摘要：分析配电网对地参数谐振测量问题，发现对地电容测量精度将受到漏阻抗和阻尼电阻影响。基于此，本文提出增设互感器实现谐振测量方法优化，能够通过判断等效阻抗相位是否为零实现对地参数准确测量。从仿真分析结果来看，能够排除其他因素干扰，使配电网对地参数测量精度得到提升。
关键词：配电网；对地参数；谐振测量
在配电网得到广泛建设的背景下，线路长度也有所增加。一旦发生接地故障，则会出现电容电流增大的问题，还要利用消弧线圈进行全补偿，因此有必要进行对地参数的实时测量。谐振测量方法经常被用于测试配电网对地参数，但目前容易产生测量误差，将给配电网正常运行带来不利影响，因此还应加强方法优化研究，从而使供电服务水平得到提升。
1配电网对地参数谐振测量问题
在中低压配电网中，时常发生单相接地故障。采用中性点谐振接地方法进行对地参数测量，能够使消弧线圈对补偿测量系统实施自动跟踪，根据对地电容变化进行合理调节。在测量对地电容时，需要向电压互感器输入特征信号。而互感器漏抗能够达到千欧级，在中等规模配电网中则为百欧级。受互感器内阻抗影响，输入的信号将面临分压问题，影响对地电容测量结果，导致参数测试精度较低。采用谐振测量法能够对电流频率进行调节，利用谐振点对信号幅值进行放大反馈。但测量期间需要对漏电阻、漏电感进行计算，获得的参数为非常数，难以对阻抗引起的误差进行有效消除。此外，在配电网中还包含对地漏电导，利用消弧线圈难以进行阻性漏电流补偿。在接地故障电流随着线路延长而增加时，依靠现有方法难以消除故障引发的接地电弧。受各种因素的影响，采用谐振测量法进行配电网对地参数测试存在一定局限性，在系统中性点对地支路参数发生变化时，配电网运行将受到冲击。
2配电网对地参数谐振测量方法优化
2.1优化原理
在对谐振测量法进行优化时，可以增设零序电压互感器。通过向原本互感器或增设互感器中输入变频恒流特征信号，然后从另一个互感器出获得返回的特征频率信号，能够使测量单元直接发挥作用。针对含有阻尼电阻的对地绝缘参数支路，实现零序谐振回路等效变化，能够对谐振频率进行准确测量，排除其他因素的影响。在10kV配电网中，三相电源A、B、C各相拥有各自泄漏电导和对地电容。采用消弧线圈进行补偿，原本需要通过内部电压互感器P输入信号，用于对单相接地故障发生后线圈两端电压进行测量。对原本测量方法进行改进，利用零序电压互感器Q进行中心性位移电压测量。在无故障时，可以利用阻尼电阻R0实现位移电压分压限制。发生故障，需要立即切除阻尼电阻，以便使故障残余电流中的有功分量得到限制，避免电阻发生过热损坏问题，同时使线圈补偿效果得到保证。从P或Q输入变频恒流信号，从一个互感器获得输出电压信号，能够形成信号回路，使线圈等效电感与对地电容发生非工频谐振，满足对地电容和漏电导测算需求。在测量过程中，阻尼电阻容易受到对地支路影响，因此需要分别通过P和Q输入信号，得到不同等效回路。为确认测量结果能否满足要求，还要分别展开分析。
2.2方法分析
从P端输入变频恒流信号，能够得到由一次侧漏电阻R1和漏电感L1、二次侧漏电阻R2和漏电感L2、励磁电阻Rm和励磁电感Lm构成的等值电路。输入的信号为非工频或工频整数倍，角频率为w。在信号输入过程中，励磁阻抗比短路阻抗要大，同时超过了对地容抗，无需考虑励磁电流给线路带来的影响，因此可以将励磁支路看成是开路。此时，输入的信号相当于恒流源，可以根据信号源确认输入电流，使回路中漏阻抗影响得到消除。而Q处于空载测量状态，能够将励磁支路当成是开路，在等效回路中串联。
无电流在互感器中流通，因此得到的输出电压信号为对地支路两端电压，测量结果不会受到漏阻抗影响。根据测量得到的对地电容，能够得到输入电流频率，即等效回路中对地电容与电感谐振频率。由于零序等效电流源输出电流与输出电压一次侧拥有相同相位，对地阻抗为纯阻性，因此等效导纳相位为零。利用消弧线圈进行等效电感和对地电容并联谐振，能够得到无穷大的等效阻抗，支路可以看成是开路。从Q端输入变频恒流信号，与从P端输出拥有相同的原理。测量期间，输入端和反馈端漏电阻都不会给信号带来影响。但从阻尼电阻给对地参数谐振测量带来的影响来看，由于P反馈电压不是对地支路电压，而是接地支路消弧线圈两端压降。根据零序等效电路中元件并联谐振关系可知，谐振角频率与从P端输入信号相同，因此可以得到相同的对地电容测量结果。因此实际采用谐振测量法进行配电网对地参数测试，可以从P或Q端进行特征信号输入，能够取得相同测试结果。
2.3测量步骤
方法应用流程如图2所示，利用一个互感器输入变频恒流信号后，从另一个互感器获得返回电压信号。通过建立信号零序流通回路，对等效电路端口导纳展开分析。在导纳相位为零的情况下，可以完成对地电容和泄漏电导测算，然后结束测试。相位不为零，需要重新测试。
图 2 谐振测量方法应用流程
采用式（1），可以对端口等效导纳进行计算。输入谐振频率，能够将线圈与对地电容并联支路看成是开路，因此得到的等效导纳应该为极小值，可以完成对地泄漏电导取值。得到的相位为零，说明系统有谐振发生。在对地支路产生阻尼电阻使，等效电导将随着谐振频率增加而减小。在线圈等效电感与对地电容并联谐振过程中，等效导纳为纯阻性。在输入频率w小于w0时,导纳相位为负值，随着频率增加呈现出先减小后增大趋势，幅值有所减小。在二者相等时，系统非工频谐振，导纳相位为零，幅值为固定值。在频率大于w0时,导纳相位为正值，随着频率增加呈而增加，幅值呈现出先减小后增大趋势。
2.4仿真分析
为确认优化得到的测量方法是否能够有效测试配电网对地参数，还要采用PSCAD/EMTDC软件进行典型10kV配电网拓扑结构搭建。针对架空线缆、普通电缆进行测量，还要将阻尼电阻设定为10Ω。利用互感器输入的特征信号为1∠0°A，输入期间需要对信号特征频率进行平滑调节，然后对零序等效电路导纳相位进行测量。结合测量过程可知，在电导随着信号频率增加而增加使，将造成测量得到的导纳极小值对应频率与理论值出现偏差，因此无法利用该点判断系统是否发生谐振。而随着系统进入谐振状态，导纳相位变化保持相同趋势，与理论值相符，因此能够用于判断谐振是否发生。从分析结果来看，架空线缆、普通电缆对地电容测算误差分别为-0.48%和0.33%，对地泄漏电导测量误差分别为0.16和0.04%。在阻尼电阻有所增加的情况下，测量误差将有所提升，但始终不超过1.3%。因此从总体上来看，采用该方法能够满足配电网对地参数测量要求。
结论：
综上所述，针对采用谐振测量法测试配电网对地参数存在的测量精度地问题，还要增设零序电压互感器，配合线圈内部电压互感器开展测试。从一个互感器输入特征信号，利用另一个获取输出电压值，根据等效导纳相位能够判断是否发生非工频谐振，从而通过排除漏阻抗和阻尼电阻干扰实现对地参数的精确测量，因此能够满足配电网的测试要求。
参考文献：
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