一种多功能限流器的新型自故障恢复系统及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种多功能限流器的新型自故障恢复系统及其控制方法，恢复系统主要由备用桥臂1、备用桥臂2、自故障组选择开关Kw、自故障组选择开关Kn和旁路开关组成。其中备用桥臂1通过自故障组选择开关Kw的Kw1、Kw2、Kw3连接到PWM整流器的三个桥臂，备用桥臂2通过Kw的Kw4、Kw5和Kw6连接PWM整流器的三相桥臂，能够实现PWM整流器两个以下桥臂故障的快速恢复，备用桥臂2通过自故障组选择开关Kn的Kn1、Kn2、Kn3、Kn4连接PWM逆变器的四个桥臂，备用桥臂1通过Kn的Kn5、Kn6、Kn7、Kn8连接PWM逆变器的四个桥臂，能实现PWM逆变器两个以下桥臂故障的快速恢复，旁路开关K1、K2和K3分别连接在串联变压器T1、T2和T3的一次侧，通过闭合旁路开关，能保证系统无备用桥臂可用和晶闸管支路晶闸管断路路时系统继续供电。
【专利说明】一种多功能限流器的新型自故障恢复系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力电子应用【技术领域】，涉及一种多功能限流器的新型自故障恢复系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]电力系统运行的基本要求是安全可靠、电能质量高、经济性好。但是随着近年来光伏产业等分布式电源的迅猛发展以及电力电子型负荷装置逐渐增多，致使电力系统内的电能质量问题愈发突显，同时受限于光伏发电、小水电等电源的周期性功率特性影响，系统的电压波动性变化也逐渐增多。另一方面随着大电网的跨越式发展，系统容量的不断增大，造成了短路容量越来越大，一旦短路故障发生由此引发的危害将扩散到电网本身和负荷。多功能故障限流器是近年来越发受到重视的一种具备电能质量补偿和故障限流双重功能的新型电能质量控制器，由于其利用效率高，功能强大，限流效果好开始受到行业的重视。但是，多功能限流器是串联接入系统，流过限流器的电流与负荷电流相同，一旦限流器自身发生故障，将会迫使负荷断电，供电持续能力严重下降，由此有必要提出多功能限流器的自故障恢复系统。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种多功能限流器的新型自故障恢复系统及其控制方法，能在多功能限流器自身发生故障情况下及时实现自故障恢复，在最短时间内重新恢复到工作状态。
[0004]本发明是通过如下技术方案来实现的。
[0005]一种多功能限流器的新型自故障恢复系统，由备用桥臂1、备用桥臂2、自故障组选择开关Kw、自故障组选择开关Kn和旁路开关组成；其中:旁路开关并联在串联变压器一次侧；
[0006]备用桥臂I通过自故障组选择开关Kw的Kwl、Kw2、Kw3连接到PWM整流器的三个桥臂，通过组选择开关Kn的Kn5、Kn6、Kn7、Kn8连接PWM逆变器的四个桥臂；
[0007]备用桥臂2通过组选择开关Kw的Kw4、Kw5和Kw6连接PWM整流器的三相桥臂，通过组选择开关Kn的Knl、Kn2、Kn3、Kn4连接PWM逆变器的四个桥臂；所述两组备用桥臂分别接于PWM整流器和PWM逆变器之间。
[0008]所述的一种多功能限流器的新型自故障恢复系统控制方法是，两组备用桥臂在工作桥臂开关器件故障时能通过组选择开关接入系统，包括PWM整流模块桥臂自故障恢复控制和PWM逆变模块桥臂故障自恢复控制，其具体控制方法如下:
[0009]1.PWM整流模块桥臂自故障时备用桥臂投入控制:
[0010]第一步，检测PWM整流模块的桥臂工作信号，根据工作信号判断是否存在桥臂故障，并判断故障桥臂的序号；
[0011]第二步，若桥臂存在故障，则将所有PWM逆变模块补偿指令置零，维持多功能限流器各自输出为零，保持负荷供电正常；[0012]第三步，根据备用桥臂的工作信号判断是否尚有可用的备用桥臂，若已没有备用桥臂，则自故障恢复系统发出报警提示；若尚有可用的备用桥臂，则依据故障桥臂的序号，闭合对应的组选择开关，实现物理替代故障桥臂；
[0013]第四步，自故障恢复系统将故障桥臂的控制信号赋给新投入的备用桥臂，实现控制替代故障桥臂；
[0014]第五步，备用桥臂实现物理替代和控制替代后，恢复PWM逆变模块的补偿信号，限流器恢复正常；
[0015]第六步，等待将故障桥臂更换，作为新的备用桥臂使用。
[0016]2.PWM逆变模块桥臂自故障时备用桥臂投入控制，与PWM整流模块桥臂自故障时备用桥臂投入控制的步骤类似:
[0017]第一步，多功能限流器的新型自故障恢复系统检测PWM逆变模块的桥臂工作信号，根据工作信号判断是否存在桥臂故障，并判断故障桥臂的序号；
[0018]第二步，若桥臂存在故障，则将故障相PWM逆变模块补偿指令置零，其它相PWM逆变模块正常工作；
[0019]第三步，根据备用桥臂的工作信号判断是否尚有可用的备用桥臂，若已没有备用桥臂，则自故障恢复系统发出报警提示，然后闭合故障相旁路开关；若尚有可用的备用桥臂，则依据故障桥臂的序号，闭合对应的组选择开关，实现物理替代故障桥臂；
[0020]第四步，自故障恢复系统将故障桥臂的控制信号赋给新投入的备用桥臂，实现控制替代故障桥臂；
[0021]第五步，备用桥臂实现物理替代和控制替代后，恢复故障相PWM逆变模块的补偿信号，限流器恢复正常；
[0022]第六步，等待将故障桥臂更换，作为新的备用桥臂使用。
[0023]本发明的系统及其控制方法有益效果是，通过检测在PWM整流器和PWM逆变器桥臂的工作信号进行桥臂故障判断，控制与故障桥臂相连的对应组选择开关闭合将备用桥快速投入到限流器中，实现物理替换与控制替换后将限流器进行恢复。可以在最大程度上减小由限流器本身的故障对电网和负荷的影响，实现限流器的连续运行，减小由限流器故障造成的供电持续性下降，较小造成的经济损失。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是多功能限流器的新型自故障恢复系统拓扑结构；
[0025]图2是多功能限流器的新型自故障恢复控制流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0027]图1为本发明提出的多功能限流器的新型自故障恢复系统拓扑结构。PWM整流器、PWM逆变器、晶闸管支路、旁路支路构成了多功能限流器。一种多功能限流器的新型自故障恢复系统主要由备用桥臂1、备用桥臂2、自故障组选择开关Kw、自故障组选择开关Kn和旁路开关组成，其中备用桥臂I通过自故障组选择开关Kw的Kwl、Kw2、Kw3连接到PWM整流器的三个桥臂，备用桥臂2通过Kw的Kw4、Kw5和Kw6连接PWM整流器的三相桥臂，能够实现PWM整流器两个以下桥臂故障的快速恢复，备用桥臂2通过自故障组选择开关Kn的KnPKfK1^Kn4连接PWM逆变器的四个桥臂，备用桥臂I通过Kn的Kn5、Kn6、Kn7、Kn8连接PWM逆变器的四个桥臂，能实现PWM逆变器两个以下桥臂故障的快速恢复，旁路开关KpK2和K3分别连接在串联变压器!\、T2和T3的一次侧。旁路开关KpK2和K3分别连接在串联变压器!\、T2和T3的一次侧，能实现在没有备用桥臂时切除多功能限流器继续使系统供电，提高电网的持续供电能力。
[0028]图2为多功能限流器的新型自故障恢复系统控制过程图，当限流器发生故障后通过控制将备用桥臂投入到限流器中，实现限流器本身自故障下的恢复，完成物理替换和控制替换，其具体控制过程包含两个方面:
[0029]IPWM整流模块桥臂自故障时备用桥臂投入控制:
[0030]1.1)多功能限流器的新型自故障恢复系统检测PWM整流模块的桥臂工作信号，根据工作信号判断是否存在桥臂故障，并判断故障桥臂的序号；
[0031]1.2)若桥臂存在故障，则将所有PWM逆变模块补偿指令置零，维持多功能限流器各自输出为零，保持负荷供电正常；
[0032]1.3)根据备用桥臂的工作信号判断是否尚有可用的备用桥臂，若已没有备用桥臂，则自故障恢复系统发出报警提示；若尚有可用的备用桥臂，则依据故障桥臂的序号，闭合对应的组选择开关，实现物理替代故障桥臂；
[0033]1.4)自故障恢复系统将故障桥臂的控制信号赋给新投入的备用桥臂，实现控制替代故障桥臂；
[0034]1.5)备用桥臂实现物理替代和控制替代后，恢复PWM逆变模块的补偿信号，限流器恢复正常；
[0035]1.6)等待将故障桥臂更换，作为新的备用桥臂使用。
[0036]2PWM逆变模块桥臂自故障时备用桥臂投入控制:
[0037]2.1)多功能限流器的新型自故障恢复系统检测PWM逆变模块的桥臂工作信号，根据工作信号判断是否存在桥臂故障，并判断故障桥臂的序号；
[0038]2.2)若桥臂存在故障，则将故障相PWM逆变模块补偿指令置零，其它相PWM逆变模块正常工作；
[0039]2.3)根据备用桥臂的工作信号判断是否尚有可用的备用桥臂，若已没有备用桥臂，则自故障恢复系统发出报警提示，然后闭合故障相旁路开关；若尚有可用的备用桥臂，则依据故障桥臂的序号，闭合对应的组选择开关，实现物理替代故障桥臂；
[0040]2.4)自故障恢复系统将故障桥臂的控制信号赋给新投入的备用桥臂，实现控制替代故障桥臂；
[0041]2.5)备用桥臂实现物理替代和控制替代后，恢复故障相PWM逆变模块的补偿信号，限流器恢复正常；
[0042] 2.6)等待将故障桥臂更换，作为新的备用桥臂使用。
【权利要求】
1.一种多功能限流器的新型自故障恢复系统，由备用桥臂1、备用桥臂2、自故障组选择开关Kw、自故障组选择开关Kn和旁路开关组成；其中: 旁路开关并联在串联变压器一次侧； 备用桥臂I通过自故障组选择开关Kw的Kwl、Kw2、Kw3连接到PWM整流器的三个桥臂，通过组选择开关Kn的Kn5、Kn6、Kn7、Kn8连接PWM逆变器的四个桥臂； 备用桥臂2通过组选择开关Kw的Kw4、Kw5和Kw6连接PWM整流器的三相桥臂，通过组选择开关Kn的Knl、Kn2、Kn3> Kn4连接PWM逆变器的四个桥臂； 两组备用桥臂分别接于PWM整流器和PWM逆变器之间。
2.根据权利要求1所述的一种多功能限流器的新型自故障恢复系统控制方法，其特征在于，两组备用桥臂在工作桥臂开关器件故障时能通过组选择开关接入系统，包括PWM整流模块桥臂自故障恢复控制和PWM逆变模块桥臂故障自恢复控制，其具体控制方法如下: 2.1PWM整流模块桥臂自故障时备用桥臂投入控制: 2.1.1)多功能限流器的新型自故障恢复系统检测PWM整流模块的桥臂工作信号，根据工作信号判断是否存在桥臂故障，并判断故障桥臂的序号； 2.1.2)若桥臂存在故障，则将所有PWM逆变模块补偿指令置零，维持多功能限流器各自输出为零，保持负荷供电正常； 2.1.3)根据备用桥臂的工作信号判断是否尚有可用的备用桥臂，若已没有备用桥臂，则自故障恢复系统发出报警提示；若尚有可用的备用桥臂，则依据故障桥臂的序号，闭合对应的组选择开关，实现物理替代故障桥臂； 2.1.4)自故障恢复系统将故障桥臂的控制信号赋给新投入的备用桥臂，实现控制替代故障桥臂； 2.1.5)备用桥臂实现物理替代和控制替代后，恢复PWM逆变模块的补偿信号，限流器恢复正常； 2.1.6)等待将故障桥臂更换，作为新的备用桥臂使用； 2.2PWM逆变模块桥臂自故障时备用桥臂投入控制: 2.2.1)多功能限流器的新型自故障恢复系统检测PWM逆变模块的桥臂工作信号，根据工作信号判断是否存在桥臂故障，并判断故障桥臂的序号； 2.2.2)若桥臂存在故障，则将故障相PWM逆变模块补偿指令置零，其它相PWM逆变模块正常工作； 2.2.3)根据备用桥臂的工作信号判断是否尚有可用的备用桥臂，若已没有备用桥臂，则自故障恢复系统发出报警提示，然后闭合故障相旁路开关；若尚有可用的备用桥臂，则依据故障桥臂的序号，闭合对应的组选择开关，实现物理替代故障桥臂； 2.2.4)自故障恢复系统将故障桥臂的控制信号赋给新投入的备用桥臂，实现控制替代故障桥臂； 2.2.5)备用桥臂实现物理替代和控制替代后，恢复故障相PWM逆变模块的补偿信号，限流器恢复正常； 2.2.6)等待将故障桥臂更换，作为新的备用桥臂使用。
【文档编号】H02H9/02GK103986137SQ201410169312
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】郭成, 姚鹏, 阴艳超, 涂春鸣, 邢超, 覃日升, 段锐敏 申请人:云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院, 云南电网公司技术分公司