[發(fā)明專利]一種互聯(lián)配電網(wǎng)單相接地故障集成化消弧方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111571403.8
• 申請(qǐng)日: 2021-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN114221320A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭謀發(fā);張彬隆;鄭澤胤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): H02H9/08
• 分類號(hào): H02H9/08;H02J3/38
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 陳鼎桂;蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種互聯(lián)配電網(wǎng)單相接地故障集成化消弧方法，提供一種零軸分量完全可控的柔性互聯(lián)設(shè)備，控制柔性互聯(lián)設(shè)備各個(gè)并網(wǎng)端口的零軸分量能夠阻隔互聯(lián)配電網(wǎng)之間的零序通路或?qū)崿F(xiàn)單相接地故障消弧；控制柔性互聯(lián)設(shè)備各個(gè)并網(wǎng)端口的dq軸分量實(shí)現(xiàn)功率交互；利用零軸分量與dq軸分量相互解耦的關(guān)系實(shí)現(xiàn)多功能協(xié)同控制。本發(fā)明在互聯(lián)配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，阻隔互聯(lián)配電網(wǎng)之間的零序通路，同時(shí)實(shí)現(xiàn)功率交互功能，對(duì)互聯(lián)配電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)控；在互聯(lián)配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)接地故障消弧與功率交互，抑制故障的同時(shí)為故障區(qū)段下游負(fù)荷進(jìn)行功率全補(bǔ)償，若一段時(shí)間后故障未消失，切除故障區(qū)段線路，仍能夠保障故障區(qū)段下游負(fù)荷的供電可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及配電網(wǎng)安全設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種互聯(lián)配電網(wǎng)單相接地故障集成化消弧方法。

背景技術(shù)

配電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境的復(fù)雜化容易引發(fā)單相接地故障。傳統(tǒng)的經(jīng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)互聯(lián)的配電網(wǎng)之間存在直接的電氣聯(lián)系，使接地故障的影響范圍擴(kuò)大，導(dǎo)致故障產(chǎn)生的不良程度進(jìn)一步惡化。其中，弧光接地故障產(chǎn)生的弧光過電壓將破壞互聯(lián)配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的條件，嚴(yán)重影響了用戶的供電可靠性。為了縮小互聯(lián)配電網(wǎng)中接地故障的影響范圍，通常將聯(lián)絡(luò)開關(guān)直接斷開，以達(dá)到隔離故障的目的。

然而，聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開將無法對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)控，且聯(lián)絡(luò)開關(guān)僅能實(shí)現(xiàn)開斷控制，對(duì)流過開關(guān)的功率具有不可控性，其機(jī)械機(jī)構(gòu)的動(dòng)作過程導(dǎo)致響應(yīng)速度慢，全壽命周期中動(dòng)作次數(shù)有限，合閘存在較大沖擊電流。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，柔性互聯(lián)設(shè)備被提出替代傳統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，提供靈活、快速、精確的功率交換控制。柔性互聯(lián)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)在自身容量范圍內(nèi)的無極差連續(xù)調(diào)節(jié)，精確控制流過的有功功率和無功功率，且電力電子器件無機(jī)械操作機(jī)構(gòu)，能夠快速響應(yīng)，無動(dòng)作次數(shù)限制，運(yùn)行壽命長，對(duì)系統(tǒng)沖擊小。

為了防止接地故障通過柔性互聯(lián)設(shè)備影響到互聯(lián)配電網(wǎng)，通常在柔性互聯(lián)設(shè)備的并網(wǎng)端口安裝換流變壓器，阻隔互聯(lián)配電網(wǎng)之間的零序通路。然而，變壓器的造價(jià)高、體積大，不利于柔性互聯(lián)設(shè)備的推廣使用。同時(shí)，上述措施僅對(duì)接地故障進(jìn)行隔離，未對(duì)接地故障進(jìn)行主動(dòng)抑制。因此，有必要對(duì)柔性互聯(lián)設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其功能進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)互聯(lián)配電網(wǎng)單相接地故障的快速、精確消弧。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種互聯(lián)配電網(wǎng)單相接地故障集成化消弧方法，能夠預(yù)防接地故障的影響范圍擴(kuò)大，單相接地故障發(fā)生后能夠快速精確地實(shí)現(xiàn)單相接地故障消弧，并實(shí)現(xiàn)精確的功率交互，保障互聯(lián)配電網(wǎng)的安全性和負(fù)荷的供電可靠性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種互聯(lián)配電網(wǎng)單相接地故障集成化消弧方法，提供一種零軸分量完全可控的柔性互聯(lián)設(shè)備，包括以下步驟：

步驟S1:互聯(lián)配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，將柔性互聯(lián)設(shè)備每個(gè)并網(wǎng)端口的零軸分量均控制為零，阻隔互聯(lián)配電網(wǎng)之間的零序通路；

互聯(lián)配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，控制柔性互聯(lián)設(shè)備故障配電網(wǎng)側(cè)的并網(wǎng)端口零軸分量為故障電流全補(bǔ)償值；

互聯(lián)的多個(gè)配電網(wǎng)均發(fā)生單相接地故障時(shí)，同時(shí)控制柔性互聯(lián)設(shè)備各個(gè)故障配電網(wǎng)側(cè)的并網(wǎng)端口零軸分量為各自對(duì)應(yīng)的故障電流全補(bǔ)償值；

步驟S2:控制柔性互聯(lián)設(shè)備各并網(wǎng)端口的dq軸分量，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)配電網(wǎng)之間的有功功率和無功功率交互；

步驟S3:利用零軸分量與dq軸分量相互解耦的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)柔性互聯(lián)設(shè)備零軸分量與dq軸分量的協(xié)同控制，在互聯(lián)配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，阻隔互聯(lián)配電網(wǎng)之間的零序通路，同時(shí)實(shí)現(xiàn)功率交互，對(duì)互聯(lián)配電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)控；在互聯(lián)配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)接地故障消弧與功率交互，抑制接地故障的同時(shí)為故障區(qū)段下游負(fù)荷進(jìn)行功率全補(bǔ)償，若一段時(shí)間后故障未消失，切除故障區(qū)段線路。

進(jìn)一步的，所述零軸分量完全可控的柔性互聯(lián)設(shè)備采用對(duì)稱的背靠背式MMC為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多端口柔性互聯(lián)設(shè)備，所述MMC采用半橋型子模塊和全橋型子模塊混合級(jí)聯(lián)的形式，并網(wǎng)端口處均不連接換流變壓器，直流側(cè)經(jīng)串聯(lián)電容中點(diǎn)接地。