變壓器負載可控的新型消弧線圈接地系統(tǒng)研究.pdf

1、本文在總結當前諧振接地系統(tǒng)研究現(xiàn)狀的基礎上，針對中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)存在的主要問題，重點從消弧線圈本體、即可調電抗器的結構和控制，諧振接地系統(tǒng)的自動調諧和單相接地故障選線三個方面展開研究。 現(xiàn)有的消弧線圈主體結構及控制方式均存在一定的缺陷，如電感不能快速連續(xù)調節(jié)或是諧波比較嚴重等，影響了消弧線圈的補償效果，使其應用受到一定的限制。針對這些問題，本文提出了一種新型的可調電抗原理及控制方法。這種新穎的電抗調節(jié)方法的基本原理是：使

2、用電壓型PWM逆變器作為變壓器二次側的負載，通過對負載電流的控制，可以實現(xiàn)變壓器一次側等效阻抗的任意調節(jié)。其核心是PWM逆變器的輸出電流對變壓器一次側電流的跟蹤控制，本文對逆變器及變壓器建立了整體的控制系統(tǒng)模型，推導了系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)及該控制方式下逆變器直流母線電壓的設計原則，并運用仿真工具分析了電流跟蹤的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能，提出了適用于本系統(tǒng)的電流跟蹤控制方法。通過采用變壓器二次側多繞組的結構，還可以大大提高可調電抗器的容量。實驗結果證

3、明該新型可調電抗器具備電感線性連續(xù)可調、響應速度快、諧波電流小的優(yōu)良性能，這也是消弧線圈補償裝置所追求的理想性能。 準確檢測電網(wǎng)對地電容是諧振接地系統(tǒng)有效補償?shù)幕A。注入變頻信號法具有不需要啟動電感調節(jié)裝置，不改變系統(tǒng)運行狀態(tài)，二次回路測量等諸多優(yōu)點，是目前應用較多的一種檢測方法。但中性點位移電壓的存在會影響注入信號的質量，同時給注入信號的相位判斷帶來困難。針對這些問題，結合變壓器負載可控型消弧線圈的結構特點，首次構建了電網(wǎng)不對

4、稱時注入信號的電路和控制系統(tǒng)模型?；趯刂颇Ｐ偷姆治?，提出了一種新的注入變頻信號的消弧線圈自動調諧方法：通過電壓前饋校正控制的引入，有效抑制了50Hz工頻電壓對注入信號的干擾，使得注入信號不受電網(wǎng)不對稱及中性點位移電壓的影響；提出以中性點注入信號電壓幅值最大做為新的諧振判據(jù)，有效提高了諧振狀態(tài)判斷的靈敏度和準確度。實驗結果證明，所提方法極大的提高了不對稱電網(wǎng)及中性點位移電壓異常升高系統(tǒng)的電容檢測精度，對各種形式的電網(wǎng)均具有良好的適應性

5、。 諧振接地電網(wǎng)的故障選線問題一直以來沒有得到很好的解決。本文在總結了諧振接地電網(wǎng)現(xiàn)有的選線方法及最新進展的基礎上，對應用廣泛的基于零序電流有功分量的選線方法進行了重點分析，論述了線路對地電容不平衡對零序有功電流方向的影響，以此提出了一種新的基于零序有功分量的選線方法。該方法以線路瞬時功率的直流分量作為零序有功判據(jù)，解決了傳統(tǒng)零序有功分量法信號小、檢測困難等問題；針對線路不平衡電流對零序有功方向辨別存在的干擾問題，提出利用零序電

6、流變化量與零序電壓變化量之間的相角作為輔助判據(jù)的解決方法，并提出了一種計算該相角的算法。 消弧線圈補償與選線一體化并協(xié)調控制是諧振接地電網(wǎng)的發(fā)展方向。結合本文提出的基于瞬時功率的直流分量的選線方法及變壓器負載可控型消弧線圈所具備的電阻調節(jié)特性，提出接地故障后微調消弧線圈等效電阻的控制方法，以增大故障線路的零序有功分量，使得故障特征更為明顯，有利于提高選線判據(jù)的準確性。仿真研究證明所提方法原理可行、實現(xiàn)簡單，對于高阻接地和線路不平

7、衡的情況，亦能準確選線。在補償電容電流的同時實現(xiàn)故障選線，構成了一體化的接地補償與保護裝置。 研制了一套800kVA變壓器負載可控型消弧線圈補償裝置，設計了基于DSP和CPLD微處理器的數(shù)字控制系統(tǒng)。對系統(tǒng)軟硬件設計方面的關鍵問題進行了研究，提出了多種實用的硬件改進方法和軟件優(yōu)化算法，包括PWM觸發(fā)脈沖抗干擾、開關噪聲抑制、緩沖電路設計以及提高電流跟蹤性能的核心控制算法等，理論分析和實測波形驗證了所提方法的有效性。 首次