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摘要：为提升智能配电网故障解决速度且维持智能配电网安全稳定运行，提出基于跟踪补偿装置的智能配电网消弧结构优化。通过分析智能配电网中性点位移电压，设置消弧线圈跟踪补偿装置放大智能配电网中性点位移电压，依据中性点位移电压、阻尼电阻优化跟踪补偿装置，选取晶闸管投切电容式调节且增加电容器组调整消弧线圈等值电感档位和档位极差，根据消弧线圈自动跟踪补偿原理设计跟踪补偿装置消弧结构接线图，将该接线图用于智能配电网中的提升供电可靠性。实验结果表明，自动跟踪补偿装置的优化消弧结构的应用使测算电容值误差低于1%，电流残流较低且快速恢复弧道电压，故解决智能配电网中故障。

关键词：跟踪补偿装置；智能配电网；消弧结构；优化研究

1引言

单相接地故障是我国中低压配电网线路的主要故障，在电容电流较小且接地电弧自熄时，配电网能持续供电2小时，配电网维修人员可及时处理故障^[1]。随着城市建设高速发展，电缆已成为主要的线路材料，电缆配电网络中电容电流有所提升，单相接地电流高于已设定阈值时形成接地电弧，所形成接地电弧具有较高间歇性，可造成弧光接地过电压，其幅值高、影响面积大、持续时间长^[2]。针对智能配电网线路中的绝缘弱点和具有较差绝缘性的设备，将可能造成绝缘击穿性，绝缘击穿将导致接地故障^[3]。限制单相接地故障电流容易造成中、低压智能配电网危害，电弧自动熄灭可降低所造成危害，接地电弧在接地电流降低情况下可有效熄灭，并且限制过电压情况发生。

中性点经消弧线圈接地方式又称为谐振接地方式，是限制过电压的重要方式^[4]。在单相接地故障情况下，消弧线圈电感与智能配电网的对地电容形成并联谐振回路，智能配电网零序阻抗接近无穷大，通过消弧线圈补偿使电流经过接地点时较低，甚至可低至0。将消智能配电网中应用弧线圈跟踪补偿装置可有效降低故障点电流^[5]，降低故障使电压速度和初速度上升且熄灭接地电弧，避免过电压出现，令智能配电网实现安全高效运行。邱伟强^[6]研究基于单一直流源级联H桥变流器的配电网接地故障柔性消弧方法；金立军^[7]研究基于隶属度函数的无源滤波补偿器协调优化，均可实现配电网的优化，但故障解决效率较低。针对以上缺陷，研究基于跟踪补偿装置的智能配电网消弧结构优化，对消弧线圈实施优化，从而提升智能配电网运行安全性。

2跟踪补偿装置的智能配电网消弧结构优化

2.1智能配电网中性点电压位移

智能配电网中消弧线圈正常运行时等效电路如图1所示。

TSC消弧线圈的应用可抑制弧光接地电压，避免出现铁磁谐振过电压，控制瞬时性接地故障，降低智能配电网故障跳闸率，提升供电可靠性。

3实例分析

为验证本文所研究基于跟踪补偿装置的智能配电网消弧结构优化提升智能配电网可靠性能有效性，将采用Visual C++语言编程的本文方法应用于某电力公司智能配电网中，设置该智能配电网电压等级为10kV，通过测量电容值、自动跟踪测量、弧光接地和故障模拟实验，利用Matlab软件实现该电力公司智能配电网的仿真模拟。

3.1电容值检测

智能配电网中的参数测定与智能仪器功能实现具有关，智能仪器测量精度与智能配电网运行状态高度相关。用大小相同的电容模拟智能配电网线路对地电容，将自动跟踪补偿装置与对地电容同时接入仿真线路。本文方法所用自动跟踪补偿装置消弧结构获取电容值结果如表1所示，为直观展示本文方法检测精准性，将本文方法与单一直流源方法^[6]和隶属度函数方法^[7]对比。

表1实验对比结果可以看出，本文方法采用自动跟踪补偿装置消弧结构所测算电容值与实际电容值较为相近，测算误差低于1%，说明本文方法具有较高的测算精度；另两种方法测算电容误差稳定性较差，具有较大偏差。主要原因是实际对地电容与固定电容存在一定差异，消弧线圈支路的阻尼电阻以及消弧线圈电感大小运行过程中存在较大波动，出厂时的标称值与实际存在一定差异，故测算电容值存在一定误差。本文所采用消弧线圈的自动跟踪补偿装置误差较低，可满足智能配电网技术需求。

3.2自动跟踪测量性能

通过自动跟踪测量性能验证智能配电网运行时，调感正确程度以及脱谐度是否满足设定值。将线路的对地电容通过移项电容器代替，将线路切换利用合移和切移相电容器方法代替。自动跟踪测量实验结果如表2所示。

表2实验结果表明，智能配电网出线或运行方式出现变化时，本文所使用消弧线圈的自动跟踪补偿装置可实现精准调感以及精准跟踪，具有较高可靠性且符合智能配电网技术需求。

3.3弧光接地测试

将智能配电网一相经阻性物体利用断路器接地，设置智能配电网中性点电压范围为2800V-3800V，检测本文方法所采用自动跟踪补偿装置消弧结构运行情况，并将本文方法与单一直流源方法以及隶属度函数方法对比，不同方法的中性点电压波动情况如图5所示。

图5实验结果可以看出，智能配电网运行过程中中性点电压接地均在2800V-3800V间，波动范围较小，验证本文方法所采用自动跟踪补偿装置消弧结构可有效维持智能配电网平衡；另两种方法的中性点电压接地虽同样处于2800V-3800V间，但具有较高波动性，验证采用本文方法的智能配电网运行稳定性高于另两种方法。

3.4故障模拟

将实验模拟一相接地智能配电网金属节点故障，验证采用本文方法的智能配电网运行情况，采用本文方法模拟接地故障测试结果如表3所示。

表3实验结果可以看出，智能配电网出现接地故障时，自动跟踪补偿装置消弧结构可实现接地电阻的短接，明确造成智能配电网故障的电感电流、电容电流、中性点电压以及故障残流等各项参数。本文方法补偿后，智能配电网残流均小于1A，自动跟踪补偿装置消弧结构将接地电阻投入，并将故障残余有效存储，再次测量消除故障后电抗器调感以及电容电流。

综上所述，本文方法具有较高的一次设备运行可靠性，可在故障情况下快速检修，提升智能配电网运行与维护方便性，对智能配电网中一次设备实现精准调节，自动跟踪测量智能配电网电容电流，依据所测定电容电流实现补偿电流调整，判断智能配电网状态。本文方法补偿后电流具有较低的残流且可利用较短速度恢复弧道电压，令故障快速被解决，避免发展至相间短路以及永久性接地故障，降低配电网线路故障跳闸率，提升智能配电网治理性能，具有较高的可靠性。

4结论

智能配电网接地电容电流超过设定值需启动消弧线圈接地方式。将消弧线圈的自动补偿装置消弧结构应用于智能配电网中，可符合智能配电网安全运行需。不同类型的消弧线圈自动补偿装置的接地选线方法、调谐原理和不同消弧线圈性能存在较大差异，选取性价比高、适合智能配电网现场环境的TSC式消弧线圈，将自动跟踪补偿装置应用于智能配电网中，需充分考虑中性点位移电压，结合二次定值配合情况，选取符合中性点位移电压需求的阻尼电阻。通过实验验证该方法具有较高的可行性以及简便性，可从根本上避免智能配电网过电压故障发生。

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