[发明专利]一种互联配电网单相接地故障集成化消弧方法

说明书

本发明涉及一种互联配电网单相接地故障集成化消弧方法，提供一种零轴分量完全可控的柔性互联设备，控制柔性互联设备各个并网端口的零轴分量能够阻隔互联配电网之间的零序通路或实现单相接地故障消弧；控制柔性互联设备各个并网端口的dq轴分量实现功率交互；利用零轴分量与dq轴分量相互解耦的关系实现多功能协同控制。本发明在互联配电网正常运行时，阻隔互联配电网之间的零序通路，同时实现功率交互功能，对互联配电网进行调控；在互联配电网发生单相接地故障时，同时实现接地故障消弧与功率交互，抑制故障的同时为故障区段下游负荷进行功率全补偿，若一段时间后故障未消失，切除故障区段线路，仍能够保障故障区段下游负荷的供电可靠性。

技术领域

本发明涉及配电网安全设计技术领域，特别是一种互联配电网单相接地故障集成化消弧方法。

背景技术

配电网运行环境的复杂化容易引发单相接地故障。传统的经联络开关互联的配电网之间存在直接的电气联系，使接地故障的影响范围扩大，导致故障产生的不良程度进一步恶化。其中，弧光接地故障产生的弧光过电压将破坏互联配电网安全、稳定运行的条件，严重影响了用户的供电可靠性。为了缩小互联配电网中接地故障的影响范围，通常将联络开关直接断开，以达到隔离故障的目的。

然而，联络开关断开将无法对配电网进行调控，且联络开关仅能实现开断控制，对流过开关的功率具有不可控性，其机械机构的动作过程导致响应速度慢，全寿命周期中动作次数有限，合闸存在较大冲击电流。随着电力电子技术的发展，柔性互联设备被提出替代传统的联络开关，提供灵活、快速、精确的功率交换控制。柔性互联设备能够实现在自身容量范围内的无极差连续调节，精确控制流过的有功功率和无功功率，且电力电子器件无机械操作机构，能够快速响应，无动作次数限制，运行寿命长，对系统冲击小。

为了防止接地故障通过柔性互联设备影响到互联配电网，通常在柔性互联设备的并网端口安装换流变压器，阻隔互联配电网之间的零序通路。然而，变压器的造价高、体积大，不利于柔性互联设备的推广使用。同时，上述措施仅对接地故障进行隔离，未对接地故障进行主动抑制。因此，有必要对柔性互联设备的拓扑结构及其功能进行研究，实现对互联配电网单相接地故障的快速、精确消弧。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种互联配电网单相接地故障集成化消弧方法，能够预防接地故障的影响范围扩大，单相接地故障发生后能够快速精确地实现单相接地故障消弧，并实现精确的功率交互，保障互联配电网的安全性和负荷的供电可靠性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种互联配电网单相接地故障集成化消弧方法，提供一种零轴分量完全可控的柔性互联设备，包括以下步骤：

步骤S1:互联配电网正常运行时，将柔性互联设备每个并网端口的零轴分量均控制为零，阻隔互联配电网之间的零序通路；

互联配电网发生单相接地故障时，控制柔性互联设备故障配电网侧的并网端口零轴分量为故障电流全补偿值；

互联的多个配电网均发生单相接地故障时，同时控制柔性互联设备各个故障配电网侧的并网端口零轴分量为各自对应的故障电流全补偿值；

步骤S2:控制柔性互联设备各并网端口的dq轴分量，实现互联配电网之间的有功功率和无功功率交互；

步骤S3:利用零轴分量与dq轴分量相互解耦的关系，实现柔性互联设备零轴分量与dq轴分量的协同控制，在互联配电网正常运行时，阻隔互联配电网之间的零序通路，同时实现功率交互，对互联配电网进行调控；在互联配电网发生单相接地故障时，同时实现接地故障消弧与功率交互，抑制接地故障的同时为故障区段下游负荷进行功率全补偿，若一段时间后故障未消失，切除故障区段线路。

进一步的，所述零轴分量完全可控的柔性互联设备采用对称的背靠背式MMC为拓扑结构的多端口柔性互联设备，所述MMC采用半桥型子模块和全桥型子模块混合级联的形式，并网端口处均不连接换流变压器，直流侧经串联电容中点接地。