一种柔性配网供电系统故障控制方法与流程

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系统故障控制方法。

背景技术：

近年来，在低压配网供电系统领域，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系统，成为配电网发展的有效途径。

传统配网供电系统中，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，通过柔性配网供电系统可以快速、灵活的实现故障工况的合理控制，充分发挥柔性配网供电系统的优越性。柔性配网供电系统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，整个供电系统电力电子设备增多，控制变得复杂，如何提高供电系统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系统的灵活控制，对应故障恢复时，控制系统恢复正常供电。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种柔性配网供电系统故障控制方法，当出现进线电源故障、母联故障或柔性变流器(powerconversionsystem,pcs)故障时，合理控制开关和pcs的运行状态，实现故障工况下系统稳定运行；同时，对应故障恢复时，能够控制系统恢复正常供电，有效提升供电系统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：

一种柔性配网供电系统故障控制方法，所述的柔性配网供电系统中包括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，利用柔性配网供电系统故障控制单元中的进线电源故障控制单元维持系统稳定，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，利用柔性配网供电系统故障控制单元中的母联故障控制单元维持系统稳定，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，利用柔性配网供电系统故障控制单元中的变流器故障控制单元维持系统稳定。

进一步地，所述柔性配网供电系统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：检测系统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：检测系统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：检测系统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，保证系统正常运行；如果其直流电压控制标志位为第二设定值，则对系统运行无影响，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系统故障控制方法，当出现进线电源故障、母联故障或pcs故障时，实现故障工况下系统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。整套供电系统更加可靠、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系统示意图；

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系统故障控制方法，所述的柔性配网供电系统中包括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，利用柔性配网供电系统故障控制单元中的进线电源故障控制单元维持系统稳定，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，系统初始投入m个进线电源；当系统检测到进线电源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，系统运行在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，系统恢复为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，利用柔性配网供电系统故障控制单元中的母联故障控制单元维持系统稳定，控制实现停电交流母线恢复正常供电；

图3所示，系统初始投入m个进线电源，则对应合上(n-m)个母联开关，系统检测到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，系统运行在(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。系统恢复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，利用柔性配网供电系统故障控制单元中的变流器故障控制单元维持系统稳定。

图4所示，具体实施时，根据负载情况，系统初始投入m个进线电源，则对应启动m台pcs。系统检测到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，系统共(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，系统恢复为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系统故障控制方法，当出现进线电源故障、母联故障或柔性变流器故障时，实现故障工况下系统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。整套供电系统更加可靠、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。