[发明专利]一种交直流电网接地装置及其控制方法

说明书

技术领域：

本发明涉及交直流电网领域，具体涉及一种交直流电网接地装置及其控制方法。

背景技术：

随着大规模分布式电源、储能系统、多样化负荷等在电网中的渗透率日益提高，输配电网逐步由传统的无源网络演变为有源网络，且网络结构呈现出多样化、复杂化的特征。交直流混合电网在接纳分布式电源、交直流负荷等方面有着巨大的优势，可以极大地减少网络中换流器的数量、提高供电效率、减低电网建设的投资成本。因此，交直流混合电网将会成为未来电网发展的重要方向。

现有电力系统中的35kV、10kV配电网一般采用中性点不接地的运行方式。由于目前城市电网电缆线路剧增，电网的对地电容电流迅速增加。当系统发生单相接地故障时，系统中性点、非故障相以及故障相都会出现弧光接地过电压，严重威胁电网安全及设备的绝缘。一般来说，配电网变电站主变压器都采用Yd接线或者YNynd接线，低压侧无中性点引出。因此，需要通过接地变压器引出中性点。而在接地方式的选择上，通常为中性点经电阻接地或经消弧线圈接地。对于传统电网来说，在接地方式的选择上只需考虑交流单相接地故障的情况，而在未来的交直流混合电网中，交流网络与直流网络通过换流器相连，系统中性点仍然由接地变压器引出。在对接地装置进行设计时，必须考虑直流单极接地故障的影响。因为一旦网络中发生直流单极接地故障，将会有很大的直流电压加在接地变上，造成变压器直流偏磁或消弧线圈饱和，危害电网安全运行。另外，直流电压偏置的存在也会影响接地变压器、消弧线圈等设备的选型。基于以上分析，传统配电网的接地装置并不适用于未来的电网发展。

发明内容：

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种交直流电网接地装置及其控制方法。

本发明提供的技术方案是：

一种交直流电网接地装置，包括：接地变压器、消弧线圈、传感器、接地电阻和旁路开关；

所述消弧线圈的输入端与所述接地变压器的中性点连接，输出端与所述电流传感器的一端连接，所述电流传感器的另一端与所述接地电阻的一端连接，所述接地电阻的另一端接地；

所述旁路开关并联所述接地电阻。

优选的，所述接地变压器的一次侧为高压绕组，二次侧为低压绕组；

所述高压绕组采用三角形接线法，所述低压绕组采用星形接线法。

优选的，所述接地变压器的高压绕组与交直流电网母线连接。

优选的，所述接地变压器的低压绕组连接二次负载。

优选的，所述接地变压器采用曲折形、曲折形/星形、星形/三角形或星形/开口三角形的结构形式。

优选的，所述接地变压器采用三角形对星形接法的接地形式。

优选的，所述传感器可为测量直流分量的互感器，如光纤电流互感器或霍尔电流传感器等电子式互感器。

优选的，所述接地电阻由交直流电网的直流偏置电压值和交流侧相电流峰值确定；

所述U_dc为直流偏置电压值，所述I_0max为交流侧相电流峰值。

优选的，所述旁路开关采用快速机械开关、可控硅、IGBT或断路器。

优选的，所述交直流电网中的交流电网与直流电网通过换流器互联；

所述换流器采用电压源或电流换流器、多电平换流器等电力电子换流器。

优选的，还包括控制器，所述控制器用于接收所述电流传感器的电流信号，然后产生触发信号控制所述旁路开关的开断。

一种交直流电网接地装置的控制方法，包括以下步骤：

当交直流电网正常工作的时候以及直流电网电极接地故障情况下，所述旁路开关处于断开状态；当交直流电网发生交流单相接地故障时，所述接地装置判断电流传感器测量获得接地变压器的中性点电流或电压是否超过预先设定的电压电流动作阀值；

若是，则旁路开关闭合，电流通过消弧线圈和旁路开关接地；否则，所述旁路开关处于断开状态，电流通过消弧线圈和接地电阻接地。

优选的，所述动作阈值由下式计算：

所述I_S为交流侧相电流有效值。

优选的，所述当交直流电网发生交流单相接地故障时，所述接地装置判断电流传感器测量获得接地变压器的中性点电流或电压是否超过预先设定的电压电流动作阀值包括：

当交直流电网发生交流单相接地故障时，所述消弧线圈获得接地变压器的中性点电流或电压；