[发明专利]一种前端供电多电平有源补偿装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电网技术领域，尤其涉及一种前端供电多电平有源补偿装置及控制方法。

背景技术

我国高压配电网中性点采用小电流接地方式，包括中性点不接地、经消弧线圈、高电阻接地方式。接地点零序综合电抗比正序综合电抗大，当单相接地故障发生后，没有形成短路电流通路，故障相和非故障相流过负荷电流，接地故障点和导线对地电容形成电流通路，从而使配电网可以运行较长时间查找故障，使供电可靠性得到提高。

在故障点电流达到一定值后，需要采用消弧线圈补偿电容电流，使故障点电流控制在一定范围，这样可以避免产生电弧，上述做法称谐振接地或补偿接地。在备用电源良好的情况下，高压配电网还可以采用中性点经电阻接地方法，使故障线路产生较大的故障电流，迅速跳闸，避免弧光接地过电压对造成设备伤害。

由于消弧线圈只能补偿基波无功功率，并产生泄露电流。配电网达到一定规模后，单相接地故障点的泄露电流可能使故障点无法熄弧。因此需要提供一种装置以及方法使高压配电网发生单相接地故障时能够使故障点的电弧可靠熄灭。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种前端供电多电平有源补偿装置及控制方法，可以解决现有技术中配电网发生单相接地故障时该故障点产生电弧无法可靠熄灭的问题。

第一方面，本发明提供了一种前端供电多电平有源补偿装置，包括：检测单元、控制单元和补偿单元；其中，

所述检测单元连接所述控制单元，用于获取配电网零序电压并传输给所述控制单元；

所述控制单元连接所述补偿单元，用于根据所述零序电压判断所述配电网是否发生单相接地故障并生成控制信号；

所述补偿单元连接所述配电网，用于在所述控制信号的作用下向所述配电网注入补偿电流或者零序电流。

可选地，所述补偿单元包括对应于所述配电网ABC相的功率子单元、接地子单元和供电子单元；

所述供电子单元的输入端连接配电网母线，输出端连接对应于所述配电网ABC相的功率子单元的电源端；

对应ABC相的功率子单元的第一端分别连接对应的单相母线；第二端相连接构成中性点；

所述接地子单元的第一端连接所述中性点，第二端接地。

可选地，所述功率子单元由至少两个功率模块构成，所述至少两个功率模块串联；所述接地子单元为断路器或固态开关。

可选地，所述供电子单元为移相变压器；所述移相变压器包括至少一个原边绕组和多个副边绕组，且所述多个副边绕组的数量不少于所述功率子单元与所述接地子单元中功率模块的数量之和；

所述原边绕组连接所述配电网母线，所述副边绕组一一连接功率模块。

可选地，所述功率模块包括4个开关器件和电容构成的H桥，以及6个二极管构成的三相整流桥；

第一二极管的负极连接电容的正极，正极连接第二二极管的负极且形成第一电源端，所述第二二极管的正极连接所述电容的负极；

第三二极管的负极连接所述电容的正极，正极连接第四二极管的负极且形成第二电源端，所述第四二极管的正极连接所述电容的负极；

第五二极管的负极连接所述电容的正极，正极连接第六二极管的负极且形成第三电源端，所述第六二极管的正极连接所述电容的负极；

所述第一电源端、所述第二电源端和所述第三电源端分别连接到对应副边绕组的ABC相输出端；

第一开关器件的第一端连接电容的正极，第二端连接第三开关器件的第一端，所述第三开关器件的第二端连接所述电容的负极；

第二开关器件的第一端连接电容的正极，第二端连接第四开关器件的第一端，所述第四开关器件的第二端连接所述电容的负极。

当所述接地子单元或者所述功率子单元由至少两个功率模块构成时，所述H桥中第一开关器件与第三开关器件的第一端连接对应的单相母线或者上一级功率模块中第二开关器件与第四开关器件的第二端，所述H桥中第二开关器件与第四开关器件连接下一级功率模块的第一开关器件与第三开关器件的第一端或者地。

可选地，串联的功率模块的数量与线电压的关系为：

U_AB,BC,CA＝V_H×N；

其中，U_AB,BC,CA表示线电压，V_H表示H桥额定输出，N表示功率子单元中H桥的数量。

第二方面，本发明实施例还提供了一种用于如上文所述的前端供电多电平有源补偿装置的控制方法，包括：