[发明专利]一种用于配电网的能馈型柔性接地装置、故障消弧方法及其直流侧电压控制方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于配电网接地故障处理应用领域，具体地，涉及一种用于配电网的能馈型柔性接地装置、故障消弧方法及其直流侧电压控制方法和系统。

背景技术

配电网处于电力系统的终端，结构复杂多变，且与用户联系紧密，容易导致各类故障的发生。单相接地故障是配电网中最常发生的故障，故障电流过大时会产生弧光，电弧燃烧将带来火灾、设备损毁等巨大危害；为限制接地故障电流，我国配电网一般采用中性点不接地、经消弧线圈接地、经电阻接地等中性点非有效接地运行方式。随着配电网运行环境和运行状态的不断变化，为全面满足配电网各种状态的运行要求，弥补不同接地方式的缺陷，综合利用各种接地方式的优点，并根据电网的运行状态灵活选择接地方式，提出了一种配电网柔性接地方式，即采用单相逆变装置接于中性点与大地之间，通过逆变器向配电网中性点注入可控的电流，取代传统的中性点非有效接地方式；通过控制方式的切换，控制柔性接地装置向中性点分别注入一阻性和感性电流，使系统分别运行于小电阻接地和谐振接地模式，达到准确辨识故障馈线和消除接地故障电弧的目的，提高供电的可靠性。

传统的柔性接地装置直流侧通常采用不控整流器输出端接电容的方式供能，当发生单相接地故障时，柔性接地装置承受中性点位移电压，直流侧电容电压无法维持稳定。

发明内容

本发明提供了一种用于配电网的能馈型柔性接地装置、故障消弧方法及其直流侧电压控制方法和系统，其目的在于，克服现有技术中不同接地方式的缺陷和传统柔性接地装置直流侧电压难以维持稳定，柔性接地装置注入电流谐波含量高，系统稳定性差的问题。

一种用于配电网的能馈型柔性接地装置，包括三相PWM整流器、直流侧电容器、单相全桥逆变器、输出LC滤波器和单相注入变压器；

所述单相全桥逆变器的交流侧经LC滤波器后接于单相注入变压器低压侧，单相注入变压器高压侧接于配电网10kV系统的中性点；

所述单相全桥逆变器的直流侧与并联在三相PWM整流器直流侧的电容器相并联，所述三相PWM整流器的交流侧连接于接地变压器副边，所述接地变压器原边连接配电网10kV系统的中性点。

一种基于能馈型柔性接地装置的配电网故障消弧方法，在配电网发生单相接地故障时，利用上述的用于配电网的能馈型柔性接地装置向配电网10kV系统的中性点依次注入幅值可控的阻性电流和幅值相位可控的感性电流，识别故障馈线和消除瞬时接地故障电弧；

向配电网10kV系统的中性点注入幅值可控的阻性电流，使系统等效运行于小电阻接地模式时，测量并比较各条馈线的零序电流幅值大小，识别出零序电流幅值最大的馈线为故障馈线；

向配电网10kV系统的中性点注入幅值相位可控的感性电流，使系统等效运行于谐振接地模式时，完全补偿配电网电容电流，消除瞬时接地故障电弧。

通过控制方式的切换，可控制柔性接地装置向中性点分别注入阻性和感性电流，达到准确辨识故障馈线和消除瞬时接地故障电弧的目的；

进一步地，所述向配电网10kV系统的中性点注入幅值可控的阻性电流按以下公式计算获得：

其中，表示配电网10kV系统的中性点电压，R_e表示配电网10kV系统的中性点等效接地电阻，G_e表示配电网10kV系统的中性点等效接地电导。

所述向配电网10kV系统的中性点注入幅值相位可控的感性电流按以下公式计算获得：

其中，ω₀表示基波频率，L_e表示配电网10kV系统的中性点等效接地电感，C_Σ表示配电网10kV系统的三相对地电容之和，C_S表示配电网10kV系统的单相对地电容。

一种基于配电网的能馈型柔性接地装置直流侧的电压控制方法，采用上述的用于配电网的能馈型柔性接地装置，包括以下步骤：

步骤1：将实时采集三相PWM整流器直流侧并联的电容电压，作为三相PWM整流器的电压控制的反馈信号；

步骤2：将三相PWM整流器的电压控制的反馈信号与给定参考电压信号的电压差值作为电压误差信号，对电压误差信号进行比例积分调节和限幅调节得到有功电流的参考信号；

步骤3：将该有功电流参考信号作为同步旋转坐标系(d，q，0)的q轴分量，d轴和0轴分量设为0，通过同步旋转坐标系(d，q，0)到三相静止对称坐标系(a，b，c)变换得到a、b、c三相输入电流参考信号；