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近年来随着电网规模的不断扩大、电压等级的逐渐升高导致单相接地故障下电容电流日益增大,大大降低了电力系统的安全可靠性,因此对电网中性点接地方式的选取渐渐成为改善电网系统运行特性的有效途径。 目前我国中压电网大都采用谐振接地方式即中性点经消弧线圈接地方式运行,本文选用预随调相结合的三相五柱式消弧线圈作为研究对象,通过分析该消弧装置的运行特性,保留其优点并加以改进。 消弧装置性能的好坏直接关系到电网系统能否安全有效运行,这些指标主要包括: 1.电容电流检测精度;2.中性点过电压水平;3.消弧线圈补偿精度;4.故障点残流大小;5.谐波污染;6.响应时间;7.伏安特性。 传统三相五柱式消弧线圈基本能够满足上述要求,但在电容电流的检测精度和自动跟踪方面,对于谐波的抑制以及消弧线圈的响应时间等方面都存在有待改进的地方。 本文采用相对值三点法测量系统电容电流,并利用电容量与电感量反向变化导致的中性点电压变化量相等的原理实现电容电流的自动跟踪;由于消弧线圈二次侧晶闸管的频繁动作导致大量谐波分量,本文采用二次侧接入两组反并联晶闸管通过两组晶闸管的配合调节实现谐波电流的最小化;三相五柱式消弧线圈的响应时间主要取决于残流的稳定时间,即暂态分量的过渡过程,通过对暂态电路的研究与计算发现时间常数与系统阻尼呈反比关系,故本文采用延迟短接阻尼电阻的方法加速暂态直流分量的衰减。 本文在对消弧线圈运行特性与改进方案理论分析的基础上,利用MATLAB建模仿真,证明改进后的消弧线圈完全能够满足中性点过电压、电感电流补偿精度、谐波电流的抑制以及残流稳定时间的要求。 最后对消弧装置控制器部分模块的硬件电路和软件流程进行设计,本文选用处理速度快、外设功能丰富的高性能DSP处理器作为控制器的核心芯片,通过外部模块的配合来实现中性点电压、电流信号的采集与处理,延迟角度的计算与转换,移相脉冲的触发与驱动等关键问题。 理论分析和仿真结果均能很好的证明本文提出的改进方案具有一定的可行性及理论指导意义。