本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的交流側(cè)單相接地故障控制方法。

背景技術(shù)：

隨著傳輸負(fù)荷的不斷增大，電網(wǎng)的發(fā)展建立，電磁環(huán)網(wǎng)又在不斷形成。目前通用的電磁環(huán)網(wǎng)的解環(huán)方法是在解環(huán)點(diǎn)處加裝交流斷路器或?qū)嵭须娋W(wǎng)分區(qū)運(yùn)行，但該方法的前提條件是電網(wǎng)已具備了開(kāi)環(huán)運(yùn)行的基本條件。在電磁環(huán)網(wǎng)難以開(kāi)環(huán)運(yùn)行但滿足安全約束的條件時(shí)，可采用將統(tǒng)一潮流控制器、移相器、相間功率控制器、可控串補(bǔ)等技術(shù)，通過(guò)facts裝置調(diào)整電壓相角，來(lái)消除電磁環(huán)網(wǎng)中的環(huán)流、限制短路電流，優(yōu)化高/低壓網(wǎng)絡(luò)間的功率分布，提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性，但此類裝置不能從根本上解決電磁環(huán)網(wǎng)的問(wèn)題。柔性環(huán)網(wǎng)控制器為背靠背柔性直流，能實(shí)現(xiàn)有功功率和無(wú)功功率的快速獨(dú)立控制；當(dāng)交流系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，柔性直流不提供短路電流，可迅速隔離故障，且具有黑啟動(dòng)功能，為解決電磁環(huán)網(wǎng)問(wèn)題提供了一種選擇。

但采用無(wú)換流變壓器基于混合子模塊結(jié)構(gòu)換流器的柔性環(huán)網(wǎng)控制器系統(tǒng)方案時(shí)，當(dāng)交流系統(tǒng)發(fā)生接地短路故障后，因?yàn)闆](méi)有換流變壓器隔離故障，故障電壓會(huì)直接作用于換流器，造成較大故障電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力，容易導(dǎo)致設(shè)備損害。因此，需要提供一種能夠在交流側(cè)發(fā)生單相接地故障期間，短時(shí)降低直流電壓的故障控制方法，防止故障傳遞到另一側(cè)交流系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的交流側(cè)單相接地故障控制方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

所述方法包括：

步驟1：實(shí)時(shí)檢測(cè)交流系統(tǒng)的三相電壓；

步驟2：判斷所述交流系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障；

步驟3：獲取所述交流系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，非故障相的電壓峰值的最大值us_max；

步驟4：重新確定所述交流系統(tǒng)的直流電壓指令值u'd；

步驟5：?jiǎn)?dòng)負(fù)序電流控制和零序電流控制；

步驟6：判斷所述單相接地故障是否清除，若清除則將所述直流電壓指令值u'd恢復(fù)至交流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的直流電壓指令值ud。

優(yōu)選的，所述步驟2中當(dāng)交流系統(tǒng)的一相電壓降為0，另外兩相電壓迅速升高，則交流系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障。

優(yōu)選的，所述步驟4中直流電壓指令值u'd的取值范圍為：u'd＜3ud-2us_max；

其中，ud為交流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的直流電壓指令值。

優(yōu)選的，所述柔性環(huán)網(wǎng)控制器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括第一換流器和第二換流器；所述第一換流器和第二換流器均直接接入交流系統(tǒng)；

所述第一換流器的每相半橋臂均由一個(gè)全橋子模塊和至少一個(gè)半橋子模塊串聯(lián)組成；

所述第二換流器的每相半橋臂也均由一個(gè)全橋子模塊和至少一個(gè)半橋子模塊串聯(lián)組成。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是：

1、本發(fā)明提供的一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的交流側(cè)單相接地故障控制方法，可以完全抑制交流側(cè)的過(guò)電壓和過(guò)電流，防止換流器承受過(guò)高的故障電壓和電流，提高設(shè)備的使用壽命和系統(tǒng)的可靠性；

2、本發(fā)明提供的一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的交流側(cè)單相接地故障控制方法，直流電壓的波動(dòng)不會(huì)超過(guò)±1％，直流電流波動(dòng)抑制在±20％以內(nèi)，可以防止換流器中的電力電子器件因過(guò)電流而損壞；

3、本發(fā)明提供的一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的交流側(cè)單相接地故障控制方法，在交流側(cè)發(fā)生單相接地故障期間，短時(shí)降低直流電壓，利用混合子模塊結(jié)構(gòu)的負(fù)電壓輸出能力，使換流站輸出的交流電流仍然保持三相對(duì)稱的正弦波形，能抑制故障分量，防止故障傳遞到另一側(cè)交流系統(tǒng)，提高了柔性環(huán)網(wǎng)控制器的可靠性。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1：本發(fā)明實(shí)施例中柔性環(huán)網(wǎng)控制器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：本發(fā)明實(shí)施例中半橋子模塊在交流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的響應(yīng)波形圖；

圖3：本發(fā)明實(shí)施例中半橋子模塊在交流系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)的響應(yīng)波形圖；

圖4：本發(fā)明實(shí)施例中混合子模塊在交流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的響應(yīng)波形圖；

圖5：本發(fā)明實(shí)施例中混合子模塊在交流系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)的響應(yīng)波形圖；

圖6：本發(fā)明實(shí)施例中一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的交流側(cè)單相接地故障控制方法流程圖；

圖7：本發(fā)明實(shí)施例中無(wú)故障控制時(shí)的交流電壓波形圖；

圖8：本發(fā)明實(shí)施例中無(wú)故障控制時(shí)的交流電流波形圖；

圖9：本發(fā)明實(shí)施例中無(wú)故障控制時(shí)的直流電壓波形圖；

圖10：本發(fā)明實(shí)施例中無(wú)故障控制時(shí)的直流電流波形圖；

圖11：本發(fā)明實(shí)施例中加入故障控制時(shí)的交流電壓波形圖；

圖12：本發(fā)明實(shí)施例中加入故障控制時(shí)的交流電流波形圖；

圖13：本發(fā)明實(shí)施例中加入故障控制時(shí)的直流電壓波形圖；

圖14：本發(fā)明實(shí)施例中加入故障控制時(shí)的直流電流波形圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

本發(fā)明提供的一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的交流側(cè)單相接地故障控制方法的實(shí)施例如圖6所示，具體為：

1、實(shí)時(shí)檢測(cè)交流系統(tǒng)的三相電壓。

2、判斷交流系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障。

本實(shí)施例中當(dāng)檢測(cè)到交流系統(tǒng)的一相電壓降為0，另外兩相電壓迅速升高，則交流系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障。

3、獲取交流系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，非故障相的電壓峰值的最大值us_max。

4、重新確定交流系統(tǒng)的直流電壓指令值u'd。

本實(shí)施例中直流電壓指令值u'd的取值范圍為：u'd＜3ud-2us_max；

其中，ud為交流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的直流電壓指令值。

5、啟動(dòng)負(fù)序電流控制和零序電流控制。

6、判斷單相接地故障是否清除，若清除則將直流電壓指令值u'd恢復(fù)至交流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的直流電壓指令值ud。

本發(fā)明中采用上述交流側(cè)單相接地故障控制方法的柔性環(huán)網(wǎng)控制器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，其包括第一換流器和第二換流器；所述第一換流器和第二換流器均直接接入交流系統(tǒng)。其中，

第一換流器的每相半橋臂均由一個(gè)全橋子模塊和至少一個(gè)半橋子模塊串聯(lián)組成，第二換流器的每相半橋臂也均由一個(gè)全橋子模塊和至少一個(gè)半橋子模塊串聯(lián)組成。即本實(shí)施例中第一換利器和第二換流器均是由混合子模塊構(gòu)成的換流器。

本實(shí)施例中半橋子模塊和混合子模塊在交流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的響應(yīng)波形圖分別如圖2和4所示，半橋子模塊和混合子模塊在在交流系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)的響應(yīng)波形圖分別如圖3和5所示。

本實(shí)施例中未采用上述交流側(cè)單相接地故障控制方法時(shí)柔性環(huán)網(wǎng)控制器的交流電壓波形、交流電流波形、直流電壓波形和直流電流波形分別如圖7、8、9和10所示；采用上述交流側(cè)單相接地故障控制方法后柔性環(huán)網(wǎng)控制器的交流電壓波形、交流電流波形、直流電壓波形和直流電電流波形分別如圖11、12、13和14所示。

通過(guò)圖7-14可以得到，在未采用該控制方法時(shí)發(fā)生故障后交流側(cè)會(huì)產(chǎn)生約1.35倍的過(guò)電壓和2倍的過(guò)電流，而采用該控制方法后可以完全抑制交流側(cè)的過(guò)電壓和過(guò)電流，防止換流器承受過(guò)高的故障電壓和電流，提高設(shè)備的使用壽命和系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，在未采用該控制方法時(shí)發(fā)生故障后直流電壓產(chǎn)生的共模震蕩波動(dòng)約±20％左右，直流電流產(chǎn)生的波動(dòng)約在±130％左右，而采用該控制方法后直流電壓的波動(dòng)不會(huì)超過(guò)±1％，直流電流波動(dòng)抑制在±20％以內(nèi)，可以防止換流器中的電力電子器件因過(guò)電流而損壞。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。