[发明专利]级联H桥电池储能系统单点接地故障检测与定位方法

说明书

本发明提供了一种级联H桥电池储能系统单点接地故障检测与定位方法，所述方法针对中心点不接地电网中级联H桥电池储能系统，包括：S1，获取级联H桥电池储能系统各个储能单元的交流侧电压及相位；S2，测量级联H桥电池储能系统中心点对地电压及其相位；S3，判断单点接地故障是否发生，若单点接地故障发生，则进入S4；否则，为无单点接地故障，跳转到S1；S4，判断单点接地故障所在相；S5，判断单点接地故障在故障相的电气位置。本发明可以有效地检测中性点不接地电网中CHB‑BESS的单点接地故障，并定位接地故障发生的电气位置，极大地方便了CHB‑BESS的故障检修和维护。

技术领域

本发明涉及电池储能系统领域，具体地，涉及一种在中性点不接地电网中运行的级联H桥电池储能系统单点接地故障检测与定位方法。

背景技术

电池储能系统主要实现能量的存储和释放，能够很好地解决风能、太阳能等可再生能源发电带来的电能质量问题，维持电网功率平衡。在大容量电池储能系统中，级联H桥储能系统由于其扩展性强、大容量、高电压以及输出电压电流谐波含量小等优点，具有广泛的应用前景。电池储能系统其占地面积广，随着其推广应用，面临的接地故障将日益突出。

目前国内外对级联H桥电池储能系统接地故障尚未进行深入研究，仅有一篇此次问题进行了论述。L.Zhi-Bin等在文献《Grounding faults of cascade battery energystorage system,2014IEEE PES General Meeting|ConferenceExposition,NationalHarbor,MD,USA,2014,pp.1-5.》中对级联H桥电池储能系统接地故障按照接地点的数量进行了简要的分类，提出了通过监测级联H桥电池储能系统中心点电压变化来进行故障检测和定位的想法。但阐述较为粗略，没有考虑电网电压不平衡造成的中心点电压偏移对故障检测和定位的影响，没有考虑相内和相间均衡控制引起的储能单元交流侧电压不同和零序电压对定位的影响，也没有说明如何判断接地故障相，更没有对具体的定位方法进行阐述。

相近的研究主要针对于开关器件的开路或短路故障以及配电网故障。S.Mukherjee等在《Fast fault detection of open power switch in cascaded H-bridge multilevel inverters,2016IEEE Transportation ElectrificationConference and Expo(ITEC),Dearborn,MI,2016,pp.1-5.》中提出用CHB各个模块的输出电压作为检测变量，来检测晶体管是否发生开路故障。D.Chowdhury等在《Waveletdecomposition based fault detection in cascaded H-bridge multilevel inverterusing artificial neural network,2017 2nd IEEE International Conference onRecent Trends in Electronics,InformationCommunication Technology(RTEICT),Bangalore,2017,pp.1931-1935.》中提出用人工神经网络和小波变换作为信号预处理器来检测CHB的开路故障。赵成勇等在《MMC-HVDC直流单极接地故障分析与换流站故障恢复策略[J].中国电机工程学报,2014,34(21):3518-3526.》中研究了MMC-HVDC交流侧接地方式下的直流母线单极接地故障暂态特性。这些对级联H桥电池储能系统的故障检测研究，主要针对于开关器件的开路或短路故障以及配电网故障，均与级联H桥电池储能系统内部接地故障没有直接关系。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提出一种对在中性点不接地电网中运行的级联H桥电池储能系统单点接地故障进行检测与定位的方法。该方法避免了电网三相不平衡电压的影响，根据接地故障状态下级联H桥电池储能系统(CHB-BESS)中心点的电压偏移值，结合CHB-BESS各个储能单元的交流侧电压的大小，来检测并定位接地故障。