[发明专利]变流器直流侧无须供电电源的配电网接地故障有源消弧方法

说明书

本发明提出一种变流器直流侧无须供电电源的配电网接地故障有源消弧方法，其特征在于：消弧装置挂接在配电网任意两相线和大地之间；通过对首次并网的消弧装置预充电，使其直流侧电容电压达到目标值；单相接地故障发生后，通过消弧装置向配电网注入电流实现单相接地故障电流全补偿，且确保消弧过程中装置直流侧电压恒定。本发明所用消弧装置在消弧过程中，无须通过开关的切换实现并网相线的选择，可从配电网任意两相注入消弧电流，实现单相接地故障电流全补偿，有效减少了元件数量、降低了对消弧装置装设条件的要求、简化了消弧流程。

技术领域

本发明属于电力电子设备控制技术领域，尤其涉及一种变流器直流侧无须供电电源的配电网接地故障有源消弧方法。

背景技术

近年来，随着配电网规模的不断扩大，单相接地故障发生概率大幅提高，占配电网故障总数的80％以上。单相接地故障引发的弧光接地故障会对配电网安全运行和周边人员生命财产造成严重威胁。为解决配电网接地故障消弧难题，无源消弧技术和有源消弧技术被广泛应用。其中，有源消弧技术以其响应快、全补偿等优势，未来有望逐步取代无源消弧技术。

现有技术中，部分有源消弧装置采用三相级联H桥为主电路，可直接挂接于配电网的三个相线上，装置所需元件数量多且耐压要求高；部分有源消弧装置采用单个H桥逆变器配合升压变压器或单相级联H桥为主电路，经接地变压器接入配电网，虽能减少所需元件并降低对耐压的要求，但额外增设的变压器进一步扩大了装置占地面积。且采用上述有源消弧装置对单相接地故障电流进行全补偿时，均存在装置直流侧电容取源困难的问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种变流器直流侧无须供电电源的配电网接地故障有源消弧方法，本发明采用两相CHB桥臂一端与配电网任意两相线相连、另一端短接为桥臂中点，桥臂中点经第三串CHB桥臂或消弧线圈接地的消弧装置，实现其在无额外直流侧供电的情况下，对配电网单相接地故障电流进行全补偿。

该方法采用两相CHB桥臂一端与配电网任意两相线相连、桥臂中点经第三串CHB桥臂或消弧线圈接地的消弧装置，实现其在无额外直流供电的情况下对配电网单相接地故障电流全补偿。消弧装置首次并网时，配电网经限流电阻对装置直流侧电容充电，自然充电结束后采用充电控制策略使电容电压继续上升，直至目标值后保持恒定；单相接地故障发生后，通过算法控制消弧装置各相注入配电网的电流相量垂直于该相的电压相量，使装置本身不产生有功损耗，从而直流侧电压保持恒定。本发明所用消弧装置在消弧过程中，无须通过开关的切换实现并网相线的选择，可从配电网任意两相注入消弧电流，实现单相接地故障电流全补偿，有效减少了元件数量、降低了对消弧装置装设条件的要求、简化了消弧流程。

本发明具体采用以下技术方案：

一种变流器直流侧无须供电电源的配电网接地故障有源消弧方法，其特征在于：消弧装置挂接在配电网任意两相线和大地之间；通过对首次并网的消弧装置预充电，使其直流侧电容电压达到目标值；单相接地故障发生后，通过消弧装置向配电网注入电流实现单相接地故障电流全补偿，且确保消弧过程中装置直流侧电压恒定。

进一步地，所述消弧装置挂接在配电网任意两相线和大地间的拓扑结构为：两相CHB桥臂一端与配电网任意两相线相连、另一端短接为桥臂中点，桥臂中点经第三串CHB桥臂或消弧线圈接地。

进一步地，通过对首次并网的消弧装置预充电，使其直流侧电容电压达到目标值的具体过程为：消弧装置首次并网时，配电网通过限流电阻为装置各相直流侧电容充电；一段时间后切除限流电阻并自然充电；自然充电电压达到最大值后，通过充电控制策略使装置各相直流侧电容继续充电，直至到达目标电压值后停止充电并保持恒定。

进一步地，所述充电控制策略为：控制A、B两相的充电电流大小相等，方向相反，且分别超前于A相30°和滞后于B相30°。

进一步地，单相接地故障发生后，通过消弧装置向配电网注入电流实现单相接地故障电流全补偿，且确保消弧过程中装置直流侧电压恒定的具体过程包括以下步骤：