基于零序电压柔性控制的配电网过电压抑制技术研究

基于零序电压柔性控制的配电网过电压抑制技术研究

皇甫武军1胡智鹏2佘彦杰3李幸汶4刘凯5

（1.3.5国网河南省电力公司洛阳供电公司河南洛阳471000；2.4河南宏博测控技术有限公司河南郑州450000）

摘要：配电网电磁式电压互感器饱和很有可能造成磁铁谐振的情况，从而形成过电压，并且会持续较多的时间。第一，相关工作人员要创建出基于零序电压柔性控制的铁磁谐振抑制的全新方式，主要是通过脉冲调制有源逆变向配电网传送零序电流，获取电网零序暂态能量，清除掉线路给地电容中不需要的电荷，抑制过电压，进而从根源上清除铁磁谐振；第二，给一配电网分频、基频的抑制采取验证。通过结果能够了解到，所采用的方式只需要传送进零序电流，迫使配电网摆脱磁谐振的情况，并抑制零序电压维持零的状态。

关键词：配电网；磁铁谐振；零序电压

配电网极有可能出现磁铁谐振的情况，在电磁式电压互感器当中所形成的饱和电流值和额定励磁电流相比，能够大百倍，因此极有可能导致TV高压熔断器发生熔丝断裂的情况，如果特别严重的话，会造成TV的彻底被损坏以及爆炸情况的发生。另外，铁磁谐振过压维持的时间较长，还极容易导致设备被破坏，更为严重的话还会造成大范围的停电。在我国，对智能电网创建的目标是希望其可以及时发现并避免事故的发生，要是万一出现事故的话，电网可以自动防止事故的运行。所以，提高对磁铁谐振的抑制研究非常的重要。

一配电网铁磁谐的抑制机理

通过铁磁谐振形成的机理，相关工作者可以运用零序电压柔性控制技术，往配电网里传送零序电流，并尽可能的让中性点电压保持在零的状态，获取暂态过程激励的零序能量，这样就能够给所获得的配电网分布电容当中的不需要的电荷创建泄放的渠道，从而防止非线性电感元件处于饱和的情况，这样一来就能从根本上抑制磁铁谐振，并全面清除零序过电压。

例如，我们可以设立系统三相对地参数对称，依次为配电网A、B、C三相电源电压；ro代表的是配电网单向对地的泄漏电阻；Co代表的是中性点位移电压；而Ii代表的是注入电流；互感器励磁电感分别用LA、LB、LC来表示。

把互感器高压侧的励磁电流用i=f（o）来表示，o代表的是磁通，如果高低压侧的绕组匝数依次用n1、n2来表示的话那么这三相绕组就能够用下面的公式表示出来：

N1f（o1）=n1ia-n2io

N1f（o2）=n1ib=n2io

N1f（o3）=n1ic=n1i3=n2io

在这组式子里，ia、ib、ic分别代表的是三相励磁电流。通过基尔霍夫定律，能够得出下面的公式：

CO（dE1/dt+dE2/dt+dE2/dt）+i1+i2+i3+1/ro（E1+E2+E3）=I1

由于E1+E2+E3=3uo，然后把N1f（o1）=n1ia-n2io；N1f（o2）=n1ib=n2io；N1f（o3）=n1ic=n1i3=n2io结合到CO（dE1/dt+dE2/dt+dE2/dt）+i1+i2+i3+1/ro（E1+E2+E3）=I1里，在经过整理后变成：3（duo/dt+n2/n1+uo）+f（o1）+f（o2）+f（o3）=II，因为n2/n1u0=io×Ro，然后将其和CO（dE1/dt+dE2/dt+dE2/dt）+i1+i2+i3+1/ro（E1+E2+E3）=I1进行结合，就能够得到下面的公式3[duo/dt+3n2uo/n2R+uo/ro]+f（o1）+f（o2）+f（o3）=Ii

这样一来，就能够了解到，如果更改所传输的零序电流值，那么Uo也会发生改变。所以，想要采用合理传送零序电流值，那么就要尽可能的让Uo保持在0的状态，这样一来就能够防止非线性电感元件处于饱和的情况，从而就可以抑制铁磁谐振的出现。

二配电网磁铁谐振过电压抑制实现

在中压配电网中性点和地之间对有源逆变装置进行安设，并对监测配电网母线中性点电压采取检测；如果中性点电压超过了10%相电压，那么就要给中性电压采取频谱分析；要是中性点电压的信号分频多于50%的话，那么配电网如果出现低频铁磁谐振的情况，就会造成配电网零序电压保持零的状态，这样的话就会导致配电网摆脱铁磁谐振；之后不再传输零序电流，让配电网保持稳定的运行。

如果中性点压频谱不能够符合分频铁磁谐振的判据，那么有源逆变装置就会往配电网传送零序测量电流信号，并运算配电网测量导纳：Yo=g+jB，如果电导不小于333us的话，而且电纳B不大于配电网运行电纳的0.5倍，那么配电网就会出现工频铁磁谐振的情况，然后往有源逆变装置传输零序电流，有效抑制铁磁谐振，这样的话就能够让配电网保持住平稳的运行。如果达不到要求的话，就会出现故障问题，那么相关工作人员就要进行及时的维修。

三仿真分析

3.1分频磁铁谐振抑制分析

选用合理的线路参数和激励，并让配电网出现分频铁磁谐振的情况，利用PWM有源逆变技术来传输零序电流，抑制铁磁谐振。在0.06s传输零序电流，让零序电压保持在零的状态，然后采取铁磁谐振抑制。

0.06s传送零序电流抑制铁磁谐振。在传送之前，配电网会保持分频谐振；在传输完电流以后，分频谐振就会被清除，三相电压就会处于正常的状态。

在对中性点电压采取频谱分析的时候，25Hz频率成分具有94.3%，配电网会出现低频铁磁谐振；有源逆变装置传输进电流抑制铁磁谐振以后，那么位移电压就变成零。

3.2基频铁磁谐振抑制分析

降低线路电容参数，运用同样的激励形式，让配电网出现基频铁磁谐振；在0.06s传输零序电流，并让零序电压保持零的状态，然后采取铁磁谐振抑制。

在0.06s传输零序电流，采取基频铁磁谐振抑制。在还没有传输电流的时候，配电网会保持基频谐振；在传输进电流以后，基频谐振就会被清除，三相电压就能够保持正常状态。

在还没有传输电流的时候，中性点电压位移会非常的高；工频谐振的状态下，如果频段能够达到10Hz到40Hz的范围，那么含量为1.8%，如果频段能够达到90Hz到260Hz的范围，那么含量为2.3%。如果有源逆变装置传输的频率是42Hz幅值，零序电流信号达到0.5A，那么配电网零序测量导纳就是Yo=（152+j8432）uS，而配电网零序测量导纳是Yo=（152+j8432）uS，也就是电导平时状态下的0.967倍，而电纳则是配电网平时状态下的0.176倍，这样的话就能够符合工频铁磁谐振的要求，而且配电网就会出现基频铁磁谐振。在有源逆变装置传输进电流以后，中性点位移电压就会保持在零的状态。

结束语

我们主要研究了基于零序电压柔性掌控下的铁磁谐振抑制方式。利用对零序电流的传输，来获取电网零序暂态能量，清除线路对地电容中不需要的电荷，让配电网能够运行平稳，从根源上清除铁磁谐振，然后创建出有关的铁磁谐振控制技术。通过仿真分析能够了解到，抑制铁磁谐振的方式，只需要少于20ms，就能够传输进零序电流，这样的话就能够尽可能的让配电网拜托铁磁谐振，抑制零序电压为零。该磁铁谐振抑制技术能够和三相不平衡电压抑制技术结合，并在有源逆变装置中完成，而且炒作简单、无需太多的经费，也不会对配电网的运行造成干扰。

参考文献：

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