCR技术，设计成由相应晶闸管电子开关控制投切的多子电抗形式，各子电抗按二进制组合排列，起到故障后的随调功能 [15]。使消

2

[14]

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弧线圈补偿与选线一体化并协调控制时谐振接地电网的发展方向。

2.2 电能质量部分

FACTS技术和应用快速发展，提出一个FACTS技术的新定义:\是具有柔性控制能力以提高运行控制和安全防御、支持电力市场顺利营运的各种新型电力设备及其协调控制技术的交流输电系统”[16]。

DSTATCOM(Distribution Static synchronous compensator)，配电静止同步补偿器是柔性交流输电技术(FACTS)在配电网中应用的主要装置之一，它代表着现阶段电力系统无功补偿技术新的发展方向。

DSTATCOM的基木原理就是将自换相桥式电路通过电抗器或者直接并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。DSTATCOM能够快速连续地提供容性和感性无功功率，可以提高功率因数、克服三相不平衡、消除电压闪变和电压波动、抑止谐波污染等，实现适当的电压和无功功率控制，保障供电系统稳定、高效、优质地运行。

DSTATCOM典型的应用是对钢铁公司的电弧炉等非线性负荷进行补偿。具有响应速度快、无功―电压特性好、运行时不产生谐波污染、能有效抑制电压闪变等优势，可有效补偿电弧炉负荷对配电网的冲击，改善电能质量，并能提高生产效率，降低单位产品能耗，具有良好的经济效益

[17，18]

。

3. 总结

本文使用simulink中电力系统仿真工具箱，仿真在不同故障情况下的补偿效果。利用ATP仿真模型通过研究补偿装置投入时及消失后电网的特征，研究出相应的控制策略。

电力系统接地方式涉及电网的安全运行、供电可靠性、建设资金投入、用户安全等诸多重要问题，在专业技术方面也涉及很多领域，因此它是一个涉及技术经济方面、内容广泛的系统工程问题，也是国内外广大电气工作者多年来十分关注的课题之一。

4. 参考文献

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/r06v.html