一種配電網零序電壓柔性控制接地消弧裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種配電網零序電壓柔性控制接地消弧裝置。
【背景技術】
[0002]我國配電網一般采用中性點不直接接地、而是經消弧線圈或經電阻接地等中線點非有效接地的方式。配電網易發生單相接地故障，從而產生故障電弧，如電弧不能熄滅，會引起停電事故。
[0003]影響接地故障電弧消除的因素有:故障電流、間歇電弧過電壓(包括故障相電壓的恢復初速度、恢復時間與幅值)。故障電流越小，介質損傷越小，越有利于故障電弧消除；故障相電壓的恢復初速度越慢、恢復時間越長、幅值越小，越難重新擊穿絕緣介質，阻止電弧重燃，越有利于故障電弧消除。
[0004]傳統的單相接地故障電弧消除方式主要分為兩種:一種是通過預調式消弧線圈補償接地故障殘流，減小介質損耗，抑制發生故障相恢復電壓的上升速度，減低故障建弧率；一種是在發生接地故障時投切電阻增大系統的零序阻抗，減小故障電壓，促進故障電弧消除。但以上方式都只能補償故障點的無功殘流，不能補償有功電流，電弧消除效果具有局限性。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題，就是提供一種配電網零序電壓柔性控制接地消弧裝置，解決了配電網接地故障電流不能快速可靠抑制的難題，其可在配電網接地故障發生時，迅速向中性點注入零序電流，控制零序電壓，抑制故障點電壓到零，實現瞬時故障可靠消弧。
[0006]解決上述技術問題，本實用新型采用以下的技術方案:
[0007]—種配電網零序電壓柔性控制接地消弧裝置，其特征是包括:
[0008]—接地消弧裝置，包括依次電連接的整流電路、制動電路、逆變電路和輸出濾波器，整流電路和制動電路之間還并聯有一直流側電容；
[0009]—接地變壓器，原邊連接于所述配電網、副邊連接于所述接地消弧裝置的整流電路；
[0010]一消弧線圈，并聯于所述配電網中性點和地之間；
[0011]—注入變壓器，原邊連接于所述配電網中性點、副邊連接于所述接地消弧裝置的輸出濾波器；
[0012]一控制電路，包括分別與DSP控制器連接的第一信號處理電路、第二信號處理電路、控制計算機和驅動板，所述的信號處理電路還分別連接于所述的控制計算機，第一信號處理電路、第二信號處理電路分別用于接收配電網的電壓和電流值，驅動板用于驅動所述接地消弧裝置的逆變電路。
[0013]所述的整流電路為三相橋式不可控整流電路。
[0014]所述的直流側電容為多個相并聯的電容。
[0015]所述的制動電路由一 IGBT管和制動電阻串聯組成，控制器采用滯回電壓比較器，制動電阻的功率為所述逆變電路容量的一半。
[0016]所述的逆變電路為單相電壓型逆變器，其內部集成有兩個IGBT，IGBT與一個二極管反向并聯，逆變電路內置有一驅動模塊用以發出PWM脈沖控制IGBT的開通和關斷。
[0017]所述的輸出濾波器為LC并聯低通輸出濾波器。
[0018]所述的消弧線圈為離線可調式固定檔位消弧線圈。
[0019]與現有技術相比，本實用新型工具有如下優點:
[0020]本實用新型通過向中性點注入一個相位、幅值可控的零序電流，實現對零序電壓的控制，能夠有效地鉗制故障點電壓到零，抑制故障電流；且響應速度快、靈敏度高、造價低，可以實現瞬時接地故障快速、可靠滅弧。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的組成結構示意圖；
[0022]圖2為本實用新型直流側電容的連接示意圖；
[0023]圖3為本實用新型的控制流程圖。
[0024]圖中:1-整流電路，2-制動電路，3-逆變電路，4-輸出濾波器，5-接地變壓器，6-注入變壓器，7-消弧線圈，8-DSP控制器，9-驅動板，10-第一信號處理電路，11-第二信號處理電路，12-控制計算機，13-配電網。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖用實施例對本實用新型作進一步說明。
[0026]如圖1、2所示，本實用新型的配電網零序電壓柔性控制接地消弧裝置實施例，包括:一接地消弧裝置，其由依次電連接的整流電路1、制動電路2、逆變電路3和輸出濾波器4組成，整流電路I和制動電路2之間還并聯有一直流側電容；
[0027]—接地變壓器5，原邊三相的一端分別連接配電網13的三相、另一端則連接至配電網13中性點；副邊三相的一端為引出的中性點、另一端則分別連接至接地消弧裝置的整流電路I的三個輸入端；
[0028]一消弧線圈7，其兩端分別連接配電網13中性點和接地，也即與連接配電網中性點和接地點的線路并聯；
[0029]一注入變壓器6，原邊的兩端分別連接于配電網中性點和接地、副邊的兩端則連接接地消弧裝置輸出濾波器4的輸出端；
[0030]一控制電路，包括分別與一 DSP控制器8連接的第一信號處理電路10、第二信號處理電路11、控制計算機12和驅動板9，信號處理電路用于接收配電網13的電壓和電流值，驅動板9用于驅動接地消弧裝置的逆變電路3。
[0031]整流電路I為三相橋式不可控整流電路、直流側電容為多個相并聯的電容、制動電路2由一 IGBT管和制動電阻串聯組成，制動電路2的控制器采用滯回電壓比較器，制動電阻的功率為逆變電路容量的一半。
[0032]逆變電路3為單相電壓型逆變器，其內部集成有兩個IGBT，所述的IGBT與一二極管反向并聯，逆變電路內置有一驅動模塊用以發出PffM脈沖控制IGBT的開通和關斷；輸出濾波器4為LC并聯低通輸出濾波器、消弧線圈7為離線可調式固定檔位消弧線圈。
[0033]本裝置的注入變壓器位于配電網與接地消弧裝置之間，可將電網與本裝置進行電氣隔離，有利于逆變模塊的維護，同時也可以提高裝置的絕緣性能；消弧線圈和配電網的中性點與地線的連接電路相并聯，其功能是產生感性電流，補償故障電流中的無功分量，補償范圍約為故障電流的70% ;接地消弧裝置接于注入變壓器副邊，與消弧線圈配合，其功能是對消弧線圈補償后還存在的無功殘流、有功和諧波分量進行處理，補償范圍約為故障電流的30%。整流電路連接于接地變壓器的副邊，為逆變電路提供穩定的直流電壓，考慮到直流電容損壞時需要進行更換，并且減少裝置的成本，直流側電容采用多個電容并聯的方式，其連接方式如圖2所示；制動電路與直流側電容并聯用于抑制直流側電壓的抬升；控制電路包括信號處理電路、工業控制計算機、DSP控制器以及驅動板，在整個裝置中的功能是根據對電壓和電流的信號檢測，實時數據處理和判斷，然后發出相應的控制信號來實現整個系統的正常運行；逆變電路其內部集成了兩個IGBT管并與二極管反并聯，內置有驅動模塊，用以發出PffM脈沖控制IGBT管的開通和關斷，控制輸出電流幅值和相角；當逆變電路工作時，提供IGBT管的驅動電源及通斷信號，該方式能提升控制系統的工作效率，也有利于提高裝置硬件的穩定性，逆變電路接收來自控制電路的驅動信號，控制逆變器的通斷產生特定的工頻電流，經輸出濾波器濾波后通過注入變壓器注入配電網中性點。輸出濾波器采用LC并聯輸出濾波器，其主要作用是通低頻阻高頻。
[0034]本實用新型的原理過程:如圖3所示，首先連續測量配電網的三相電壓和零序電壓，當零序電壓大于15%相電壓時，判斷接地故障發生，比較三相電壓的大小，判斷電壓最低相為故障相，并測量故障相的電壓；消弧線圈通過產生感性電流，補償故障電流中一部分無功分量，其余的故障電流則由接地消弧裝置補償；接地消弧裝置的控制電路根據對電壓和電流的信號檢測，實時進行數據處理和判斷，然后發出相應的控制信號，產生逆變電路IGBT管的驅動脈沖，控制IGBT管的通斷產生逆變電流；逆變電流經濾波電路濾波后通過注入變壓器注入配電網中性點，抑制故障點電壓到零，達到消弧的目的。
【主權項】
1.一種配電網零序電壓柔性控制接地消弧裝置，其特征是包括: 一接地消弧裝置，包括依次電連接的整流電路、制動電路、逆變電路和輸出濾波器，整流電路和制動電路之間還并聯有一直流側電容； 一接地變壓器，原邊連接于所述配電網、副邊連接于所述接地消弧裝置的整流電路； 一消弧線圈，并聯于所述配電網中性點和地之間； 一注入變壓器，原邊連接于所述配電網中性點、副邊連接于所述接地消弧裝置的輸出濾波器； 一控制電路，包括分別與DSP控制器連接的第一信號處理電路、第二信號處理電路、控制計算機和驅動板，所述的信號處理電路還分別連接于所述的控制計算機，第一信號處理電路、第二信號處理電路分別用于接收配電網的電壓和電流值，驅動板用于驅動所述接地消弧裝置的逆變電路。2.根據權利要求1所述的配電網零序電壓柔性控制接地消弧裝置，其特征是:所述的整流電路為三相橋式不可控整流電路。3.根據權利要求1所述的配電網零序電壓柔性控制接地消弧裝置，其特征是:所述的直流側電容為多個相并聯的電容。4.根據權利要求1所述的配電網零序電壓柔性控制接地消弧裝置，其特征是:所述的制動電路由一 IGBT管和制動電阻串聯組成，控制器采用滯回電壓比較器，制動電阻的功率為所述逆變電路容量的一半。5.根據權利要求1所述的配電網零序電壓柔性控制接地消弧裝置，其特征是:所述的逆變電路為單相電壓型逆變器，其內部集成有兩個IGBT，IGBT與一個二極管反向并聯，逆變電路內置有一驅動模塊用以發出PWM脈沖控制IGBT的開通和關斷。6.根據權利要求1所述的配電網零序電壓柔性控制接地消弧裝置，其特征是:所述的輸出濾波器為LC并聯低通輸出濾波器。7.根據權利要求1所述的配電網零序電壓柔性控制接地消弧裝置，其特征是:所述的消弧線圈為離線可調式固定檔位消弧線圈。
【專利摘要】一種配電網零序電壓柔性控制接地消弧裝置，包括一接地消弧裝置，其包括依次電連接的整流電路、制動電路、逆變電路和輸出濾波器，整流電路和制動電路之間還并聯有一直流側電容；一接地變壓器，原邊連接于所述配電網、副邊連接于所述接地消弧裝置的整流電路；一消弧線圈，并聯于所述配電網中性點和地之間；一注入變壓器，原邊連接于所述配電網中性點、副邊連接于所述接地消弧裝置的輸出濾波器；還包括一控制電路用于驅動所述接地消弧裝置的逆變電路。本實用新型通過向中性點注入一個相位、幅值可控的零序電流，實現對零序電壓的控制，能夠有效地鉗制故障點電壓到零，抑制故障電流；且響應速度快、靈敏度高、造價低。
【IPC分類】H02H9/08
【公開號】CN204905858
【申請號】CN201520577089
【發明人】陳銳, 陳迅, 翁洪杰, 孫聞, 盛超, 趙兵, 曾祥君, 王文, 周豐, 王奕, 張俊峰, 唐釀, 朱良合, 張毅超, 吳曉宇, 羅運松, 趙艷軍, 張健
【申請人】廣東電網有限責任公司電力科學研究院
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年8月3日