[發(fā)明專利]一種三相四橋臂多電平有源補償裝置及控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611031944.0
• 申請日: 2016-11-19
• 公開（公告）號: CN107785883A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李君;楊明乾;時振堂;王樂;杜紅勇;李瓊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: H02H9/08
• 分類號: H02H9/08;H02J3/18
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三相四橋臂多電平有源補償裝置及控制方法。

背景技術(shù)

我國配電網(wǎng)中性點采用小電流接地方式，包括中性點不接地、經(jīng)消弧線圈、高電阻接地方式。接地點零序綜合電抗比正序綜合電抗大，當(dāng)單相接地故障發(fā)生后，沒有形成短路電流通路，故障相和非故障相流過負荷電流，接地故障點和導(dǎo)線對地電容形成電流通路，從而使配電網(wǎng)可以運行較長時間查找故障，使供電可靠性得到提高。

在故障點電流達到一定值后，需要采用消弧線圈補償電容電流，使故障點電流控制在一定范圍，這樣可以避免產(chǎn)生電弧，上述做法稱諧振接地或補償接地。在備用電源良好的情況下，配電網(wǎng)還可以采用中性點經(jīng)電阻接地方法，使故障線路產(chǎn)生較大的故障電流，迅速跳閘，避免弧光接地過電壓對造成設(shè)備傷害。

由于消弧線圈只能補償基波無功功率，并產(chǎn)生泄漏電流。配電網(wǎng)達到一定規(guī)模后，單相接地故障點的泄漏電流可能使故障點無法熄弧。因此需要提供一種裝置以及方法使配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時能夠使故障點的電弧可靠熄滅。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種三相四橋臂多電平有源補償裝置及控制方法，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時該故障點產(chǎn)生電弧無法可靠熄滅的問題。

第一方面，本發(fā)明提供了一種三相四橋臂多電平有源補償裝置，包括：檢測單元、控制單元和補償單元；其中，

所述檢測單元連接所述控制單元，用于獲取配電網(wǎng)零序電壓并傳輸給所述控制單元；

所述控制單元連接所述補償單元，用于根據(jù)所述零序電壓判斷所述配電網(wǎng)是否發(fā)生單相接地故障并生成控制信號；

所述補償單元連接所述配電網(wǎng)，用于在所述控制信號的作用下向所述配電網(wǎng)注入補償電流或者零序電流。

可選地，所述補償單元包括對應(yīng)于所述配電網(wǎng)ABC相的功率子單元和接地子單元；

對應(yīng)ABC相的功率子單元的一端分別連接對應(yīng)的單相母線；另一端相連接構(gòu)成中性點；

所述接地子單元的一端連接所述中性點，另一地接地。

可選地，所述接地子單元為斷路器或固態(tài)開關(guān)。

可選地，所述功率子單元由至少兩個功率模塊構(gòu)成，所述至少兩個功率模塊串聯(lián)。

可選地，所述功率模塊包括4個開關(guān)器件以及電容構(gòu)成的H橋；

第一開關(guān)器件的第一端連接電容的正極，第二端連接第三開關(guān)器件的第一端，所述第三開關(guān)器件的第二端連接所述電容的負極；

第二開關(guān)器件的第一端連接電容的正極，第二端連接第四開關(guān)器件的第一端，所述第四開關(guān)器件的第二端連接所述電容的負極。

當(dāng)所述功率子單元由至少兩個功率模塊構(gòu)成時，所述H橋中第一開關(guān)器件與第三開關(guān)器件的第一端連接對應(yīng)的單相母線或者上一級功率模塊中第二開關(guān)器件與第四開關(guān)器件的第二端，所述H橋中第二開關(guān)器件與第四開關(guān)器件連接下一級功率模塊的第一開關(guān)器件與第三開關(guān)器件的第一端或者地。

可選地，串聯(lián)的功率模塊的數(shù)量與線電壓的關(guān)系為：

U_AB,BC,CA＝V_H×N；

其中，U_AB,BC,CA表示線電壓，V_H表示H橋額定輸出，N表示串聯(lián)H橋的數(shù)量。

可選地，所述檢測單元包括電壓互感器。

第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種用于如上文所述的三相四橋臂多電平有源補償裝置的控制方法，包括：

生成注入控制信號使所述補償單元向配電網(wǎng)母線注入零序電流，以獲取所述配電網(wǎng)的對地電容與泄漏電阻；

獲取所述配電網(wǎng)的零序電壓，若所述零序電壓超過零序電壓預(yù)設(shè)值時則判定發(fā)生單相接地故障；

根據(jù)所述零序電壓與所述對地電容及泄露電阻計算補償電流的幅值和相位，以使所述補償單元將補償電流注入到發(fā)生單相接地故障的配電網(wǎng)。

可選地，在生成注入控制信號之前還包括：

生成第一接地控制信號閉合接地子單元以使補償單元接地。

可選地，所述補償電流為對地電容電流和泄漏電流。

可選地，當(dāng)所述零序電壓未超過零序電壓預(yù)設(shè)值時，所述控制方法還包括：

生成第二接地控制信號使所述補償單元與地斷開連接；

根據(jù)配電網(wǎng)ABC相的電壓和電流的幅值和相位關(guān)系，獲取補償電流并由所述補償單元注入到所述配電網(wǎng)母線中以提高其功率因數(shù)。

可選地，串聯(lián)的功率模塊的數(shù)量利用以下表達式計算得到：