CN107591877B - 一种柔性配网供电***故障控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性配网供电***故障控制方法，包括(1)当出现进线电源故障时，利用柔性配网供电***故障控制单元中的进线电源故障控制单元维持***稳定，控制实现停电交流母线恢复正常供电；(2)当出现母联故障时，利用柔性配网供电***故障控制单元中的母联故障控制单元维持***稳定，控制实现停电交流母线恢复正常供电；(3)当出现柔性变流器故障时，利用柔性配网供电***故障控制单元中的变流器故障控制单元维持***稳定。本发明中当出现进线电源故障、母联故障或柔性变流器故障时，合理控制开关和PCS的运行状态，实现故障工况下***稳定运行；同时，对应故障恢复时，能够控制***恢复正常供电，有效提升供电***供电可靠性和灵活性。
Description
技术领域
本发明属于柔性直流配电技术领域，特别涉及一种柔性配网供电***故障控制方法。
背景技术
近年来，在低压配网供电***领域，随着分布式电源接入量的不断增大，电动汽车不断增加以及可控负荷的增多，使得传统配电网面临许多挑战。为了解决这个问题，传统的电网已逐渐从被动模式转向主动模式，其中利用柔性直流输电技术形成交直流混合配电***，成为配电网发展的有效途径。
传统配网供电***中，当进线电源或母联故障时，通过控制母联或进线开关来给失电母线供电，这种方式不利于功率的灵活分配且停电过程较长，通过柔性配网供电***可以快速、灵活的实现故障工况的合理控制，充分发挥柔性配网供电***的优越性。柔性配网供电***通过在每段交流母线上接入柔性变流器，再通过直流母线进行柔性互联，整个供电***电力电子设备增多，控制变得复杂，如何提高供电***的可靠性显得尤为重要。这就需要提供一种智能控制方法，实现在不同故障工况下***的灵活控制，对应故障恢复时，控制***恢复正常供电。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种柔性配网供电***故障控制方法，当出现进线电源故障、母联故障或柔性变流器(Power Conversion System,PCS)故障时，合理控制开关和PCS的运行状态，实现故障工况下***稳定运行；同时，对应故障恢复时，能够控制***恢复正常供电，有效提升供电***供电可靠性和灵活性。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种柔性配网供电***故障控制方法，所述的柔性配网供电***中包括n台柔性变流器、n条进线电源、n段交流母线、(n-1)个母联开关、n个进线开关和直流母线，所述柔性变流器的两端分别连接直流母线和对应的交流母线，相邻交流母线之间通过母联开关相连；各进线开关分别设置在对应的柔性变流器和进线电源之间；以下步骤：
(1)当出现进线电源故障时，利用柔性配网供电***故障控制单元中的进线电源故障控制单元维持***稳定，控制实现停电交流母线恢复正常供电；
(2)当出现母联故障时，利用柔性配网供电***故障控制单元中的母联故障控制单元维持***稳定，控制实现停电交流母线恢复正常供电；
(3)当出现柔性变流器故障时，利用柔性配网供电***故障控制单元中的变流器故障控制单元维持***稳定。
进一步地，所述柔性配网供电***正常运行工况下根据负载大小和进线电源容量大小，选择m条进线电源投入运行，对应启动m台柔性变流器，合上(n-m)个母联开关，m为整数，1≤m≤n。
进一步地，所述n为整数，且n≥2，
进一步地，所述步骤(1)具体为：
1.1：检测***中的各进线电源状态；
1.2：当出现任意进线电源故障时，若对应柔性变流器的直流电压控制标志位为第一设定值时，则控制对应进线开关为分位，启动另一台柔性变流器，使其处于直流电压控制模式来控制直流母线电压，本台柔性变流器切换为VF运行模式，为故障交流母线提供不间断电源；若对应柔性变流器直流电压控制标志位为第二设定值时，则控制对应进线开关为分位，本台柔性变流器切换为VF运行模式；
1.3：进线电源故障恢复时，控制对应进线开关为合位，对应柔性变流器切换为PQ运行模式。
进一步地，所述步骤(2)具体为：
2.1：检测***中的各母联开关状态；
2.2：当出现由任意母联故障导致该交流母线失电时，若对应柔性变流器的直流电压控制标志位为第一设定值时，则控制对应进线开关为分位，启动另一台柔性变流器，使其处于直流电压控制模式来控制直流母线电压，本台柔性变流器切换为VF运行模式，为失电母线提供不间断电源；若对应柔性变流器直流电压控制标志位为第二设定值时，控制对应进线开关为分位，本台柔性变流器切换为VF运行模式；
2.3：母联开关故障恢复时，控制对应的进线开关为合位，对应柔性变流器切换为PQ运行模式。
进一步地，所述步骤(3)具体为：
3.1：检测***内各个柔性变流器的状态；
3.2：任意柔性变流器故障闭锁，若其直流电压控制标志位为第一设定值时，则启动另一台柔性变流器，使其处于直流电压控制模式来控制直流母线电压，保证***正常运行；如果其直流电压控制标志位为第二设定值，则对***运行无影响，不作处理；
3.3：柔性变流器故障恢复时，启动柔性变流器并运行在PQ运行模式。
进一步地，所述第一设定值为1，代表柔性变流器运行在直流电压控制模式下；第二设定值为0，代表柔性变流器不运行在直流电压控制模式下。
本发明的有益效果：
本发明的一种柔性配网供电***故障控制方法，当出现进线电源故障、母联故障或PCS故障时，实现故障工况下***稳定运行并保证不间断供电；故障恢复时，自动实现恢复运行状态。整套供电***更加可靠、灵活。
附图说明
图1为本发明一种实施例的的柔性配网供电***示意图；
图2为本发明一种实施例的进线电源故障控制单元流程图；
图3为本发明一种实施例的母联故障控制单元流程图；
图4为本发明一种实施例的PCS故障控制单元流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明公开了一种柔性配网供电***故障控制方法，所述的柔性配网供电***中包括n台柔性变流器PCS、n条进线电源S、n段交流母线AC_Bus、(n-1)个母联开关、n个进线开关CB和1条直流母线DC_Bus，所述柔性变流器的两端分别连接直流母线和对应的交流母线，相邻交流母线之间通过母联开关相连；各进线开关分别设置在对应的柔性变流器和进线电源之间；具体包括以下步骤：
(1)当出现进线电源故障时，利用柔性配网供电***故障控制单元中的进线电源故障控制单元维持***稳定，控制实现停电交流母线恢复正常供电；
如图2所示，具体实施时，由于配电网电源对应一台配电变压器，比如变压器容量800kVA，长期负荷为1000kVA，那么选择投入2台配变就行，多余配电停运，减少配电空载损耗，因此，可以根据负载情况，***初始投入m个进线电源；当***检测到进线电源Sj故障时：
首先判断该进线对应的PCSj的直流电压控制标志位Udc_Ctl_flag是否为1，若Udc_Ctl_flag＝1，则控制进线开关CBj为分位，同时第i个PCS切换为直流电压控制Udc_Ctl模式(即PCSi为运行状态)，PCSj切换为VF运行模式，提供不间断电源；若Udc_Ctl_flag＝0，则控制进线开关CBj为分位，PCSj切换为VF运行模式(即电压频率模式)，提供不间断电源。此时，***运行在m-1个进线电源运行工况。当Sj故障恢复，满足运行条件时，PCSj实现同期功能，合上进线开关CBj，PCSj并网运行，***恢复为m条进线电源运行工况，上述i为整数，1≤i≤n，i≠j。
(2)当出现母联故障时，利用柔性配网供电***故障控制单元中的母联故障控制单元维持***稳定，控制实现停电交流母线恢复正常供电；
图3所示，***初始投入m个进线电源，则对应合上(n-m)个母联开关，***检测到CFj故障后需要判断第j段交流母线AC_Busj失电还是AC_Bus(j+1)失电。如果AC_Busj失电，再判断PCSj的Udc_Ctl_flag是否为1；如果Udc_Ctl_flag＝1，确保CFj为分位，PCSi切换为直流电压控制Udc_Ctl模式(PCSi为运行状态)，PCSj切换为VF运行模式，提供不间断电源；如果Udc_Ctl_flag＝0，确保CFj为分位，PCSj切换为VF运行模式，提供不间断电源。如果AC_Bus(j+1)失电，再判断PCS(j+1)的Udc_Ctl_flag是否为1；如果Udc_Ctl_flag＝1，确保CFj为分位，同时PCSi切换为直流电压控制Udc_Ctl模式，PCS(j+1)切换为VF运行模式，提供不间断电源；如果Udc_Ctl_flag＝0，确保CFj为分位，同时PCS(j+1)切换为VF运行模式，提供不间断电源。此时，***运行在(n-m-1)个母联合位运行工况。当CFj故障恢复，满足运行条件时，故障工况如果是AC_Busj失电，则PCSj完成同期功能并合上CFj开关，PCSj切换为PQ模式(即有功无功运行模式)；故障工况如果是AC_Bus(j+1)失电，则PCS(j+1)完成同期功能并合上CFj开关，PCS(j+1)切换为PQ模式。***恢复m个进线电源运行工况。上述i为整数，1≤i≤n，i≠j，i≠j+1。
(3)当出现柔性变流器故障时，利用柔性配网供电***故障控制单元中的变流器故障控制单元维持***稳定。
图4所示，具体实施时，根据负载情况，***初始投入m个进线电源，则对应启动m台PCS。***检测到PCSj故障时，首先判断PCSj的Udc_Ctl_flag是否为1。如果Udc_Ctl_flag＝1，第i个PCS切换为Udc_Ctl模式(PCSi为运行状态)稳定直流母线电压，同时确保PCSj为停机状态；如果Udc_Ctl_flag＝0，确保PCSj为停机状态，退出运行。此时，***共(m-1)台PCS运行。当PCSj故障恢复，满足启动条件时，启动PCSj，运行在PQ模式，***恢复为m台PCS运行工况。上述i为整数，1≤i≤n，i≠j。
综上所述：
本发明的一种柔性配网供电***故障控制方法，当出现进线电源故障、母联故障或柔性变流器故障时，实现故障工况下***稳定运行并保证不间断供电；故障恢复时，自动实现恢复运行状态。整套供电***更加可靠、灵活。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种柔性配网供电***故障控制方法，所述的柔性配网供电***中包括n台柔性变流器、n条进线电源、n段交流母线、n-1个母联开关、n个进线开关和直流母线，所述柔性变流器的两端分别连接直流母线和对应的交流母线，相邻交流母线之间通过母联开关相连；各进线开关分别设置在对应的柔性变流器和进线电源之间；其特征在于，以下步骤：
(1)当出现进线电源故障时，利用柔性配网供电***故障控制单元中的进线电源故障控制单元维持***稳定，控制实现停电交流母线恢复正常供电；
(2)当出现母联故障时，利用柔性配网供电***故障控制单元中的母联故障控制单元维持***稳定，控制实现停电交流母线恢复正常供电；
(3)当出现柔性变流器故障时，利用柔性配网供电***故障控制单元中的变流器故障控制单元维持***稳定；
所述步骤(1)具体为：
1.1：检测***中的各进线电源状态；
1.2：当出现任意进线电源故障时，若对应柔性变流器的直流电压控制标志位为第一设定值时，则控制对应进线开关为分位，启动另一台柔性变流器，使其处于直流电压控制模式来控制直流母线电压，本台柔性变流器切换为VF运行模式，为故障交流母线提供不间断电源；若对应柔性变流器直流电压控制标志位为第二设定值时，则控制对应进线开关为分位，本台柔性变流器切换为VF运行模式；
1.3：进线电源故障恢复时，控制对应进线开关为合位，对应柔性变流器切换为PQ运行模式；
所述步骤(2)具体为：
2.1：检测***中的各母联开关状态；
2.2：当出现由任意母联故障导致该交流母线失电时，若对应柔性变流器的直流电压控制标志位为第一设定值时，则控制对应进线开关为分位，启动另一台柔性变流器，使其处于直流电压控制模式来控制直流母线电压，本台柔性变流器切换为VF运行模式，为失电母线提供不间断电源；若对应柔性变流器直流电压控制标志位为第二设定值时，控制对应进线开关为分位，本台柔性变流器切换为VF运行模式；
2.3：母联开关故障恢复时，控制对应的进线开关为合位，对应柔性变流器切换为PQ运行模式；
所述步骤(3)具体为：
3.1：检测***内各个柔性变流器的状态；
3.2：任意柔性变流器故障闭锁，若其直流电压控制标志位为第一设定值时，则启动另一台柔性变流器，使其处于直流电压控制模式来控制直流母线电压，保证***正常运行；如果其直流电压控制标志位为第二设定值，则对***运行无影响，不作处理；
3.3：柔性变流器故障恢复时，启动柔性变流器并运行在PQ运行模式。
2.根据权利要求1所述的一种柔性配网供电***故障控制方法，其特征在于：所述柔性配网供电***正常运行工况下根据负载大小和进线电源容量大小，选择m条进线电源投入运行，对应启动m台柔性变流器，合上n-m个母联开关，m为整数，1≤m≤n。
3.根据权利要求1或2所述的一种柔性配网供电***故障控制方法，其特征在于：n为整数，且n≥2。
4.根据权利要求1所述的一种柔性配网供电***故障控制方法，其特征在于：所述第一设定值为1，代表柔性变流器运行在直流电压控制模式下；第二设定值为0，代表柔性变流器不运行在直流电压控制模式下。
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