柔性零残流消弧线圈若干关键技术研究

本项目围绕消弧线圈无法补偿单相接地电流中谐波和有功分量的问题，根据电路磁路理论构建零残流消弧线圈的物理结构，利用故障边界条件推导相应的数学模型，建立配电网及零残流消弧线圈的仿真模型；研究表征消弧线圈补偿有功分量程度变量与配电网过电压的关联性，构建其相关模型；基于目前自动跟踪补偿消弧线圈的调节方法，研究零残流消弧线圈的柔性调节方法；建立描述零残流消弧线圈补偿无功基波、有功及谐波分量的柔性控制目标函数，利用零序电压突变量及通过零序电压暂态波形的识别，判断接地点过渡电阻的大小，据此改变零残流消弧线圈中全桥逆变电路等效成的电压控制电流源的控制系数，完成零残流消弧线圈的柔性控制。项目的研究对完善消弧线圈接地系统的理论体系具有重要的学术价值，对有效抑制电弧接地过电压，提高配电网的安全性和可靠性具有重要意义。

项目对表征消弧线圈补偿有功分量程度的变量即负阻率进行了定义，给出了其数学描述。研究了负阻率的大小与配电网过电压的关系，可知若负阻率小于零，则配电网可能出现过电压，应予以防止。在现有自动跟踪补偿消弧线圈结构的基础上，研究了零残流消弧线圈的结构，提出了三相五柱式双二次绕组的结构、带辅助二次绕组的接地变压器加单相消弧线圈的结构两种结构形式，对相应的工作原理进行了数学描述。结合预调式和随调式的优点，研究了零残流消弧线圈柔性调节方法，对该方法进行了理论分析，并给出了具体实施过程，做为配电网正常运行时逆变器控制的依据之一。推导了零残流消弧线圈补偿无功基波、有功及谐波分量的相关函数，做为配电网单相接地运行时逆变器控制的依据之一。通过求解单相接地故障点的过渡电阻，同时结合配电网的对地参数，给出了零残流消弧线圈的具体控制方法和过程，做为配电网单相接地运行时逆变器控制的依据之二。项目的相关研究成果进一步扩充和完善了消弧线圈接地系统的理论体系，对该领域的相关研究具有一定的学术价值，对有效抑制电弧接地过电压，提高配电网的安全性和可靠性具有重要意义。