[发明专利]基于涡流驱动快速断路器的主动配电网电压骤降治理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于涡流驱动快速断路器的主动配电网电压骤降治理方法，属于电力系统电能质量技术领域。

背景技术

电力系统中的电压骤降是供电系统中某点的工频电压有效值突然下降至额定值的10％-90％，并在随后的10ms-1min的短暂持续期后恢复正常的过程,它是电力系统电能质量技术领域研究的问题。对电力系统中的电压骤降敏感的电力负荷称为敏感负荷。

在现代化的工业企业中，敏感负荷的比重日益提高，敏感负荷在电压骤降发生时可能会自动切除，一旦切除，恢复生产需要几个小时甚至几天的时间，由此会造成巨大的损失。

为了削弱电力系统中的电压骤降对敏感负荷的影响，世界上从供电系统和负荷侧两个方面已经分别提出过一些治理方法。供电系统侧的治理方法包括增加网络裕度、使用固态开关改变网络拓扑、改善供电系统周边环境等。负荷侧的治理方法包括使用防电压骤降的交流接触器、安装不间断电源(UPS)、安装储能装置及动态电压补偿器(DVR)、电机分批自启动等。

这些治理方法在削弱电压骤降对敏感负荷的影响上均可以起到一定的效果，但是也存在着一些缺点。例如，过多地增加网络裕度可能造成设备能源的浪费；使用电力电子技术的固态开关、DVR的造价过于昂贵；UPS不适用于大功率的敏感负荷；电机的分批自启动是在电压骤降已经影响到生产后，为了避免电机启动再次引起电压骤降，造成进一步损失，对于供电测的电压骤降无能为力。

主动配电网是具有分布式发电、储能、电动汽车和需求侧响应等电源负荷调控手段，能够针对电力系统的实际运行状态，以经济性安全性为控制目标，自适应调节其网络、发电及负荷的配电网。研究先进的主动配电网技术，已成为了国内外科技发展及能源技术进步的战略目标。为达到这一战略目标，分布式电源在我国不断普及，采用分布式电源在电压骤降期间进行残压支撑的治理方法已经具有了一定的雏形，但是很多分布式电源本身采用了电力电子逆变器，若电压骤降的持续时间长、幅度大，则对这类分布式电源的低压穿越能力有着过高的要求。

若主动配电网中配备了快速开关，可以实现及时隔离故障电源，并将负荷切换到备用电源的功能，分布式电源进行残压支撑的时间就会得到缩短，对于分布式电源的低压穿越能力便会大大降低，对于不采用电力电子逆变器的柴油发电机一类的分布式电源的容量要求也会大大减小。涡流驱动快速断路器是一种采用电磁力驱动开关分合闸的快速开关，可以在10ms以内实现分闸操作，与采用了电力电子技术的固态开关有着可媲美的动作速度，并且在成本和可靠性方面也要优于固态开关。涡流驱动快速断路器目前一般应用于短路过电流的快速切断。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于涡流驱动快速断路器的主动配电网电压骤降治理方法，将涡流驱动快速断路器应用于电压骤降发生时的故障电源隔离和备用电源快速切换，以迅速隔离故障和向备用电源切换，减少分布式电源残压支撑的时间需求，从而减小分布式电源波动性对敏感负荷的潜在影响。

本发明提出的基于涡流驱动快速断路器的主动配电网电压骤降治理方法，包括以下步骤：

(1)在主动配电网的进线变压器和电源侧分段母线之间连接一个电源进线断路器，在电源侧分段母线和备用电源侧分段母线之间连接一个分段断路器，所述的电源进线断路器和分段断路器为涡流驱动快速断路器；

(2)设定电源进线流入电源侧分段母线的电流方向为正方向，主动配电网中的电流信号采集器检测电源进线上的电流相角主动配电网中的电压信号采集器检测敏感负荷点处的电压相角若则判定电源进线上的电流为正向电流，若则判定电源进线上的电流为反向电流；

(3)主动配电网中的电压信号采集器实时检测电源侧分段母线的电压，根据电源侧分段母线电压，计算电源侧分段母线电压的有效值U(k)，

其中，k为电压信号采集器检测到的电源侧分段母线处电压有效值的序列号，U(k)为电压信号采集器第k次检测到的电源侧分段母线的电压有效值，i为电压信号采集器采集到的电压瞬时值的序列号，u_i为电压信号采集器在第i次采集到的电压瞬时值，N为电压瞬时值的个数，N的取值一般为半个工频周期内电压信号采集器采集的电压瞬时值的个数；

(4)设定敏感负荷电压最低耐受值U_tol，对电源侧分段母线的电压进行判断，若U(k)小于U_tol，则判定电压信号采集器检测到的电源侧分段母线电压为较低，若U(k)大于或等于U_tol，则判定电压信号采集器没有检测到电源侧分段母线较低的电压；