[發明專利]一種交直流電網接地裝置及其控制方法

在審

• 申請號: 201711205502.8
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107919662A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 陸振綱;葛俊;鄧占鋒;湯廣福;趙國亮;蔡林海;宋潔瑩;尉志勇;祁歡歡;劉海軍;李衛國
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;國家電網公司;國網冀北電力有限公司;國網山西省電力公司
• 主分類號: H02H9/08
• 分類號: H02H9/08
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域：

本發明涉及交直流電網領域，具體涉及一種交直流電網接地裝置及其控制方法。

背景技術：

隨著大規模分布式電源、儲能系統、多樣化負荷等在電網中的滲透率日益提高，輸配電網逐步由傳統的無源網絡演變為有源網絡，且網絡結構呈現出多樣化、復雜化的特征。交直流混合電網在接納分布式電源、交直流負荷等方面有著巨大的優勢，可以極大地減少網絡中換流器的數量、提高供電效率、減低電網建設的投資成本。因此，交直流混合電網將會成為未來電網發展的重要方向。

現有電力系統中的35kV、10kV配電網一般采用中性點不接地的運行方式。由于目前城市電網電纜線路劇增，電網的對地電容電流迅速增加。當系統發生單相接地故障時，系統中性點、非故障相以及故障相都會出現弧光接地過電壓，嚴重威脅電網安全及設備的絕緣。一般來說，配電網變電站主變壓器都采用Yd接線或者YNynd接線，低壓側無中性點引出。因此，需要通過接地變壓器引出中性點。而在接地方式的選擇上，通常為中性點經電阻接地或經消弧線圈接地。對于傳統電網來說，在接地方式的選擇上只需考慮交流單相接地故障的情況，而在未來的交直流混合電網中，交流網絡與直流網絡通過換流器相連，系統中性點仍然由接地變壓器引出。在對接地裝置進行設計時，必須考慮直流單極接地故障的影響。因為一旦網絡中發生直流單極接地故障，將會有很大的直流電壓加在接地變上，造成變壓器直流偏磁或消弧線圈飽和，危害電網安全運行。另外，直流電壓偏置的存在也會影響接地變壓器、消弧線圈等設備的選型。基于以上分析，傳統配電網的接地裝置并不適用于未來的電網發展。

發明內容：

為了解決現有技術中所存在的上述不足，本發明提供一種交直流電網接地裝置及其控制方法。

本發明提供的技術方案是：

一種交直流電網接地裝置，包括：接地變壓器、消弧線圈、傳感器、接地電阻和旁路開關；

所述消弧線圈的輸入端與所述接地變壓器的中性點連接，輸出端與所述電流傳感器的一端連接，所述電流傳感器的另一端與所述接地電阻的一端連接，所述接地電阻的另一端接地；

所述旁路開關并聯所述接地電阻。

優選的，所述接地變壓器的一次側為高壓繞組，二次側為低壓繞組；

所述高壓繞組采用三角形接線法，所述低壓繞組采用星形接線法。

優選的，所述接地變壓器的高壓繞組與交直流電網母線連接。

優選的，所述接地變壓器的低壓繞組連接二次負載。

優選的，所述接地變壓器采用曲折形、曲折形/星形、星形/三角形或星形/開口三角形的結構形式。

優選的，所述接地變壓器采用三角形對星形接法的接地形式。

優選的，所述傳感器可為測量直流分量的互感器，如光纖電流互感器或霍爾電流傳感器等電子式互感器。

優選的，所述接地電阻由交直流電網的直流偏置電壓值和交流側相電流峰值確定；

所述U_dc為直流偏置電壓值，所述I_0max為交流側相電流峰值。

優選的，所述旁路開關采用快速機械開關、可控硅、IGBT或斷路器。

優選的，所述交直流電網中的交流電網與直流電網通過換流器互聯；

所述換流器采用電壓源或電流換流器、多電平換流器等電力電子換流器。

優選的，還包括控制器，所述控制器用于接收所述電流傳感器的電流信號，然后產生觸發信號控制所述旁路開關的開斷。

一種交直流電網接地裝置的控制方法，包括以下步驟：

當交直流電網正常工作的時候以及直流電網電極接地故障情況下，所述旁路開關處于斷開狀態；當交直流電網發生交流單相接地故障時，所述接地裝置判斷電流傳感器測量獲得接地變壓器的中性點電流或電壓是否超過預先設定的電壓電流動作閥值；

若是，則旁路開關閉合，電流通過消弧線圈和旁路開關接地；否則，所述旁路開關處于斷開狀態，電流通過消弧線圈和接地電阻接地。

優選的，所述動作閾值由下式計算：

所述I_S為交流側相電流有效值。

優選的，所述當交直流電網發生交流單相接地故障時，所述接地裝置判斷電流傳感器測量獲得接地變壓器的中性點電流或電壓是否超過預先設定的電壓電流動作閥值包括：

當交直流電網發生交流單相接地故障時，所述消弧線圈獲得接地變壓器的中性點電流或電壓；