本發(fā)明涉及一種消弧線圈接地補(bǔ)償裝置，屬于配電系統(tǒng)接地消弧補(bǔ)償裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在小接地電流的電網(wǎng)系統(tǒng)中，消弧線圈的作用是當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，消弧線圈提供的電感電流與故障點(diǎn)流過的系統(tǒng)對(duì)地電容電流相位相差180度，相互補(bǔ)償，使得故障點(diǎn)電流降至弧光自熄電流以下，達(dá)到滅弧的目的，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大，維護(hù)了系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

常規(guī)預(yù)調(diào)式自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈多數(shù)采用在系統(tǒng)正常運(yùn)行中通過調(diào)節(jié)消弧線圈電感引起的中性點(diǎn)位移電壓與流過消弧線圈的電流的變化計(jì)算系統(tǒng)對(duì)地電容電流，然后調(diào)節(jié)消弧線圈感抗使其與系統(tǒng)對(duì)地電容容抗相近，以便在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)補(bǔ)償接地電容電流，使接地點(diǎn)殘流小于弧光自熄電流。因而正常運(yùn)行時(shí)消弧線圈與系統(tǒng)對(duì)地電容處于接近串聯(lián)諧振狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致中性點(diǎn)位移電壓升高。所以，預(yù)調(diào)式消弧線圈通常采用串接阻尼電阻的方式來降低中性點(diǎn)位移電壓。為避免在系統(tǒng)接地時(shí)影響消弧線圈輸出電流以及防止阻尼電阻發(fā)熱燒毀，需在阻尼電阻兩端并聯(lián)開關(guān)或可控硅，在系統(tǒng)接地時(shí)短接阻尼電阻。

如系統(tǒng)固有的不平衡電壓過高，預(yù)調(diào)式消弧線圈投入后會(huì)使中性點(diǎn)位移電壓進(jìn)一步升高，造成系統(tǒng)三相電壓嚴(yán)重不平衡，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。

隨調(diào)式消弧線圈是采用在正常運(yùn)行中調(diào)節(jié)消弧線圈感抗使其遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)，在系統(tǒng)接地后再迅速調(diào)節(jié)消弧線圈感抗、使其接近系統(tǒng)容抗的方式來避免中性點(diǎn)位移電壓升高，但由于這種調(diào)節(jié)方式是接地后調(diào)節(jié)，消弧線圈不能及時(shí)輸出補(bǔ)償電流，電流輸出慢導(dǎo)致接地起始瞬間補(bǔ)償不到位，接地點(diǎn)電流過大，補(bǔ)償效果差，易引發(fā)弧光過電壓等事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種消弧線圈接地補(bǔ)償裝置，既可即時(shí)、快速輸出補(bǔ)償電流，又克服了預(yù)調(diào)式消弧線圈運(yùn)行中中性點(diǎn)電壓升高和隨調(diào)式消弧線圈電流輸出慢、補(bǔ)償效果差的問題，同時(shí)還取消了阻尼電阻，使得裝置體積減小，節(jié)省造價(jià)，并避免了阻尼電阻帶來的發(fā)熱及損耗，特別適用于配電系統(tǒng)不平衡電壓較高的場合。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種消弧線圈接地補(bǔ)償裝置，包括與中性點(diǎn)連接的消弧線圈xl(中性點(diǎn)可以通過接地變壓器引出或者為系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn))，消弧線圈xl上連接有控制消弧線圈xl是否接入的智能開關(guān)，當(dāng)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)智能開關(guān)處于斷開狀態(tài)；當(dāng)配電系統(tǒng)因單相接地或鐵磁諧振引起的中性點(diǎn)電壓u0升高超過限值后，智能開關(guān)自動(dòng)閉合將消弧線圈xl接地；當(dāng)中性點(diǎn)電壓u0降低到限值以下時(shí)，智能開關(guān)自動(dòng)斷開，消弧線圈xl恢復(fù)到不接地狀態(tài)。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：智能開關(guān)包括智能開關(guān)組kz、與中性點(diǎn)連接且與消弧線圈xl和智能開關(guān)組kz并聯(lián)設(shè)置的中性點(diǎn)接地開關(guān)kd，智能開關(guān)組kz和中性點(diǎn)接地開關(guān)kd接地；智能開關(guān)組kz和中性點(diǎn)接地開關(guān)kd上連接有實(shí)時(shí)監(jiān)測中性點(diǎn)電壓u0、系統(tǒng)不平衡電壓e0和中性點(diǎn)接地開關(guān)kd回路電流i0的控制電路，控制電路在采集完成系統(tǒng)不平衡電壓e0后，控制中性點(diǎn)接地開關(guān)kd短暫閉合以測量回路電流i0，然后斷開中性點(diǎn)接地開關(guān)kd；當(dāng)中性點(diǎn)電壓u0超過限值后，智能開關(guān)組kz自動(dòng)閉合，當(dāng)故障消失中性點(diǎn)電壓u0降低到限值以下時(shí)，智能開關(guān)組kz自動(dòng)斷開。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：控制電路包括與中性點(diǎn)接地開關(guān)kd連接的用于測得系統(tǒng)不平衡電壓e0和中性點(diǎn)電壓u0的控制裝置、與中性點(diǎn)接地開關(guān)kd連接的用于檢測中性點(diǎn)接地開關(guān)kd回路電流i0的電流互感器lh1，電流互感器lh1接地且與控制裝置連接。中性點(diǎn)接地開關(guān)kd的作用是在電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行中測量、計(jì)算系統(tǒng)對(duì)地電容容抗和電容電流，即：中性點(diǎn)接地開關(guān)kd在斷開狀態(tài)下，控制裝置通過其自帶的中性點(diǎn)電壓互感器或母線電壓互感器可測得系統(tǒng)不平衡電壓e0，然后自動(dòng)控制裝置控制中性點(diǎn)接地開關(guān)kd閉合并通過電流互感器lh1測得中性點(diǎn)接地電流i0，用公式求得系統(tǒng)對(duì)地電容容抗。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：智能開關(guān)組kz的接地線路上還設(shè)置有用于檢測消弧線圈xl電流的電流互感器，電流互感器接地并與控制裝置連接，中性點(diǎn)還可以連接用于測量中性點(diǎn)電壓u0的電壓互感器t1，電壓互感器t1與控制裝置連接(中性點(diǎn)電壓u0也可以來自系統(tǒng)側(cè)電壓互感器)。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：中性點(diǎn)接地開關(guān)kd為經(jīng)自耦、雙圈或多圈線圈耦合的二次開關(guān)kp，電流互感器lh1與二次開關(guān)kp的線圈的主繞組或副繞組串聯(lián)。主繞組為中性點(diǎn)接地開關(guān)kd的主電氣接點(diǎn)，副繞組接二次開關(guān)kp。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：經(jīng)耦合而成的線圈為變壓器、互感器或電抗器。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：中性點(diǎn)接地開關(guān)kd通過串接限流裝置xr接地，限流裝置xr主要用于防止在中性點(diǎn)接地開關(guān)kd閉合的同時(shí)突發(fā)的單相接地引起的電流過大的問題；當(dāng)中性點(diǎn)接地開關(guān)kd為二次開關(guān)kp時(shí)，二次開關(guān)kp的耦合線圈的主繞組或副繞組通過串接限流裝置xr接地，耦合線圈主繞組串接限流裝置xr作為接地開關(guān)kd的主電氣接點(diǎn)，副繞組接二次開關(guān)kp；或者耦合線圈主繞組為中性點(diǎn)接地開關(guān)kd的主電氣接點(diǎn)，副繞組串接限流裝置xr接二次開關(guān)kp。耦合線圈的主繞組或副繞組串接電流互感器lh1。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：限流裝置xr為電阻、電容、電感的任一種或多種。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：中性點(diǎn)接地開關(guān)kd為電力電子開關(guān)或機(jī)械開關(guān)。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：二次開關(guān)kp為電力電子開關(guān)或機(jī)械開關(guān)。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得的技術(shù)進(jìn)步是：本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了消弧線圈既可即時(shí)、快速輸出補(bǔ)償電流的目標(biāo)，又克服了預(yù)調(diào)式消弧線圈運(yùn)行中中性點(diǎn)電壓升高和隨調(diào)式消弧線圈電流輸出慢、補(bǔ)償效果差的問題，解決了中小電流過大的難題；同時(shí)還取消了阻尼電阻，無需使用阻尼電阻降壓，使得裝置體積減小，節(jié)省工程造價(jià)，并避免了阻尼電阻帶來的發(fā)熱及損耗，有效降低損耗，特別適用于系統(tǒng)不平衡電壓較高的場合。

消弧線圈xl與中性點(diǎn)接地開關(guān)kd并聯(lián)方式，二者并聯(lián)配合，當(dāng)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)接地開關(guān)kd、智能開關(guān)組kz均處于斷開狀態(tài)，此時(shí)控制裝置通過零序電壓互感器可以測得系統(tǒng)不平衡電壓e0。其中零序電壓互感器的電壓信號(hào)來自系統(tǒng)側(cè)或裝設(shè)于中性點(diǎn)用于檢測中性點(diǎn)電壓u0的電壓互感器，控制裝置控制中性點(diǎn)接地開關(guān)kd(或二次開關(guān)kp)的定時(shí)短時(shí)閉合可測得系統(tǒng)回路電流i0，按照等值電路圖6或圖7即可計(jì)算出系統(tǒng)對(duì)地容抗和電容電流。其中圖6與圖7的區(qū)別在于圖6中性點(diǎn)接地開關(guān)kd(或二次開關(guān)kp)阻抗xr＝0，通過公式即可計(jì)算出系統(tǒng)對(duì)地容抗和電容電流，控制裝置根據(jù)計(jì)算出的容抗調(diào)整消弧線圈xl進(jìn)入設(shè)定的補(bǔ)償狀態(tài)，以備電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)快速輸出電感電流。

中性點(diǎn)接地開關(guān)kd串接限流裝置xr(xr可為電阻、電容、電感等限流器件，任一種或多種)是為了防止在中性點(diǎn)接地開關(guān)kd閉合時(shí)系統(tǒng)突發(fā)單相接地導(dǎo)致電流過大現(xiàn)象發(fā)生。

消弧線圈xl上連接有控制消弧線圈xl是否接入的智能開關(guān)組kz，當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地或鐵磁諧振故障導(dǎo)致中性點(diǎn)電壓升高過限時(shí)，智能開關(guān)組kz自動(dòng)閉合將消弧線圈xl接地。在故障消失后中性點(diǎn)電壓低于限值時(shí)智能開關(guān)組kz自動(dòng)斷開，消弧線圈xl恢復(fù)到不接地狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了預(yù)調(diào)式消弧線圈即時(shí)、快速輸出補(bǔ)償電流的目的，而在正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)因?yàn)橄【€圈xl的使用使位移電壓升高，解決了預(yù)調(diào)式消弧線圈中性點(diǎn)位移電壓高和隨調(diào)式消弧線圈電流輸出慢、補(bǔ)償效果差的問題；同時(shí)還取消了阻尼電阻，使得裝置體積減小，節(jié)省造價(jià)，并避免了阻尼電阻帶來的發(fā)熱及損耗。

智能開關(guān)組kz串接消弧線圈xl方式，智能開關(guān)組kz隨時(shí)監(jiān)測中性點(diǎn)電壓u0，在中性點(diǎn)電壓u0超過限值(系統(tǒng)接地或諧振)后智能開關(guān)組kz自動(dòng)閉合，并將消弧線圈xl直接接地。此時(shí)，如為系統(tǒng)諧振引起的中性點(diǎn)電壓u0升高，則在消弧線圈xl投入后系統(tǒng)參數(shù)變化破壞諧振條件，諧振自行消失，中性點(diǎn)電壓u0降至正常值，智能開關(guān)組kz自動(dòng)斷開，消弧線圈xl退出，本裝置恢復(fù)正常狀態(tài)。如為系統(tǒng)接地，則消弧線圈xl輸出的電感電流與系統(tǒng)對(duì)地電容電流在接地點(diǎn)相互抵消，使接地點(diǎn)殘余電流小于弧光自熄電流。因此，在系統(tǒng)正常運(yùn)行中，因消弧線圈xl未投入，不會(huì)造成中性點(diǎn)電壓u0升高，中性點(diǎn)電壓u0僅為系統(tǒng)不平衡電壓e0，因而特別適用于配電系統(tǒng)不平衡電壓較高的場合。

附圖說明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)原理圖一；

圖2是本發(fā)明系統(tǒng)原理圖二；

圖3是本發(fā)明系統(tǒng)原理圖三；

圖4是本發(fā)明系統(tǒng)原理圖四；

圖5是本發(fā)明系統(tǒng)原理圖五；

圖6是本發(fā)明圖1和圖3的等效原理圖；

圖7是本發(fā)明圖2、圖4和圖5的等效原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明：

如圖1至圖7所示，一種消弧線圈接地補(bǔ)償裝置，包括與中性點(diǎn)連接的消弧線圈xl(其中中性點(diǎn)可以通過接地變壓器引出或連接于該電網(wǎng)系統(tǒng)主變壓器中性點(diǎn))，消弧線圈xl上連接有控制消弧線圈xl是否接入的智能開關(guān)，當(dāng)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)智能開關(guān)處于斷開狀態(tài)；當(dāng)配電系統(tǒng)因單相接地或鐵磁諧振引起的中性點(diǎn)電壓u0升高超過限值后，智能開關(guān)自動(dòng)閉合將消弧線圈xl接地；當(dāng)中性點(diǎn)電壓u0降低到限值以下時(shí)，智能開關(guān)自動(dòng)斷開，消弧線圈xl恢復(fù)到不接地狀態(tài)。

智能開關(guān)包括智能開關(guān)組kz、與中性點(diǎn)連接且與消弧線圈xl和智能開關(guān)組kz并聯(lián)設(shè)置的中性點(diǎn)接地開關(guān)kd，智能開關(guān)組kz和中性點(diǎn)接地開關(guān)kd接地；智能開關(guān)組kz和中性點(diǎn)接地開關(guān)kd上連接有實(shí)時(shí)監(jiān)測中性點(diǎn)電壓u0、系統(tǒng)不平衡電壓e0和中性點(diǎn)接地開關(guān)kd回路電流i0的控制電路，控制電路在采集完成系統(tǒng)不平衡電壓e0后，控制中性點(diǎn)接地開關(guān)kd短暫閉合以測量回路電流i0，然后斷開中性點(diǎn)接地開關(guān)kd；當(dāng)中性點(diǎn)電壓u0超過限值后，智能開關(guān)組kz自動(dòng)閉合，當(dāng)故障消失中性點(diǎn)電壓u0降低到限值以下時(shí)，智能開關(guān)組kz自動(dòng)斷開。

控制電路包括與中性點(diǎn)接地開關(guān)kd連接的用于測得系統(tǒng)不平衡電壓e0和中性點(diǎn)電壓u0的控制裝置、與中性點(diǎn)接地開關(guān)kd連接的用于檢測中性點(diǎn)接地開關(guān)kd回路電流i0的電流互感器lh1，電流互感器lh1接地且與控制裝置連接?？刂蒲b置通過控制中性點(diǎn)接地開關(guān)kd的開關(guān)狀態(tài)改變中性點(diǎn)的運(yùn)行方式，通過與中性點(diǎn)接地開關(guān)kd串接的電流檢測裝置lh1檢測流過中性點(diǎn)接地開關(guān)kd的回路電流i0，通過自帶的中性點(diǎn)電壓互感器或系統(tǒng)側(cè)的電壓互感器檢測中性點(diǎn)電壓u0，控制裝置通過零序電壓互感器可以測得系統(tǒng)不平衡電壓e0。其中零序電壓互感器的電壓信號(hào)來自系統(tǒng)側(cè)或裝設(shè)于中性點(diǎn)用于檢測中性點(diǎn)電壓的電壓互感器。

智能開關(guān)組kz的接地線路上還設(shè)置有用于檢測消弧線圈xl電流的電流互感器，電流互感器接地并與控制裝置連接，中性點(diǎn)還可以連接用于測量中性點(diǎn)電壓u0的電壓互感器t1，電壓互感器t1與控制裝置連接。

中性點(diǎn)接地開關(guān)kd為經(jīng)自耦、雙圈或多圈線圈耦合的二次開關(guān)kp，電流互感器lh1與二次開關(guān)kp的線圈的主繞組或副繞組串聯(lián)，電壓互感器t1設(shè)置在二次開關(guān)kp的線圈的主繞組和副繞組之間、且與中性點(diǎn)連接，此時(shí)電壓互感器t1可以起到短接的作用，也可以測量中性點(diǎn)電壓u0。

耦合線圈為變壓器、互感器或電抗器。

中性點(diǎn)接地開關(guān)kd通過串接限流裝置xr接地，當(dāng)中性點(diǎn)接地開關(guān)kd為二次開關(guān)kp時(shí)，二次開關(guān)kp的耦合線圈的主繞組或副繞組通過串接限流裝置xr接地。二次開關(guān)kp的耦合線圈的主繞組串接電流互感器lh1。

限流裝置xr為電阻、電容、電感的任一種或多種。

中性點(diǎn)接地開關(guān)kd為電力電子開關(guān)或機(jī)械開關(guān)。

二次開關(guān)kp為電力電子開關(guān)或機(jī)械開關(guān)。

控制裝置采用高性能的嵌入式系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)對(duì)消弧線圈xl的控制、模擬量信號(hào)的采集、故障選線、系統(tǒng)電容電流的計(jì)算等。

控制裝置上電運(yùn)行后，控制裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測中性點(diǎn)電壓u0，并對(duì)中性點(diǎn)電壓u0值進(jìn)行判別，如果中性點(diǎn)電壓u0過限(限值可設(shè)定，一般為25v)，則為發(fā)生系統(tǒng)接地或諧振故障，否則系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)接地開關(guān)kd、智能開關(guān)組kz均處于斷開狀態(tài)，中性點(diǎn)電壓u0為系統(tǒng)不平衡電壓e0(由接地變壓器不平衡電壓與系統(tǒng)不平衡疊加而成)?？刂蒲b置采集完成系統(tǒng)不平衡電壓e0后，控制裝置控制中性點(diǎn)接地開關(guān)kd定時(shí)短時(shí)(如可設(shè)定幾秒～幾分鐘或其他數(shù)值)閉合、斷開。中性點(diǎn)接地開關(guān)kd閉合后，系統(tǒng)等效如圖6、圖7所示，其中圖6與圖7的區(qū)別在于圖6中性點(diǎn)接地開關(guān)kd阻抗xr＝0，通過公式即可計(jì)算出系統(tǒng)對(duì)地容抗和電容電流，控制裝置根據(jù)計(jì)算的容抗調(diào)整消弧線圈xl進(jìn)入設(shè)定的補(bǔ)償狀態(tài)，以備電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)快速輸出電感電流。

消弧線圈xl上連接有控制消弧線圈xl是否接入的智能開關(guān)組kz，當(dāng)中性點(diǎn)電壓u0過限時(shí)，智能開關(guān)組kz自動(dòng)閉合將消弧線圈xl接地。在故障消失后中性點(diǎn)電壓u0低于限值時(shí)智能開關(guān)組kz自動(dòng)斷開，消弧線圈xl恢復(fù)到不接地狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了預(yù)調(diào)式消弧線圈即時(shí)、快速輸出補(bǔ)償電流的目的，而在正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)因?yàn)橄【€圈的使用使位移電壓升高，解決了預(yù)調(diào)式消弧線圈中性點(diǎn)位移電壓高和隨調(diào)式消弧線圈電流輸出慢、補(bǔ)償效果差的問題；同時(shí)還取消了阻尼電阻，使得裝置體積減小，節(jié)省造價(jià)，并避免了阻尼電阻帶來的發(fā)熱及損耗。

當(dāng)中性點(diǎn)電壓u0過限時(shí)智能開關(guān)組kz可立即自動(dòng)閉合，消弧線圈xl投入進(jìn)行接地補(bǔ)償或消諧：如為系統(tǒng)諧振，消弧線圈xl投入后系統(tǒng)參數(shù)被改變，諧振條件被破壞，諧振被消除，中性點(diǎn)電壓低于限值后智能開關(guān)組kz自動(dòng)斷開；如為單相接地，消弧線圈xl輸出電感電流用以補(bǔ)償接地電容電流，使流過接地點(diǎn)的殘余電流小于弧光自熄電流。在接地消失、中性點(diǎn)電壓u0低于限值后，智能開關(guān)組kz自動(dòng)斷開。