配電網三相不平衡過電壓有源抑制方法研究

曾祥君 黃明瑋 王 文 陳 銳 范必雙

(1.智能電網運行與控制湖南省重點實驗室(長沙理工大學) 長沙 410004 2.廣東電網公司電力科學研究院 廣州 510080)

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配電網三相不平衡過電壓有源抑制方法研究

曾祥君1黃明瑋1王 文1陳 銳2范必雙1

(1.智能電網運行與控制湖南省重點實驗室(長沙理工大學) 長沙 410004 2.廣東電網公司電力科學研究院 廣州 510080)

分析三相不平衡電壓的產生機理，提出有源抑制方法，設計了有源逆變裝置，等效為可控電流源，安裝在中性點與地之間，優化控制注入電流的大小和相位，能強迫電網三相電壓平衡。仿真分析和樣機實驗測試結果表明，該方法不需要測量線路對地參數，抑制三相不平衡過電壓速度快、準確度高，甚至能將中性點位移電壓抑制到零。

配電網 三相不平衡 有源逆變 注入電流

0 引言

由于我國配電網廣泛采用中性點非有效接地運行方式，零序阻抗大[1]；三相架空線路一般采用不換位架設[2]，并考慮單相高壓負載(如武漢10 kV配電網的路燈負載)、電壓互感器和補償電容的不對稱布置及斷線故障，易導致三相對地參數不對稱，引發三相不平衡電壓[3]。消弧線圈的投入增大了配電網零序阻抗，甚至引發零序回路諧振，進一步放大三相不平衡電壓，產生三相不平衡過電壓[4]。不平衡過電壓將增大電網附加損耗、干擾通信系統等，嚴重影響配電網的正常運行[5，6]。因此，為了保障用戶安全和電力系統可靠性，消除潛在隱患，必須采取有效措施抑制三相不平衡過電壓。

傳統的配電網三相不平衡過電壓抑制方法主要采用手動投切電容器或電抗器來實現[3，7]。一般通過在線路對地電容不平衡相上投入電容器或電抗器組，使線路參數達到平衡，從而強迫三相電壓平衡。該方法操作簡單、經濟方便，在抑制三相不平衡過電壓初期得到廣泛應用[8，9]；但由于實際運行的配電網對地參數多變，準確測量難度大，因此手動投切電容器或電抗器難以準確、快速地動態跟蹤電網運行方式變化并抑制三相不平衡過電壓[10]。

對于中性點經消弧線圈諧振接地系統，一般采用消弧線圈串聯或并聯阻值和容量合適的電阻接地，加大消弧線圈補償回路的電網阻尼率，抑制中性點位移電壓[11，12]。研究證明，阻尼電阻值為消弧線圈阻抗的5%～10%時，可有效阻尼補償電網的位移電壓[13]。但由于配電網運行方式靈活，對地參數動態變化范圍大，該方法難以準確測量配電網對地參數，且不能實時跟蹤電網的變化，導致三相不平衡過電壓的抑制速度和準確度難以滿足現場運行要求[14]。

為解決配電網三相不平衡過電壓問題，本文提出一種配電網三相不平衡過電壓快速準確抑制的新方法。通過在中性點與大地之間安裝一單相有源逆變裝置，并將其等效為可控電流源，向中性點注入最優相位和幅值的工頻電流，實現配電網中性點位移電壓以及三相不平衡過電壓的實時準確抑制。

1 三相不平衡過電壓的有源抑制機理

配電網三相不平衡過電壓產生的實質是：三相對地參數不平衡導致三相對地電流不平衡，產生零序電壓[15，16]。為此，本文采用向配電網注入一定大小和相位的電流，補償三相不平衡電流，在不改變配電網對地絕緣參數的條件下快速準確抑制三相不平衡過電壓。

圖1為中性點非有效接地配電網三相不平衡過電壓補償示意圖。其中，有源逆變裝置為虛線框部分，將其等效為可控電流源，三相交流Up通過不可控整流模塊轉換成單相直流，再通過逆變模塊轉換成單相交流，經過Lf、Cf濾波電路和變壓器后注入配電網；I為注入電流；Cdc、Rdc分別為直流側電容和電阻，用于平穩直流電壓；EA、EB、EC分別為配電網A、B、C三相電源電壓；rA、rB、rC為配電網單相對地泄露電阻；CA、CB、CC為配電網單相對地電容；U0為中性點位移電壓；r0和L0分別為消弧線圈的阻尼電阻和調諧電感；k為單相高壓開關，通過控制高壓開關和調整消弧線圈電感及并聯電阻，可改變配電網中性點的接地方式。

圖1 配電網三相不平衡電壓補償示意圖Fig.1 Compensation circuit diagram of three-phase unbalanced voltage for distribution networks

由基爾霍夫定律可知

I=EAYA+EBYB+ECYC+U0(YA+YB+YC+Y0)

(1)

如果令

I=EAYA+EBYB+ECYC

(2)

則U0=0，徹底消除了配電網正常運行時因三相對地參數不平衡引起的中性點位移電壓。因此，通過有源逆變裝置向配電網注入電流(現場實際運行中，考慮到中性點不接地系統變壓器繞組為角形接線，沒有引出中性點，因此電流由接地變壓器的中性點注入)可補償三相不平衡電流，抑制三相不平衡過電壓。

因上述研究的是三相對地回路，即零序回路；而我國配電網(6 kV、10 kV、35 kV、60 kV)負載變壓器的一次側一般都是不接地的，不存在負載的零序電流，負載電流的變化僅會引起配電網的正序電流變化和負序電流變化，不會導致配電網對地的零序電流變化；即使考慮單相高壓負載(如武漢10 kV配電網的路燈負載)，變壓器一次側也是從兩根相線取電，不存在零序電流，僅會導致三相線路的長度不一致，引起配電線路三相參數的不平衡。因此，本文研究配電網零序電壓控制問題時不考慮負荷的影響，這也是配電網分析的通用做法。

注入電流的大小由配電網規模(即三相對地電容大小)和三相不對稱度大小決定，一般配電網注入電流小于10 A。信號注入為穩態信號，從配電網中性點注入，中性點電壓很低(10 kV配電網一般小于90 V)，注入信號回路無特殊設計要求。

2 三相不平衡過電壓的有源抑制方法

式(2)中注入電流的計算需要已知線路三相對地導納，但該導納實時測量困難。為便于工程實現，需深入研究注入電流與不平衡電壓的關系，通過改變注入電流大小和相位查找最小的不平衡電壓，實現不平衡電壓的有源抑制。

2.1 注入電流的大小相位與零序電壓的解析關系

下面分析抑制零序電壓為零需注入的電流的惟一性。根據三相電壓關系

(3)

和式(1)得到中性點位移電壓幅值U0與注入電流I=I∠θ的函數關系

(4)

令U0=f(I，θ)，分別對θ和I求偏導數，得

(5)

求方程組fθ(I，θ)=0，fI(I，θ)=0的所有實數解和偏導數不存在的點，得

(6)

再分別對θ和I求二階偏導數，分別設為：fII(I0，θ0)=A，fIθ(I0，θ0)=B，fθθ(I0，θ0)=C。計算可得AC-B2>0，A<0，所以函數U0=f(I，θ)在(I0，θ0)處有最小值f(I0，θ0)=0。因此，存在惟一注入電流I=I0∠θ0， 能夠抑制中性點位移電壓到零，即最優注入電流具有惟一性。

下面分析抑制后的零序電壓與注入電流大小和相位的單調性關系。首先設I為非零常數Ix，考察fθ(Ix，θ)隨自變量θ變化的情況，并求f(Ix，θ)的單調性。由表1可知，對于任意非零Ix，當I=Ix時，f(Ix，θ)在θ0=arctan(L/K)時存在惟一的最小值；可通過改變注入電流相位，比較輸出電壓，查找最小輸出電壓對應的注入電流相位得到；且θ0的取值僅與配電網的對地參數有關，而與Ix的取值無關。再設θ為常數θy，考察fI(I，θy)隨自變量I變化的情況，并求f(I，θy)的單調性。由表2可知，對于任意θy，當θ=θy時，f(I，θy)在I0=E(Lsinθ+Kcosθ)取得最小值；即規定電流注入相位，通過改變幅值，查找最小輸出電壓，可確定注入電流幅值；但I0的取值與θy有關，隨θy的改變而改變。

表1 f(Ix，θ)的單調區間Tab.1 Monotonicity interval of f(Ix，θ)

表2 f(I，θy)的單調區間Tab.2 Monotonicity interval of f(I，θy)

2.2 注入電流的大小相位與零序電壓的矢量關系

為了更直觀地闡述注入電流與零序電壓的關系，下面進行矢量圖的分析。

將式(1)轉換成如下形式

U0=F(I-H)

(7)

根據式(7)可得到注入電流與零序電壓的矢量關系如圖2所示。

圖2 中性點位移電壓與注入電流矢量圖Fig.2 Vector relationship between injecting current and neutral displacement voltage

I的幅值相位可調；H由配電網的系統參數決定，參數確定后，H固定。因此I和H的軌跡可由無數個半徑不等的同心圓組成。圖2中OH、OI分別代表H和I的一個軌跡圓，當矢量-H固定后，I與-H之和隨注入電流I的改變而改變，I-H幅值越小，中性點位移電壓U0就越小，當I-H為零時，中性點位移電壓將被限制到零。

通過分析矢量圖可得到以下結論：①存在惟一的注入電流I將U0限制到最小。由圖2和式(7)可知，當I與H幅值相等，相位相反時，I-H為零，即U0為零；②固定注入電流幅值的情況下，當且僅當I與H相位相反時，I-H的幅值最小，可得到最優相位。

以上結論進一步驗證了注入電流的惟一性和注入電流與零序電壓的關系，解析分析和矢量圖分析結果一致。

2.3 配電網三相不平衡過電壓的抑制方法

綜合理論推導與矢量關系分析，可得到配電網三相不平衡過電壓的抑制方法：連續測量中性點電壓U0，先給定任意非零幅值的注入電流Ix，改變注入電流相位θ，搜索使U0最小對應的θ取值，確定為最優注入電流相位θ0；然后，固定最優注入電流相位θ0，改變注入電流幅值I，搜索使U0最小I的取值，確定為最優注入電流幅值I0。該方法不需要測量線路對地參數，抑制三相不平衡過電壓速度快、準確度高，甚至可將中性點位移過電壓限制到零。

3 三相不平衡過電壓抑制的閉環控制方法

為了實現對三相不平衡過電壓的快速、精確抑制，對中性點單相有源逆變裝置采用閉環控制策略。先采用迭代法尋找最優注入電流，并以此作為參考電流，輸入到電流閉環；電流環采用無差拍控制，實現電流的穩定、實時跟蹤，并產生可控的驅動脈沖信號，控制IGBT的通斷，產生注入配電網的零序電流。

3.1 參考電流的產生

定義任意注入電流幅值用Ix表示，任意注入電流相位用θy表示，Ix與θy對應的中性點電壓幅值為Uxy；定義配電網某一不平衡狀態下的注入電流最優幅值用In表示，最優相位用θm表示，In與θm對應的中性點電壓幅值為Unm。初始注入電流幅值和相位分別為I1和θ1，記錄此時的中性點電壓幅值為U11。

1)先固定任意非零的注入電流幅值，搜索最優注入電流相位。設置相位增量為Δθ(Δθ越小，準確度越高)，每次以Δθ改變注入電流相位。

保持電流幅值為I1，改變相位為θ2=θ1+Δθ，記錄此時的中性點電壓幅值為U12。

①如果U12U1m，此時U1m對應的注入電流相位θm為最優相位。

②如果U12>U11，則減小相位至θ3=θ1-Δθ，比較U13與U11的大小。如果U13>U11，θ1即為最優相位；如果U13U1m，此時U1m對應的注入電流相位θm為最優相位。

2)固定最優注入電流相位，搜索最優注入電流幅值。初始注入電流幅值和相位分別為I1和θm，記錄此時的中性點電壓幅值為U1m，設置幅值增量為ΔI，每次以ΔI改變注入電流幅值。

保持電流相位為θm，改變幅值為I2=I1+ΔI，記錄此時的中性點電壓幅值為U2m。

①如果U2mUnm，此時Unm對應的注入電流幅值In為最優幅值。

②如果U2m>U1m，則減小幅值至I3=I1-ΔI，比較U3m與U1m的大小。如果U3m>U1m，I1即為最優幅值；如果U3mUnm，此時Unm對應的注入電流幅值In為最優幅值。

3.2 電流無差拍控制

電流無差拍控制框圖如圖3所示。參考電流I*與實際注入電流I的偏差值給定到無差拍控制器，產生合適的脈沖驅動信號。KINV為逆變器的等效增益，脈沖信號控制IGBT得到逆變側輸出電壓Ui，再通過Yf得到注入電流。Yf為濾波電路的等效導納，表達式為

(8)

式中，Z0為系統的零序阻抗；ZCf、ZLf分別表示濾波電容和濾波電感的阻抗。

3.3 配電網三相不平衡過電壓抑制方法的實現

配電網三相不平衡過電壓抑制方法實現流程如圖4所示。

圖3 無差拍控制框圖Fig.3 Dead-beat control diagram

圖4 配電網三相不平衡過電壓抑制方法實現流程圖Fig.4 Three-phase unbalanced voltage suppression flow chart

對于實際運行的配電網，對地參數一般變化不大，因此，注入電流的初始幅值和相位可根據現場經驗來確定，減少搜索最優注入電流的時間。此外，如果配電網具有測量對地參數的條件，可通過計算得到最優注入電流的理論值，以此作為注入電流初始值，也可大幅度縮小搜索最優電流的范圍，提高抑制速度。

4 仿真與實驗分析

4.1 仿真分析

為驗證本文所提方法，利用Matlab仿真分析10 kV配電網三相對地參數不平衡情況下引起的三相電壓不平衡。以中性點不接地系統為例，搭建仿真模型如圖1所示，其中有源逆變裝置用等效的可控電流源代替。設置不平衡參數如表3所示，使配電網運行于三相不平衡狀態，通過等效可控電流源向中性點注入最優相位和幅值的工頻電流，可將中性點位移電壓抑制到零，消除三相不平衡過電壓。

表3 三相不平衡時的仿真參數Tab.3 Simulation parameters under 3-pahase unbalanced situation

圖5 注入電流與中性點位移電壓的關系Fig.5 Relationship between injecting current and neutral displacement voltage

將表3中數據代入式(4)，得到注入電流與中性點位移電壓的關系如圖5、圖6所示。由圖5可知，當注入電流相位為67.57°，幅值為5.7 A時，可將中性點位移電壓抑制到零。圖6分別說明了中性點位移電壓與注入電流幅值和相位的關系。由圖6a可知，相位取值不同，中性點位移電壓最小值對應不同的電流幅值；由圖6b可知，幅值取值不同，中性點位移電壓最小值對應相同的電流相位，驗證了前文的理論分析。

圖6 注入電流與中性點位移電壓的關系Fig.6 Relationship between injecting current and neutral displacement voltage

調節可控電流源的電流輸出為最優注入電流，選擇在0.04 s時注入，抑制前后的電氣參數如圖7和表4所示。其中圖7a為注入電流波形圖，圖7b為注入電流前后的中性點電壓波形圖。注入電流前，位移電壓幅值達到660 V。注入電流后，位移電壓降到0.01 V，實現了對中性點位移電壓的有效抑制。圖7c為注入電流前后的三相電壓波形。注入電流前，三相電壓不平衡。注入電流后，三相電壓被強制平衡。

圖7 三相不平衡狀態下注入電流前后的電氣參數比較Fig.7 Comparison of Electrical parameters under 3-pahase unbalanced situation before and after the current was injected

表4 三相不平衡過電壓抑制的仿真結果Tab.4 Simulation results of 3-phase unbalanced overvoltage suppression

仿真分析結果表明，以中性點位移電壓為控制目標，通過先搜索最優注入電流相位，再搜索最優注入電流幅值的方法，向配電網注入工頻電流強制中性點位移電壓為零，抑制效果明顯，實現了三相不平衡過電壓的快速準確補償。

4.2 實驗分析

為了進一步驗證本文方法的可靠性與可行性，研發了有源抑制裝置實驗樣機如圖8所示。實驗在380 V的中性點不接地模擬配電網中進行。實驗系統接線圖如圖9所示。其中，實驗樣機與耦合電路串聯等效為一個幅值、相位可控的電流源，如圖中虛線框所示；三相調壓器用于調整模擬配電網的電壓；隔離變壓器變比為1∶1，一、二次側分別采用三角形聯結和星形聯結，作用是在二次側引出中性點，通過向該中性點注入電流實現抑制目標。

圖8 實驗樣機Fig.8 Experimental prototype

圖9 實驗系統接線圖Fig.9 Wiring diagram of experimental system

實驗樣機的運行通過DSP程序控制來實現。實驗參數為：A、B、C三相的線路對地電阻rA、rB、rC均為1 600 Ω，A、B兩相對地電容CA、CB均為100 μF；C相對地電容CC為300 μF。

實驗在三相調壓器二次側線電壓為42.2 V的條件下進行，并采用電能質量分析儀記錄實驗波形和數據。實驗波形如圖10所示。

圖10 三相不平衡電壓補償實驗波形Fig.10 Experiment waveforms of compensating 3-pahse unbalanced voltage

圖10a和圖10b分別表示注入電流前后三相電壓的波形圖。可看出注入零序電流后，中性點位移電壓被限制到接近于零。從圖10c可得最優注入電流幅值為1.567 A。實驗測得C相電壓滯后注入電流90°。由于實驗參數僅C相對地電容與其他兩相不同，線路對地電阻均相等，由三相電壓關系EA+EB+EC=0和式(2)得到注入電流I和C相電壓EC的關系式為：I=ECjω(CC-CA)。因此，C相電壓滯后注入電流90°，驗證了注入電流相位為最優相位。

實驗過程中用萬用表實測中性點電壓為0.5 V，且大部分為諧波。中性點電壓不為零是由采樣以及設備的準確度造成的，且隔離變壓器本身線性度不佳以及有源逆變裝置含電力電子器件，都是造成中性點電壓存在少量諧波無法消除的原因。

實驗結果如表5所示。實驗結果表明，通過有源逆變裝置向中性點注入零序電流，能夠強制中性點位移電壓接近于零，實現了三相不平衡過電壓的抑制，驗證了理論與仿真的可靠性和可行性。

表5 注入電流前后配電網參數對比Tab.5 Comparison of distribution network parameters before and after the current injected

5 結論

1)本文首次實現了中性點非有效接地配電網零序電壓的柔性控制，代替了現有的分相電容或電感補償，提高了控制準確度和控制速度，有效解決了因配電網運行方式變化引起三相參數不平衡的變化而導致零序過電壓的抑制難題。

2)推導了注入電流幅值和相位與中性點位移電壓幅值的解析關系：保持幅值不變的情況下，一個周期內僅存在惟一相位使中性點位移電壓降到最低，該相位的取值僅與配電網線路對地參數有關；保持相位不變的情況下，僅存在惟一幅值使中性點位移電壓降到最低，但該幅值隨電流相位取值的改變而改變。

3)根據該解析關系，提出了以中性點位移電壓為參考，先搜索最優注入電流相位，再搜索最優注入電流幅值的方法。通過在中性點與大地之間安裝一有源裝置，等效為可控電流源，向配電網注入幅值、相位最優的工頻電流，消除了中性點位移電壓，實現了三相不平衡過電壓的抑制。該方法與傳統方法相比不需要精確測量對地參數，消除了因檢測對地參數引起的誤差，提高了抑制三相不平衡過電壓的速度和準確度。

4)提出了基于有源逆變裝置的閉環控制方法。先通過迭代法搜索最優注入電流，然后以該電流作為參考電流，將其與實際注入電流的偏差值給到電流無差拍閉環，產生驅動脈沖信號，控制IGBT的通斷，最終注入最優零序電流。

5)目前已完成有源抑制裝置實驗樣機的研發，并通過仿真與樣機實驗驗證了所提方法的可靠性與可行性；研發了工程裝置，即將在南方電網東莞供電公司寮步變電站10 kV配電網運行，實現三相不平衡電壓抑制和故障消弧功能。

[1] 要煥年，曹梅月.電力系統諧振接地[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2] Fu Zhouxing，Wang Nan，Huang Lingling，et al.Study on neutral point grounding modes in medium-voltage distribution network[C].2014 International Symposium on Computer，Consumer and Control(IS3C)，Taichung，2014：154-157.

[3] 曾祥君，胡京瑩，王媛媛，等.基于柔性接地技術的配電網三相不平衡過電壓抑制方法[J].中國電機工程學報，2014，34(4)：678-684. Zeng Xiangjun，Hu Jingying，Wang Yuanyuan，et al.Suppressing method of three-phase unbalanced overvoltage based on distribution networks flexible grounding control[J].Proceedings of the CSEE，2014，34(4)：678-684.

[4] 董雷，何林，蒲天驕.中性點接地方式對配電網可靠性的影響[J].電力系統保護與控制，2013，41(1)：96-101. Dong Lei，He Lin，Pu Tianjiao.Effect of neutral grounding mode on reliability of distribution network[J].Power System Protection and Control，2013，41(1)：96-101.

[5] 郭謀發，黃建業，楊耿杰.諧振接地系統故障區段模糊信息融合定位方法[J].電力系統保護與控制，2012，40(10)：65-70. Guo Moufa，Huang Jianye，Yang Gengjie.Fault section location based on fuzzy information fusion for NES[J].Power System Protection and Control，2012，40(10)：65-70.

[6] 叢偉，孫允，劉國強，等.基于恒頻注入信號計算配電網分布電容的方案與應用[J].電網技術，2013，37(10)：2938-2944. Cong Wei，Sun Yun，Liu Guoqiang，et al.Fixed-frequency signal injection based schemes to calculate grounding distributed capacitance of distribution network and applications[J].Power System Technology，2013，37(10)：2938-2944.

[7] 榮飛，羅安，范卿.應用于不平衡系統的STATCOM電壓控制新方法[J].電工技術學報，2010，25(3)：138-143. Rong Fei，Luo An，Fan Qing.A novel voltage control method applied in STATCOM under unbalanced system[J].Transaction of China Electrotechnical Society，2010，25(3)：138-143.

[8] Xin Yechun，Li Guoqing，Wang Chaobin，et al.The compensation control of reactive power and three phase unbalance load based on the method of sequence component[C].2012 China International Conference on Electricity Distribution (CICED)，2012：1-5.

[9] 易桂平，胡仁杰，蔣瑋，等.電網電壓不平衡對STATCOM的影響及抑制[J].電工技術學報，2014，29(6)：238-247. Yi Guiping，Hu Renjie，Jiang Wei，et al.Influence of grid voltage unbalance on STATCOM and the countermeasure[J].Transaction of China Electro-technical Society，2014，29(6)：238-247.

[10]韋鋼，陳森環，蔡陽，等.基于瞬時無功功率理論的三相不平衡負荷補償[J].電力自動化設備，2010，30(2)：59-63. Wei Gang，Chen Senhuan，Cai Yang，et al.Compensation for three-phase unbalanced load based on instantaneous reactive power theory[J].Electric Power Automation Equipment，2010，30(2)：59-63.

[11]Blazic B，Papic I.Improved D-STATCOM control for operation with unbalanced currents and voltages[J].IEEE Transactions on Power Delivery，2006，21(1)：225-233.

[12]錢辰辰，朱明星，夏振武，等.基于參考阻抗法的多不平衡源責任分攤定量評估[J].電力系統自動化，2014，38(6)：61-67. Qian Chenchen，Zhu Mingxing，Xia Zhenwu，et al.Quantitative evaluation of responsibility proration among multiple three-phase unbalanced sources based on reference impedance method[J].Automation of Electric Power Systems，2014，38(6)：61-67.

[13]謝冰若，陳喬夫，陳路，等.磁通可控消弧線圈對地電容檢測方法的改進[J].電力自動化設備，2009，29(3)：46-50. Xie Bingruo，Chen Qiaofu，Chen Lu，et al.Improved grid-to-earth capacitance measuring of arc suppression coil based on controllable magnetic flux[J].Electric Power Automation Equipment，2009，29(3)：46-50.

[14]曾祥君，許瑤，陳博，等.中性點不接地配電網電容電流實時測量新方法[J].電力系統自動化，2009，33(2)：78-81. Zeng Xiangjun，Xu Yao，Chen Bo，et al.A novel measuring method of capacitive current for insulated neutral distribution networks[J].Automation of Electric Power Systems，2009，33(2)：78-81.

[15]李曉波，劉寶穩，王崇林.諧振接地系統零序電壓軌跡及精確控制方法[J].電網技術，2013，37(9)：2669-2674. Li Xiaobo，Liu Baowen，Wang Chonglin.Zero-sequence voltage locus of resonant grounded system and its accurate control[J].Power System Technology，2013，37(9)：2669-2674.

[16]曾祥君，王媛媛，李建，等.基于配電網柔性接地控制的故障消弧與饋線保護新原理[J].中國電機工程學報，2012，32(16)：137-143. Zeng Xiangjun，Wang Yuanyuann，Li Jian，et al.Novel principle of faults arc extinguishing & feeder protection based on flexible grounding control for distribution networks[J].Proceedings of the CSEE，2012，32(16)：137-143.

Research on Active Suppression Method of Three-Phase Unbalanced Overvoltage for Distribution Networks

ZengXiangjun1HuangMingwei1WangWen1ChenRui2FanBishuang1

(1.Hunan Province Key Laboratory of Smart Grids Operation and Control Changsha University of Science and Technology Changsha 410004 China 2.Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Guangzhou 510080 China)

The unbalanced three-phase impedances to the ground will cause three-phase unbalanced voltage in the distribution networks with ineffective earthed methods.The unbalanced over voltage has influence on the reliability and security of the distribution network.The overvoltage generating mechanism is analyzed in this paper.Based on that，an active over voltage suppression method is proposed.The suppression device，equivalent to a controllable current source，is developed and installed between the neutral point and the ground.It can optimally control the phase and amplitude of the injection current，and then force the three-phase voltage to be in balance.The simulation analysis and the prototype experiment results show that this method can suppress the three-phase unbalanced overvoltage quickly and effectively without measuring the three-phase impedances to the ground.The neutral point displacement voltage can be suppressed to zero in this way.

Distribution networks，three-phase unbalance，active inverter，injection current

國家自然科學基金(61233008、51277014、51207014、51407014)，湖南省科技重大專項(2012FJ1003)和湖南省高校產業化培育項目(12CY007)資助項目。

2014-11-15 改稿日期2015-03-10

TM77

曾祥君 男，1972年生，博士，教授，研究方向為電力系統微機保護與控制。(通信作者)

黃明瑋 男，1989年生，碩士研究生，研究方向為電力系統保護與控制。