團隊介紹

薛永端，博士，教授，主要從事配電網接地方式與接地故障保護的理論研究與技術應用工作。先后多項主持國家自然科學基金項目、國家863重大專項子課題、國家電網與南方電網科技項目，曾獲國家技術發明獎1項、省部級科技獎勵多項。

李廣，碩士研究生，主要研究領域為配電網故障檢測。

徐丙垠，博士，教授，主要研究領域為電力線路故障監測、配電網自動化、電力物聯網。先后主持多項國家自然科學基金、國家重點研發計劃、國家863重大專項課題、國家電網與南方電網科技項目，曾獲國家技術發明獎2項、省部級科技獎勵10余項。

導語

系統對地電容的準確測量是消弧線圈容量配置、補償度調整與故障點殘流控制等技術的基礎。已有各種測量方法均需要附加阻抗、改變消弧線圈失諧度或者注入特定信號，屬于主動測量技術。

本文提出一種利用接地故障熄弧后系統恢復過程中暫態信息測量系統對地電容的方法，不需要外加任何專用設備或調整現有設備運行狀態，屬于被動測量技術，精度高、安全性好。

以切機與切負荷擾動為例，大量仿真結果表明，該方法能以很高的準確率完成擾動源位置的定位,對其他類型擾動定位也有重要的借鑒意義。

研究背景

諧振接地（中性點經消弧線圈接地）系統中對地電容（即系統對地電容電流）的精確測量，是消弧線圈容量配置、補償度調整與故障點殘流控制等技術的基礎，對諧波治理、保護動作、故障檢測、無功補償、過電壓防護等也有影響。

以消弧線圈為例，如若對地電容測量不準確，可能使消弧線圈容量配置不合理、失諧度過大或過小，進一步導致接地故障點殘流過大影響熄弧效果或者欠補償運行，也可能產生諧振或拍頻等現象引起較為嚴重的過電壓，加重故障危害程度。

論文所解決的問題及意義

已有系統對地電容測量方法，如信號注入法、偏置法、中性點阻抗法等，需要注入特定信號、在某相或中性點附加阻抗或者改變消弧線圈失諧度，屬于主動測量技術。該類技術需要外加專用設備或調整現有設備運行狀態，測量精度也需進一步提高。

本文方法不增添專用電容電流測量設備，僅依靠已有電壓互感器或電流互感器，依據接地故障熄弧后的暫態電氣量對系統對地電容進行測量。本文方法可作為一種輔助測量手段，用以驗證、提升已有方法的測量精度；另一方面，其可為消弧線圈的校正提供反饋信息，使消弧線圈的補償工作由過去的開環控制改為閉環控制。

論文方法及創新點

單相接地故障時，系統暫態過程是一個在故障點虛擬電源激勵下的零狀態響應，而故障點電弧熄滅后，系統暫態過程是一個非零狀態下的零輸入響應，且熄弧后的暫態過程僅和補償電感（含消弧線圈電感、接地變電感、主變電感）、系統對地電容以及系統等效電阻有關，與故障點狀態（如過渡電阻大小、電弧穩定程度等）無關，即熄弧后的暫態過程可反映消弧線圈電感值與系統對地電容值之間的約束關系。因此，在消弧線圈電感值已知的情況下，可以根據熄弧后暫態電氣量計算系統對地電容。

圖1 不同失諧度條件下熄弧前后零序電壓、電流對比

本文利用諧振接地系統單相接地故障等效電路，對接地故障熄弧后的母線零序電壓、中性點電流等電氣量的暫態特征進行分析，給出暫態諧振頻率、衰減因子等參數與系統失諧度間的約束關系，據此提出一種利用熄弧后電氣量特征的對地電容電流測量方法，并對該方法的誤差進行了分析。

結論

在諧振接地系統中，單相接地的故障點熄弧后，母線零序電壓與中性點電流等電氣量是逐漸衰減的正弦信號，且其諧振頻率不同于工頻。可以通過測量該過程的諧振頻率、衰減因子等參數，計算得到系統失諧度，結合補償電感參數或中性點電流，即可得到系統對地電容或系統電容電流大小。

引用本文

薛永端，李廣，徐丙垠。利用熄弧后暫態信息測量諧振接地系統的對地電容[J]。電工技術學報，2020，35（7）：1521-1528。薛永端，李光，徐炳銀。基于滅弧后瞬態信息的諧振接地系統接地電容測量方法。中國電工技術學報，2020，35（7）：1521-1528。