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基本信息
- 項目名稱：
- 非有效接地配電網(wǎng)智能消弧與接地保護系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品發(fā)明了非有效接地配電網(wǎng)智能消弧與接地保護方法，在配電網(wǎng)瞬時性接地故障時，實現(xiàn)瞬時故障100%消弧,從而徹底消除由瞬時性故障引起的停電事故；在永久接地故障時，改變注入電流，檢測并斷開故障線路，實現(xiàn)接地保護，將接地保護可靠性由原來的20%提高到70%。作品已在全國應(yīng)用，徹底解決了國內(nèi)外長期存在的配電網(wǎng)接地故障消弧與保護難題，居國際領(lǐng)先水平。
- 詳細(xì)介紹：
- 配電網(wǎng)覆蓋面廣、深入用戶終端、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運行方式多變，隨機故障頻繁。約70％的配電網(wǎng)故障是瞬時性接地故障，如果不能快速消弧，易發(fā)展為永久性故障。本作品發(fā)明了非有效接地配電網(wǎng)智能消弧與保護方法，在配電網(wǎng)瞬時性接地故障時，實現(xiàn)瞬時故障100%消弧，從而徹底消除由瞬時性故障引起的停電事故；在永久接地故障時，改變注入電流，檢測并斷開故障線路，實現(xiàn)接地保護，將接地保護可靠性由原來的20%提高到60%。研發(fā)了故障消弧與保護成套裝置，并已在全國應(yīng)用，徹底解決了國內(nèi)外長期存在的配電網(wǎng)接地故障消弧與保護難題，居國際領(lǐng)先水平。替代傳統(tǒng)消弧線圈調(diào)整系統(tǒng)，在每個變電站安裝，具有廣闊應(yīng)用前景，社會經(jīng)濟效益顯著。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 為解決中性點非有效接地配電網(wǎng)長期存在的單相接地故障消弧與接地保護的難題，本作品開展了非有效接地配電網(wǎng)智能消弧與接地保護系統(tǒng)的研究。 一 基本思路 本作品提出了配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測量新方法-精確諧振測量法，揭示了基于STATCOM注入零序電流對零序電壓的作用機理，建立了基于STATCOM的故障電壓消弧理論，提出了接地故障保護新原理，研制了智能配電網(wǎng)接地故障有源電壓消弧與保護裝置，解決長期存在的單相接地故障消弧與接地保護的難題，減少接地故障停電率和停電時間，促進配電網(wǎng)智能化發(fā)展。并申請了2項發(fā)明專利。 二 創(chuàng)新點和關(guān)鍵技術(shù) 提出了配電網(wǎng)對地絕緣參數(shù)測量的新方法-精確諧振測量法，測量簡單、方便、精確。 提出了基于注入零序電流控制零序電壓的有源電壓消弧理論，通過注入一零序電流強制故障點電壓恒為零，則故障電流為零，實現(xiàn)故障電流的全補償，滿足故障消弧最佳條件，實現(xiàn)瞬時接地故障的100%消弧。 提出了基于注入電流的永久性接地故障保護方法，有效提高接地保護的靈敏度。 研制了智能配電網(wǎng)接地故障有源電壓消弧與保護裝置，實現(xiàn)任意波形電流的產(chǎn)生。 三 主要技術(shù)指標(biāo) 1．配電網(wǎng)對地電容電流測量誤差小于0.5%； 2．配電網(wǎng)對地電阻的測量誤差小于1%，阻尼率的測量誤差小于1%； 3．發(fā)生接地故障時配電網(wǎng)故障殘流小于0.1A； 4．跳閘隔離故障線路，正確率達98%； 5．降低了單相永久性接地故障率60%。
科學(xué)性、先進性
- 本作品的科學(xué)性和先進性具體如下: 國內(nèi)外同類配電網(wǎng)接地故障消弧技術(shù)一般采用中性點經(jīng)消弧線圈接地的電流消弧法。隨電力電子技術(shù)和計算機控制技術(shù)的發(fā)展，在傳統(tǒng)配電網(wǎng)消弧接地技術(shù)的基礎(chǔ)上，近年來國內(nèi)外涌現(xiàn)了連續(xù)可控阻抗接地的系列消弧技術(shù)。但是這些方法僅僅以補償電容電流為控制目標(biāo)，只能補償故障點無功殘流，不能補償有功電流和諧波電流，且沒有考慮電壓大小及上升速度，消弧效果有限。電壓消弧是一個新的發(fā)展方向，本作品以故障相電壓為控制目標(biāo)，通過注入電流控制故障相電壓到零，同時實現(xiàn)故障電流和故障相電壓上升速度為零，從源頭上實現(xiàn)瞬時故障的100%消弧。 中性點非有效接地配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，接地故障電流小，保護靈敏度低。近年來，殘流增量接地保護是一個發(fā)展方向，但在保護過程中需要操作中性點接地阻抗，有可能影響故障消弧，產(chǎn)生諧波，限制了接地保護的精度。為此，本作品通過控制注入零序電流，人為制造接地故障特征量，綜合判斷，靈敏度高。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 已申請的發(fā)明專利二項： 1）“一種配電網(wǎng)接地故障消弧與保護方法”申請?zhí)枺?01110006701.2 2）“一種配電網(wǎng)接地故障保護方法”申請?zhí)枺?01010588133.7 已發(fā)表論文： A Novel Arc-Suppression Method for Grounding Fault in Wind Farm. 2010 International Conference on Power System Technology.
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)，已創(chuàng)辦“長沙啟同電力科技有限公司”。
作品可展示的形式
- 實物產(chǎn)品 1）配電網(wǎng)接地故障智能消弧裝置； 2）配電網(wǎng)接地保護裝置
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 技術(shù)特點和優(yōu)勢： 采用電壓消弧法，通過注入一零序電流，使故障相電壓恒為零，破壞電弧再次重燃的條件，實現(xiàn)瞬時故障的100%消弧，將瞬時故障停電率由原來的60%降低到0%；將接地故障保護可靠性由原來的20%上升為70%；非有效接地配電網(wǎng)智能消弧與保護裝置可實現(xiàn)任意波形電流的產(chǎn)生；控制策略分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。 作品適用范圍： 本作品廣泛應(yīng)用于電力、石化、化工、冶金和煤炭等行業(yè)的配電網(wǎng)。 推廣前景和技術(shù)性說明： 本成套裝置采用配電網(wǎng)電壓消弧法，從源頭上實現(xiàn)了瞬時故障的100%消弧、永久故障的快速跳閘隔離，具有廣闊的應(yīng)用前景。 市場分析和經(jīng)濟效益預(yù)測： 本作品開發(fā)的非有效接地配電網(wǎng)智能消弧與接地保護系統(tǒng)，已在常德，益陽等地進行了推廣和應(yīng)用，應(yīng)用效果顯著，取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。并由申請人成立公司，進行產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)。此后，將替代現(xiàn)有電流消弧技術(shù)，在湖南省電網(wǎng)及全國各大電網(wǎng)推廣應(yīng)用。
同類課題研究水平概述
- 隨電力電子和計算機控制技術(shù)的發(fā)展，在傳統(tǒng)配電網(wǎng)消弧接地技術(shù)的基礎(chǔ)上，近年來國內(nèi)外涌現(xiàn)了連續(xù)可控阻抗接地的系列消弧技術(shù)。這些靜止連續(xù)可控消弧線圈電抗或投切電阻的接地方式只能補償故障點無功殘流，不能補償有功電流和諧波電流，消弧效果有限。電壓消弧是一個新的發(fā)展方向，國內(nèi)外一些配電網(wǎng)推廣采用電壓消弧技術(shù)。近年來推出了“限制間歇電弧接地過電壓”的“消弧柜”，鉗制故障相電壓，阻止故障電弧重燃；但受高阻接地故障選相準(zhǔn)確率的制約，有可能出現(xiàn)錯誤地短路正常相，引發(fā)相間故障；同時受開關(guān)動作時間的限制，消弧效果有限。為此，國內(nèi)采用電抗器短路接地故障相，限制短路電流，但消弧效果沒有顯著提高；且在發(fā)生低阻接地故障時，旁路電抗器為故障點的分流下，故障點電流較大，持續(xù)時間長，存在安全隱患。綜上所述，國內(nèi)外中性點非有效接地方式的研究發(fā)展動態(tài)：固定阻抗接地（消弧線圈接地、電阻接地、消弧線圈串聯(lián)/并聯(lián)電阻接地）→ 開關(guān)控制阻抗接地→ 靜止連續(xù)可控阻抗接地（接地阻抗變壓器、偏磁式諧振接地、磁通可控的可調(diào)電抗器、基于IGBT的消弧接地補償裝置、柔性零殘流消弧線圈等） → 基于STATCOM的零序電壓柔性控制及故障電壓消弧。本作品采用電壓消弧法，通過注入一零序電流，使故障相電壓恒為零，破壞電弧再次重燃的條件，實現(xiàn)瞬時故障的100%消弧。 中性點非有效接地配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，接地故障電流小，保護靈敏度低。為此，國內(nèi)外提出了一系列接地故障選線保護方法，如：基波及5次諧波零序電流群體比幅比相、零序功率方向、零序暫態(tài)能量、故障暫態(tài)特征、注入信號測量零序信號電流、基于人工智能接地保護方法、注入信號測量阻尼率接地保護方法、負(fù)序電流接地保護方法、零序?qū)Ъ{接地保護方法和基于計算接地點功率損耗及故障電阻等的保護方法。所有這些接地保護方法，在金屬性接地故障試驗時，一般都能準(zhǔn)確動作。但實際運行中，準(zhǔn)確度不高。近年來，殘流增量法接地保護是一個發(fā)展方向，已得到了工業(yè)應(yīng)用。本作品采用殘流增量法，從源頭上增大故障電流，大大提高了保護靈敏度。
