中国石油大学（华东）薛永端团队特稿：利用熄弧后暂态信息测量谐振接地系统的对地电容
薛永端，博士，教授，主要从事配电网接地方式与接地故障保护的理论研究与技术应用工作。先后多项主持国家自然科学基金项目、国家863重大专项子课题、国家电网与南方电网科技项目，曾获国家技术发明奖1项、省部级科技奖励多项。
李广，硕士研究生，主要研究领域为配电网故障检测。
徐丙垠，博士，教授，主要研究领域为电力线路故障监测、配电网自动化、电力物联网。先后主持多项国家自然科学基金、国家重点研发计划、国家863重大专项课题、国家电网与南方电网科技项目，曾获国家技术发明奖2项、省部级科技奖励10余项。
系统对地电容的准确测量是消弧线圈容量配置、补偿度调整与故障点残流控制等技术的基础。已有各种测量方法均需要附加阻抗、改变消弧线圈失谐度或者注入特定信号，属于主动测量技术。
本文提出一种利用接地故障熄弧后系统恢复过程中暂态信息测量系统对地电容的方法，不需要外加任何专用设备或调整现有设备运行状态，属于被动测量技术，精度高、安全性好。
以切机与切负荷扰动为例，大量仿真结果表明，该方法能以很高的准确率完成扰动源位置的定位,对其他类型扰动定位也有重要的借鉴意义。
DOI：10.19595 / j.cnki.1000-6753.tces.191178
谐振接地（中性点经消弧线圈接地）系统中对地电容（即系统对地电容电流）的精确测量，是消弧线圈容量配置、补偿度调整与故障点残流控制等技术的基础，对谐波治理、保护动作、故障检测、无功补偿、过电压防护等也有影响。
以消弧线圈为例，如若对地电容测量不准确，可能使消弧线圈容量配置不合理、失谐度过大或过小，进一步导致接地故障点残流过大影响熄弧效果或者欠补偿运行，也可能产生谐振或拍频等现象引起较为严重的过电压，加重故障危害程度。
已有系统对地电容测量方法，如信号注入法、偏置法、中性点阻抗法等，需要注入特定信号、在某相或中性点附加阻抗或者改变消弧线圈失谐度，属于主动测量技术。该类技术需要外加专用设备或调整现有设备运行状态，测量精度也需进一步提高。
本文方法不增添专用电容电流测量设备，仅依靠已有电压互感器或电流互感器，依据接地故障熄弧后的暂态电气量对系统对地电容进行测量。本文方法可作为一种辅助测量手段，用以验证、提升已有方法的测量精度；另一方面，其可为消弧线圈的校正提供反馈信息，使消弧线圈的补偿工作由过去的开环控制改为闭环控制。
单相接地故障时，系统暂态过程是一个在故障点虚拟电源激励下的零状态响应，而故障点电弧熄灭后，系统暂态过程是一个非零状态下的零输入响应，且熄弧后的暂态过程仅和补偿电感（含消弧线圈电感、接地变电感、主变电感）、系统对地电容以及系统等效电阻有关，与故障点状态（如过渡电阻大小、电弧稳定程度等）无关，即熄弧后的暂态过程可反映消弧线圈电感值与系统对地电容值之间的约束关系。因此，在消弧线圈电感值已知的情况下，可以根据熄弧后暂态电气量计算系统对地电容。
图1 不同失谐度条件下熄弧前后零序电压、电流对比
本文利用谐振接地系统单相接地故障等效电路，对接地故障熄弧后的母线零序电压、中性点电流等电气量的暂态特征进行分析，给出暂态谐振频率、衰减因子等参数与系统失谐度间的约束关系，据此提出一种利用熄弧后电气量特征的对地电容电流测量方法，并对该方法的误差进行了分析。
在谐振接地系统中，单相接地的故障点熄弧后，母线零序电压与中性点电流等电气量是逐渐衰减的正弦信号，且其谐振频率不同于工频。可以通过测量该过程的谐振频率、衰减因子等参数，计算得到系统失谐度，结合补偿电感参数或中性点电流，即可得到系统对地电容或系统电容电流大小。
薛永端，李广，徐丙垠。利用熄弧后暂态信息测量谐振接地系统的对地电容[J]。电工技术学报，2020，35（7）：1521-1528。薛永端，李光，徐炳银。基于灭弧后瞬态信息的谐振接地系统接地电容测量方法。中国电工技术学报，2020，35（7）：1521-1528。