零序电压

为缩小配网线路停电影响范围，大幅缩短停电时户数，提升配网自动化水平，宏力达研发了一二次融合12kv支柱式智能真空断路器。在2019年中国电力企业联合会组织召开的“一二次融合12kv支柱式智能真空断路器HLD-ZW3212JG/630-20”产品鉴定会上，鉴定委员会一致认为，该产品综合性能达到国际先进水平，其中超低功耗控制终端、集交流传感器/电容取电/真空灭弧室一体化固封极柱达到国际领先水平。 该产品将交流传感器及取电模块与一次本体深度融合，支持电量采集、就地型馈线自动化、单相接地故障就地检测和隔离等功能。其产品特点有：具有远方/就地工作方式的自动切换；集高精度交流采样、短路/接地故障处置、线损测量、无线通信等于一体的超低功耗控制终端；集交流传感器、电容取电、真空灭弧室 于一体的固封极柱；基于接地电流基准突变暂态判据，结合三相电压电流、故障电流方向、零序电流和零序电压的稳态判据，进行小电流单相接地故障区域研判及其就地隔离。该类型智能开关具有自适应综合型就地馈线自动化功能，不依赖主站和通信通过短路/接地故障检测和级差保护等技术，自适应多分支、多联络配电网架，实现线路故障选择性保护，短路和单相接地故障就地隔离，不影响非故障区域供电，可以大幅提升供电可靠性。自2017年起在浙江省、福建省、陕西省等地区挂网运行，设备运行状况良好。

交流电网不对称故障工况下模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)存在相功率不均衡的问题，常规的基于直流环流注入的调控方法会引起桥臂电流不对称，导致各相电流应力不相等；而基于零序电压注入的方法可能导致系统过调制，危害系统安全稳定运行。针对传统相功率均衡控制策略的局限性，提出一种交流电网不对称故障下MMC自适应相功率均衡控制策略。首先，分析基于零序电压和直流环流注入的MMC相间功率调控原理，指出不同方法单独进行相间功率均衡的局限性。其次，研究零序电压注入方法的过调制边界，引入相功率分配系数，给出不同故障下相功率系数优化方法，提出基于零序电压和直流环流注入协调的MMC自适应相功率均衡控制策略。最后，通过仿真验证了机理分析与所提控制策略的正确性和有效性。

本成果属于配电网领域。通过重大科技项目研究及工程实践，产学研用团队历时 8 年联合攻关、自主创新，实现了面向大型城市配电网智能化运行关键技术重大突破，构建了集智能监控、故障自愈、异常预警、全过程运维管控于一体的支撑技术体系，取得四方面创新：(1)提出了面向省级部署的“一体双核”配电自动化主站架构，突破了系统双活灾备、海量实时数据分布式处理关键技术，开发了一体化配电自动化系统软件，解决了传统配电自动化主站运行容灾能力不足、数据接入和处理性能受限等难题，同等接入能力下可节省投资 60%；(2)提出了单相接地故障就地判别方法和行波单端测距方法，开发了陶瓷电容零序电压采集单元，研制了一二次融合柱上开关设备，实现接地故障就地隔离；(3)提出了基于暂态录波和深度神经网络的故障区段定位及异常原因识别方法，研发了高精度高速同步录波技术，研制了暂态录波型故障指示器，开发了接地故障检测和状态分析模块，接地故障与异常原因查找速度显著提高；(4)提出了基于移动 APP 的配电网运维及抢修全过程管控方法，实现了全电压等级电源路径自动追溯，开发了供电服务指挥平台，班组精简率31%，指挥效率提升 27%。 项目获得授权发明专利 23 项、实用新型专利 1 项，软著 5 项，发表 SCI/EI 检索论文 10 篇，核心期刊论文 4 篇，专著 2 部。提升了重大活动的供电保障能力，实现了首都供电企业的社会责任。确保了全国“两会”、十八届七中全会、十九大、十九届一中全会、亚太经合组织领导人非正式会议及其他在京重大活动的顺利进行，避免了停电问题造成的不良社会影响，助力首都城市形象及国际影响力提升。支撑建设世界一流配电网，服务北京总体规划建设大局 通过构建全面监控、全面自愈、状态检修、快速抢修于一体的配电网智能化运行技术体系，支撑了北京地区“世界一流城市配电网”建设，全面提升了配电网智能化水平，推进了智慧城市发展，服务了北京城市总体规划建设大局。

本项目针对传统方法存在死角、极性配合未量化问题，提出了在一次侧整体注入向量信号，检测诊断二次回路缺陷的理念、技术。攻克了常规技术只能同地近距离测量相位的技术难题，创新研制了基于无线通信、唯一参考向量基准的，远距离异地多点同步相位幅值检测技术及成套装置，包括变频诊断信号低压电源，一次、二次电流、电压相位幅值检测终端，GPS+北斗+晶振高精同步时钟、无线通信传输系统。解决了高抗、主变二次电流、电压系统盲区检测技术问题，实现了全覆盖、定量化无回路破坏检测，提前检测差动、零差保护“六角图”，检测高抗二次弱电流，开启了异地远距离相位无线测试技术的新篇章。构建了包括多间隔三相电流试验、零差电流试验三相电压试验、零序电压试验等一系列的二次交流系统整体试验、检测及判据体系，并形成了正式的国家标准，打造了道确保安全带电和运行的防线。创新技术已在129个工程转化应用，诊断出缺陷146处确保了工程带电及运行安全。全面验证了二次交流系统缺陷隐患检测诊断的效果。支撑应用证明10余份。

针对由中点钳位型(neutral-point clamped, NPC)功率单元和H桥级联型(cascade H-bridge, CHB)功率单元构成的混合级联型静止无功发生器(hybrid cascade static var generator, HC-SVG)在补偿不平衡负载时产生的CHB功率单元相间电压失衡问题，提出一种基于零序电压前馈的CHB功率单元相间电压平衡控制方法，并对零序电压注入后HC-SVG直流侧电压取值进行分析。首先，分析CHB功率单元承担基波电压分量与HC-SVG输出基波电压的关系。推导HC-SVG补偿不平衡负载时CHB功率单元相间电压平衡所需的零序电压，建立零序电压前馈控制。其次，基于零序电压与补偿电流的解析关系，讨论补偿电流不平衡度与HC-SVG直流侧电压取值之间的约束关系。以6 kV/3 Mvar装置为算例，进行直流侧电压的取值分析。并与星接CHB-SVG进行对比，揭示补偿不平衡负载时HC-SVG所需直流电压低的特点。仿真验证了相间电压平衡控制与直流电压取值分析的有效性。

针对配电网三相电压不平衡发生树-线故障难以准确判别故障相而引发山火的问题，提出了一种基于电压信号突变值和变化趋势相结合的选相方法。在传统三相电压平衡配电网单相接地故障选相理论基础上，搭建了10kV单相树-线故障试验平台。首先，在中性点不接地、消弧线圈接地欠补偿和过补偿3种情况下进行了多种树木、不同残余电流单相树-线故障试验研究。然后，根据树-线故障时零序电压和各相电压幅值变化特征，定义了故障时刻及故障相识别码，建立了某一相电压有效值的幅值增加最大则其滞后相为故障相的判据。通过故障时刻前后0.1s内的各相电压平均有效值改变大小对比及相应判据，将生成对应的识别码进行匹配，实现精确快速判别故障相。最后，通过试验验证该方法能够有效解决单相树-线故障相识别问题且不受电压不平衡影响，具有较好的工程应用价值。

交直流的混合传输会在电网中性点接地的变压器产生电磁偏振作用。本文主要研究的直流偏磁抑制措施是串联电阻的方法，针对现在广东电网常用继电保护装置的特征，通过数学建模和网络结构分析得出母线短路电流、母线零序电压标幺值、中心点零序电压标幺值和非故障相（B相）零序电压标幺值的变化情况，分析得出了采用串联电阻的方法直流偏振抑制措施对广东电网继电保护影响规律。同时也为广东电网变电站直流偏磁装置的安装的安全评估提供了参考。

LW3A-12/630-20户外柱上SF6断路器（以下简称“断路器”）是我公司响应国网一二次融合成套柱上开关入网新要求而开发的新一代产品，开关配置完全符合国网一二次融合成套要求；主要用于交流50Hz的三相12KV电力系统，用作城网12KV线路分段和联络开关和中、小型35KV变电站12KV侧出线开关，配合一二次融合FTU等微机控制装置及外置电压互感器后，即成为智能型“自动开关”，是实现“配网自动化”的理想开关设备，具各分、合负荷电流，过载电流及短路电流之能力。 断路器配置统一参数的保护CT、零序CT和零序电压传感器，具有测量范围宽，测量精度高，可靠性高的特点，模拟量齐全便于准确判定线路各种故障。

电网三相电压不平衡问题在东北电网66kV系统乃至全国电力行业都普遍存在。项目组对国网蒙东、辽宁、吉林电网和用户进行调研，其中存在三相电压不平衡问题的占比83%。以蒙东电网为例，不平衡的66kV系统约占85%，电压偏差最高可达7.00kV(企标要求不超过3.8kV).目前系统内普遍采用提高消弧线圈档位、增加系统补偿的的方法来缓解三相电压不平衡的问题，但无法从根本上解决。同时该方法次生灾害明显：单相接地时，由于系统补偿度过高、残流过大，接地点极易发生电弧重燃，扩大事故范围。行业内部缺少成熟技术来解决该问题。 本项目针对小电流接地系统三相电压不平衡原因进行研究，并研制出全国首台首套-一基于电压源的主动零序电压控制装置。该装置主要由接地选线消弧装置（具有三相不平衡有源调节与柔性熄弧功能）、柔性电压源构成。该装置主要针对东北电网66kV系统进行研发，但具有极强的普适性，可推广至所有小电流接地系统，对于5kV电压等级也同样适用。 经济效益方面，相电压长期不平衡较大，会击穿设备绝缘，损坏设备；单相接地时电弧过大导致相间跳闸，线路停电，增加电力设备运行维护成本，还会引起重要工业用户重大经济损失。装置可以解决上述问题，保证电网和用户经济效益。经过网站查询以及业内横向对比，尚无有效技术和装置能彻底解决此类问题。该装置能够解决生产实际问题，提高电能质量，降低系统损耗，填补了国内小电流接地系统相电压偏移治理领域的空白，推动了行业进步。

随着配电网的发展，T接分支的大量接入使得配电网结构复杂，传统测距算法通常忽略分支，测距精度变低，研究含多分支配电网单相接地故障测距具有重要意义。为此，提出一种基于前后逐段逼近的含多分支配电网单相接地故障精确测距方法。首先，分析分布参数模型，根据零序电压、电流关系，提出故障区段判别系数，判别最小故障区段。其次，利用最小故障区段两端的零序电压、电流建立故障测距函数，采用梯度下降法求解精确故障点。最后，在PSCAD仿真平台上对所述方法进行验证。结果表明，所提方法可确定故障最小区段，精确计算出故障点，并具有较强的耐受过渡电阻能力，能较好适应高渗透率分布式电源的接入。