一种基于高频电压信号主动注入的交直流混合配电网故障控制方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于高频电压信号主动注入的交直流混合配电网故障控制方法、系统及装置，属于交直流混合配电网故障控制技术领域，包括响应于检测到交直流混合配电网的直流侧发生极间短路故障，控制电力电子变压器输出级的所有开关管关断，隔离短路电流；按照预设的生成信号控制策略，控制电力电子变压器输出级中各开关管的导通与关断，生成高频电压信号；按照预设的注入信号控制策略，控制电力电子变压器输出级中各开关管的导通与关断，将所述高频电压信号注入到所述直流侧；提取高频电压信号中的故障信息，根据所述故障信息生成控制信号发送给继电保护装置，通过继电保护装置正确切除故障；本发明专利技术提高了交直流混合配电网的运行可靠性。的运行可靠性。的运行可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高频电压信号主动注入的交直流混合配电网故障控制方法、系统及装置


[0001]本专利技术涉及一种基于高频电压信号主动注入的交直流混合配电网故障控制方法、系统及装置，属于交直流混合配电网故障控制


技术介绍

[0002]能源问题与环境问题是当今人类共同面对的主要问题，因此大规模的新能源发电与高渗透率分布式能源已经成为了电网发展的未来趋势。传统的电力系统采用自上而下的树状结构，这样的供需模式已经无法满足配电网末端含新能源接入的情况，随着可再生能源并网需求的增加和交流配电资源紧张问题的日益严峻，分布式发电及微电网以其污染少、效率高、可控性好等优点，受到越来越多的关注。
[0003]PET(pow
‑
er electronic transformer，电力电子变压器)是实现交直流混合配电网内能量双向传输的核心设备。PET具备的多端口特性和调压功能使其能够替代传统电力系统中的工频变压器，相比于传统工频变压器，PET还具有故障隔离能力，由于其采用了双向全桥变换器的基本结构大大缩减了重量和体积，同时实现了两侧的电气隔离。
[0004]短路故障是直流配电系统最严重的故障之一。不同于交流配电系统，直流配电系统因其“低阻尼”特性，在直流侧发生极间短路故障后，故障过程发展极快，短路电流非常大，几毫秒内就能危害整个配电网的安全。目前，传统换流器将选择直接闭锁策略以保护自身电力电子器件安全。但换流器闭锁后，短路电流会迅速下降并消失，不利于继电保护装置实现继电保护可靠识别并隔离故障，这给直流配电网的发展带来了巨大挑战。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于高频电压信号主动注入的交直流混合配电网故障控制方法、系统及装置，解决换流器闭锁后继电保护装置无法及时动作的问题。
[0006]为实现以上目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种基于高频电压信号主动注入的交直流混合配电网故障控制方法，包括：
[0008]响应于检测到交直流混合配电网的直流侧发生极间短路故障，控制电力电子变压器输出级的所有开关管关断，隔离短路电流；
[0009]按照预设的生成信号控制策略，控制电力电子变压器输出级中各开关管的导通与关断，生成高频电压信号；
[0010]按照预设的注入信号控制策略，控制电力电子变压器输出级中各开关管的导通与关断，将所述高频电压信号注入到所述直流侧；
[0011]提取高频电压信号中的故障信息，根据所述故障信息生成控制信号发送给继电保护装置，通过继电保护装置正确切除故障。
[0012]结合第一方面，进一步的，在隔离短路电流后，进行高频电压信号主动注入的准备
操作，抑制短路电流，包括：
[0013]将电力电子变压器输入级的控制策略切换至故障限流模式，通过以下方法实现：
[0014]通过对电力电子变压器输入级的输出电流进行反馈控制在电力电子变压器输入级的控制环节中引入虚拟阻抗以减小电力电子变压器中电压环的参考电压值，从而减小电力电子变压器输出级的输入电压，引入虚拟阻抗后的参考电压值为：
[0015]V
dc_ref_in
＝V
dc_ref
‑
Z
vir
i
o
[0016]其中，V
dc_ref_in
是引入虚拟阻抗后电压环的参考电压值，V
dc_ref
是电力电子变压器正常运行时电压环的参考电压值，Z
vir
是虚拟阻抗，i
o
是电力电子变压器输入级的输出电流。
[0017]结合第一方面，进一步的，所述按照预设的生成信号控制策略，控制电力电子变压器输出级中各开关管的导通与关断，生成高频电压信号，包括：
[0018]控制电力电子变压器输出级前级中第一开关管、第四开关管按高频变压器频率高频导通，第二开关管、第三开关管保持关断，使得电力电子变压器输出级前级逆变出第一高频电压信号，将第一高频电压信号传输至高频隔离变压器以变比N∶1转变为高频电压信号，其中N＞1，第一高频电压信号的幅值高于高频电压信号的幅值；
[0019]在电力电子变压器输出级前级中，第一开关管、第三开关管串联成第一通路，第二开关管、第四开关管串联成第二通路，第一通路和第二通路并联。
[0020]结合第一方面，进一步的，所述按照预设的注入信号控制策略，控制电力电子变压器输出级中各开关管的导通与关断，将所述高频电压信号注入到所述直流侧，包括：
[0021]控制电力电子变压器输出级后级中第五开关管、第八开关管持续导通，第六开关管、第七开关管保持关断，将高频电压信号传输至交直流配电网的直流侧；
[0022]在电力电子变压器输出级后级中，第五开关管、第七开关管串联成第三通路，第六开关管、第八开关管串联成第四通路，第三通路和第四通路并联。
[0023]结合第一方面，进一步的，所述响应于在所述直流侧检测到高频电压信号，提取高频电压信号中的故障信息，包括：
[0024]通过直流侧的检测装置检测高频电压信号，得到测量数据，将测量数据传输至控制器，通过控制器内部的谐波阻抗算法提取出高频电压信号中反映的故障信息。
[0025]结合第一方面，进一步的，所述检测装置的采样频率为10～50kHz。
[0026]结合第一方面，进一步的，所述高频电压信号的频率不小于1kHz。
[0027]结合第一方面，进一步的，所述高频电压信号的注入时长为9
‑
11ms。
[0028]第二方面，本专利技术还提供了一种基于高频电压信号主动注入的交直流混合配电网故障控制系统，包括：
[0029]短路电流隔离模块：用于响应于检测到交直流混合配电网的直流侧发生极间短路故障，控制电力电子变压器输出级的所有开关管关断，隔离短路电流；
[0030]高频电压信号生成模块：用于按照预设的生成信号控制策略，控制电力电子变压器输出级中各开关管的导通与关断，生成高频电压信号；
[0031]高频电压信号注入模块：用于按照预设的注入信号控制策略，控制电力电子变压器输出级中各开关管的导通与关断，将所述高频电压信号注入到所述直流侧；
[0032]故障切除模块：用于提取高频电压信号中的故障信息，根据所述故障信息生成控
制信号发送给继电保护装置，通过继电保护装置正确切除故障。
[0033]第三方面，本专利技术还提供了一种基于高频电压信号主动注入的交直流混合配电网故障控制装置，包括处理器及存储介质；
[0034]所述存储介质用于存储指令；
[0035]所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面任一项所述方法的步骤。
[0036]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0037]本专利技术提供的一种基于高频电压信号主动注入的交直流混合配电网故障控制方法、系统及装置，在检测到直流侧的极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高频电压信号主动注入的交直流混合配电网故障控制方法，其特征在于，包括：响应于检测到交直流混合配电网的直流侧发生极间短路故障，控制电力电子变压器输出级的所有开关管关断，隔离短路电流；按照预设的生成信号控制策略，控制电力电子变压器输出级中各开关管的导通与关断，生成高频电压信号；按照预设的注入信号控制策略，控制电力电子变压器输出级中各开关管的导通与关断，将所述高频电压信号注入到所述直流侧；提取高频电压信号中的故障信息，根据所述故障信息生成控制信号发送给继电保护装置，通过继电保护装置正确切除故障。2.根据权利要求1所述的一种基于高频电压信号主动注入的交直流混合配电网故障控制方法，其特征在于，在隔离短路电流后，进行高频电压信号主动注入的准备操作，抑制短路电流，包括：将电力电子变压器输入级的控制策略切换至故障限流模式，通过以下方法实现：通过对电力电子变压器输入级的输出电流进行反馈控制在电力电子变压器输入级的控制环节中引入虚拟阻抗以减小电力电子变压器中电压环的参考电压值，从而减小电力电子变压器输出级的输入电压，引入虚拟阻抗后的参考电压值为：V
dc_ref_in
＝V
dc_ref
‑
Z
vir
i
o
其中，V
dc_ref_in
是引入虚拟阻抗后电压环的参考电压值，V
dc_ref
是电力电子变压器正常运行时电压环的参考电压值，Z
vir
是虚拟阻抗，i
o
是电力电子变压器输入级的输出电流。3.根据权利要求1所述的一种基于高频电压信号主动注入的交直流混合配电网故障控制方法，其特征在于，所述按照预设的生成信号控制策略，控制电力电子变压器输出级中各开关管的导通与关断，生成高频电压信号，包括：控制电力电子变压器输出级前级中第一开关管、第四开关管按高频变压器频率高频导通，第二开关管、第三开关管保持关断，使得电力电子变压器输出级前级逆变出第一高频电压信号，将第一高频电压信号传输至高频隔离变压器以变比N：1转变为高频电压信号，其中N>1，第一高频电压信号的幅值高于高频电压信号的幅值；在电力电子变压器输出级前级中，第一开关管、第三开关管串联成第一通路，第二开关管、第四开关管串联成第二通路，第一通路和第二通路并联。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，王晨清，孔祥平，陈实，郑俊超，林金娇，高磊，杨毅，
申请(专利权)人：江苏省电力试验研究院有限公司国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：