一种非对称直挂式配电网柔性消弧装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种非对称直挂式配电网柔性消弧装置。所述装置的主电路由三串CHB桥臂构成，其中，两串并网CHB桥臂的一端与配电网任意两相线连接，另一端短接为三串桥臂的公共点，桥臂公共点经第三串CHB桥臂接地。单相接地故障发生后，求得故障电流基波分量，并借助坐标变换与低通滤波，分离出故障电流中的谐波分量，将二者叠加作为故障全补偿电流的控制目标，再调控装置向配电网注入全补偿电流，使故障点电流被补偿为零；同时，对装置的各串CHB桥臂进行直流侧电压稳定控制，确保装置在消弧过程中，直流侧电压不跌落。本发明专利技术装置可在直流侧免供电的情况下，补偿配电网单相接地故障电流中的基波和谐波分量，降低接地故障建弧率，提高配电网供电可靠性。提高配电网供电可靠性。提高配电网供电可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种非对称直挂式配电网柔性消弧装置


[0001]本专利技术涉及配电网单相接地故障消弧安全
，涉及一种非对称直挂式配电网柔性消弧装置。

技术介绍

[0002]配电网规模日渐扩大，发生故障的概率也在增加，其中单相接地故障占八成左右。单相接地故障发生后，中性点不接地系统仍允许带电运行一到两个小时。带故障运行的配电网在接地点处仍有燃弧风险，可能导致线路短接、过电压破坏设备绝缘，甚至威胁人身安全。
[0003]现阶段针对单相接地故障电流补偿主要采用无源技术和有源技术。无源技术的典型应用是在配电网中性点处接入过补偿消弧线圈，单相接地故障发生后，整个系统的容性电流由消弧线圈产生的感应电流自动补偿。然而，实际应用中线圈不能快速、连续地调节，难以实现故障电流的完全跟踪；又因其无源的结构本质，无法补偿故障电流中有功量和高频谐波量。传统的柔性有源消弧装置补偿配电网单相接地故障电流时，存在直流侧供电困难、安装条件苛刻、补偿精度低下等问题，对比以往的消弧装置，本专利技术所提的非对称直挂式配电网柔性消弧装置具有免供电、安装便捷、故障全补偿等多方面的优势。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种非对称直挂式配电网柔性消弧装置，该装置可在直流侧免供电的情况下，补偿配电网单相接地故障电流中的基波和谐波分量，降低接地故障建弧率，提高配电网供电可靠性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种非对称直挂式配电网柔性消弧装置，所述装置连接配电网任意两相和大地；单相接地故障发生后，通过控制所述装置注入全补偿电流，达到抑制故障电流的目的，依据输出电压相位垂直于其输出电流相位的原则，即电压、电流相位互相垂直，对所述装置的各串CHB桥臂进行直流侧电压稳定控制，可使其直流侧电压不跌落。
[0006]在本专利技术一实施例中，所述装置的主电路由三串CHB桥臂构成，其中，并网的两串CHB桥臂的一端与配电网任意两相线连接，另一端短接为三串CHB桥臂的公共点，三串CHB桥臂的公共点经第三串CHB桥臂接地。
[0007]在本专利技术一实施例中，通过控制所述装置注入全补偿电流及直流侧电压稳定控制，包括如下步骤：
[0008]步骤S1、单相接地故障发生后，根据基尔霍夫电流定律求得故障电流基波分量，并借助坐标变换与低通滤波算法，分离出故障电流中的谐波分量，将基波分量和谐波分量叠加作为故障全补偿电流的控制目标给定值i
ref
；
[0009]步骤S2、假设所述装置挂接在配电网B、C相上；接地的一串CHB桥臂两端电压为u
gCHB
，则B、C相并网的两串CHB桥臂的两端电压分别为u
bCHB
＝u
b
‑
u
gCHB
、u
cCHB
＝u
c
‑
u
gCHB
，其中u
b
、
u
c
分别为B、C相电压；
[0010]步骤S3、依据电压、电流相位相互垂直的原则，即B、C相并网的两串CHB桥臂的输出电流i
bCHB
、i
cCHB
相位分别垂直于两串CHB桥臂两端电压u
bCHB
、u
cCHB
相位，可确定B、C相并网的两串CHB桥臂的接地故障补偿电流给定值i
bref_b
、i
cref_b
的相位；再根据i
ref
＝i
bCHB
+i
cCHB
和三角关系可确定并网桥臂接地故障补偿电流给定值的幅值；
[0011]步骤S4、以B相为基准，增加功率控制用于抑制并网的两串CHB桥臂直流侧电压的波动；B相接地故障补偿电流给定值叠加功率控制电流给定值作为B相输出电流总的控制目标给定值i
bref
；C相输出电流总的控制目标给定值为i
cref
＝i
ref
‑
i
bref
；调整功率控制使并网的两串CHB桥臂在消弧过程中直流侧电压不跌落；以C相为基准同理；
[0012]步骤S5、接地的一串CHB桥臂的输出电流始终为i
ref
，经过PI控制得到接地的一串CHB桥臂故障补偿电压给定值u
gref_b
；对接地的一串CHB桥臂增加功率控制，即接地的一串CHB桥臂故障补偿电压给定值u
gref_b
叠加功率控制电压给定值作为接地的一串CHB桥臂最终控制目标给定值u
gref
。
[0013]在本专利技术一实施例中，单相接地故障发生后，根据基尔霍夫电流定律可求得故障基波电流；将零序电压作为假想的a相，构造一个假想的笛卡尔坐标系，得出假想坐标系下的b相电压、c相电压，通过派克变换，零序电压中基波量被转换为直流量，经低通滤波算法和派克反变换后，直流量被转换为零序电压基波量的测量值，由此可求得谐波电压值，再根据线路参数，可求得故障谐波电流；所述装置向配电网注入的全补偿目标电流值为故障基波电流与故障谐波电流之和。
[0014]在本专利技术一实施例中，当通过元件的电流相位垂直于其两端电压相位时，元件不产生有功功率损耗；控制所述装置向配电网注入的总补偿电流以步骤S1求得的全补偿目标电流值为目标，并使非对称直挂式配电网柔性消弧装置中各串CHB桥臂的电压、电流相位相互垂直，可使非对称直挂式配电网柔性消弧装置在消弧过程中各串CHB桥臂直流侧电压不跌落。
[0015]相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0016]1、本专利技术所提装置的单桥臂耐压要求低、整体所需元件数量少，能适应分散安装的需求，能快速、稳定地补偿故障电流中的基波和谐波分量；
[0017]2、本专利技术所提装置依据电压、电流相位相互垂直的原则对各串CHB桥臂进行直流侧电压稳定控制，可使消弧过程中直流侧电压不跌落。
附图说明
[0018]图1为本专利技术所应用装置拓扑和配电网简化电路图；
[0019]图2为本专利技术实施例中总补偿电流与故障电流的波形；
[0020]图3为本专利技术实施例中各桥臂直流侧电压波形。
具体实施方式
[0021]下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行具体说明。
[0022]本专利技术涉及一种非对称直挂式配电网柔性消弧装置，所述装置连接配电网任意两相和大地；单相接地故障发生后，通过控制所述装置注入全补偿电流，达到抑制故障电流的
目的，依据输出电压相位垂直于其输出电流相位的原则，即电压、电流相位互相垂直，对所述装置的各串CHB桥臂进行直流侧电压稳定控制，可使其直流侧电压不跌落。所述装置的主电路由三串CHB桥臂构成，其中，并网的两串CHB桥臂的一端与配电网任意两相线连接，另一端短接为三串CHB桥臂的公共点，三串CHB桥臂的公共点经第三串CHB桥臂接地。
[0023]以下为本专利技术具体实施实例。
[0024]本专利技术涉及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非对称直挂式配电网柔性消弧装置，其特征在于，所述装置连接配电网任意两相和大地；单相接地故障发生后，通过控制所述装置注入全补偿电流，达到抑制故障电流的目的，依据输出电压相位垂直于其输出电流相位的原则，即电压、电流相位互相垂直，对所述装置的各串CHB桥臂进行直流侧电压稳定控制，可使其直流侧电压不跌落。2.根据权利要求1所述的一种非对称直挂式配电网柔性消弧装置，其特征在于，所述装置的主电路由三串CHB桥臂构成，其中，并网的两串CHB桥臂的一端与配电网任意两相线连接，另一端短接为三串CHB桥臂的公共点，三串CHB桥臂的公共点经第三串CHB桥臂接地。3.根据权利要求2所述的一种非对称直挂式配电网柔性消弧装置，其特征在于，通过控制所述装置注入全补偿电流及直流侧电压稳定控制，包括如下步骤：步骤S1、单相接地故障发生后，根据基尔霍夫电流定律求得故障电流基波分量，并借助坐标变换与低通滤波算法，分离出故障电流中的谐波分量，将基波分量和谐波分量叠加作为故障全补偿电流的控制目标给定值i
ref
；步骤S2、假设所述装置挂接在配电网B、C相上；接地的一串CHB桥臂两端电压为u
gCHB
，则B、C相并网的两串CHB桥臂的两端电压分别为u
bCHB
＝u
b
‑
u
gCHB
、u
cCHB
＝u
c
‑
u
gCHB
，其中u
b
、u
c
分别为B、C相电压；步骤S3、依据电压、电流相位相互垂直的原则，即B、C相并网的两串CHB桥臂的输出电流i
bCHB
、i
cCHB
相位分别垂直于两串CHB桥臂两端电压u
bCHB
、u
cCHB
相位，可确定B、C相并网的两串CHB桥臂的接地故障补偿电流给定值i
bref_b
、i
cref_b
的相位；再根据i<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭谋发，刘鑫斌，郑泽胤，高伟，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：