戶外低壓臺區有源補償裝置分層保護配置與故障處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種戶外低壓臺區有源補償裝置分層保護配置與故障處理方法，屬電力電子技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著電網的發展及人民生活水平的提升，一方面配網臺區負荷愈發復雜，隨之帶來大量的無功、諧波和不平衡問題；另一方面，用戶敏感負荷也日漸增多，對電能質量的要求越來越高。常規采用電容器投切方式進行臺區電能質量調控的方法已不能滿足需求，采用IGBT的戶外型低壓臺區有源補償裝置具備無功、諧波和不平衡的綜合補償功能，由于性能優勢將有望取代常規的電容投切型補償裝置得到大規模的應用。
[0003]戶外型低壓臺區有源補償裝置作為電力電子設備在可靠性方面要求較高，保護配置和故障處理既要考慮IGBT等一次設備的運行狀態，還需關注電網特殊方式下的影響，在保障裝置安全的同時，有效提升對故障的自動處理能力。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是，根據常規電容器投切方式進行臺區電能質量調控存在的問題，本發明提供一種戶外低壓臺區有源補償裝置分層保護配置與故障處理方法。
[0005]實現本發明的技術方案是，本發明戶外低壓臺區有源補償裝置分層式保護配置分為器件級、裝置級和系統級三個層次。
[0006]所述器件級保護通過裝置控制器直接采集IGBT模塊自身輸出的故障信息。
[0007]所述裝置級保護主要包括模塊過溫、直流側過壓和輸出過流三類，其中模塊過溫通過外置溫度傳感器采集信號；直流側電壓通過霍爾傳感器采集信號；輸出過流通過霍爾傳感器采集信號，同時輸出一次回路上配置熔斷器進行保護。
[0008]所述系統級保護由自身具備過流和高/低壓保護判斷功能的并網開關實施。
[0009]本發明一種戶外低壓臺區有源補償裝置的故障處理方法，所述方法根據戶外低壓臺區有源補償裝置分層保護配置的不同層次，對應采用不同的保護信號處理模式和故障處理模式。
[0010]所述保護信號處理模式上，器件級和系統級保護故障信號輸出直接用于并網開關跳閘；裝置級保護中模塊過溫故障信號輸出直接用于并網開關跳閘，直流側過壓和輸出過流故障信號分控制器軟件處理和硬件處理兩種模式，軟件處理定值設置較硬件處理定值略低，軟件處理用于封鎖IGBT脈沖，硬件處理用于并網開關跳閘。
[0011]所述軟件處理定值設置較硬件處理定值低20%，連續采樣6個點均超定值則輸出故障信號用于閉鎖IGBT脈沖。
[0012]所述故障處理模式上，分為瞬態可恢復故障及不可恢復故障兩類；當故障輸出導致IGBT脈沖閉鎖或并網開關跳閘后，實時采集故障輸出信號，當故障輸出信號消除時，判斷為由外部原因引起的瞬態可恢復故障；對于IGBT脈沖閉鎖，延時I分鐘后解除脈沖閉鎖；對于并網開關跳閘，延時10分鐘后并網開關自動重合閘，裝置重新投入運行。
[0013]本發明與現有技術比較的有益技術效果在于:本發明針對不同層級的故障采取不同的處理模式，同時將軟件分析與硬件判斷相結合，有效提升了裝置保護的有效性和可靠性。本發明綜合采用閉鎖脈沖恢復和自動重合閘方式應對瞬態可恢復故障，有效提升了裝置運行的智能性。
[0014]本發明適用于戶外型低壓臺區有源補償裝置。
【附圖說明】
[0015]圖1為戶外型低壓臺區有源補償裝置主電路架構圖；
圖2為戶外型低壓臺區有源補償裝置分層式保護配置與故障處理信號流程圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和實例對本發明作進一步的說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制發明的范圍及其應用。
[0017]圖1為本實施例戶外低壓臺區有源補償裝置主電路架構圖，其中2QF為并網開關。
[0018]圖2是戶外型低壓臺區有源補償裝置分層式保護配置與故障處理信號流程圖，由圖2可知:
如圖1所示，4對IGBT管構成三相四線制逆變電路，直流側采用電解電容，由霍爾傳感器采集直流電壓信號，RD1-RD4為用于過流保護的快速熔斷器，CT1-CT4為霍爾傳感器用于輸出電流采集。
[0019]如圖2所示，正常運行時，裝置控制器對霍爾傳感器采集的直流側電壓信號和輸出電流信號同時進行軟件和硬件的保護定值判斷，此外，控制器還將直接采集IGBT模塊自身輸出的故障信息進行實時判斷。溫度傳感器實時采集散熱片溫度，若溫度超過定值則輸出節點信號用于2QF跳閘。當故障發生時，若是模塊故障，則保護信號經控制器輸出直接跳2QF并網開關；若是直流電壓過高，由于軟件判斷定值低于硬件設置判斷定值，當連續采樣6個點均超軟件設置定值時，則首先通過軟件閉鎖IGBT脈沖，短時停止輸出，延時I分鐘后解除脈沖閉鎖，若直流電壓回落則繼續正常運行，若直流電壓仍抬升，則到達硬件設置值時通過控制器輸出跳閘信號跳2QF并網開關；輸出電流判斷類似于直流電壓，若是輸出電流過大，由于軟件判斷定值低于硬件設置判斷定值，當連續采樣6個點均超軟件設置定值時，則首先通過軟件閉鎖IGBT脈沖，短時停止輸出，延時I分鐘后解除脈沖閉鎖，若輸出電流回落則繼續正常運行，若輸出電流仍過大，則到達硬件設置值時通過控制器輸出跳閘信號跳2QF并網開關；對于輸出電流，在主回路上還配置快速熔斷器作為第三重保護。2QF并網開關自身具備過流和高/低壓保護判斷功能，定值設置較高，作為總的后備保護。
[0020]當有故障信號輸出且脈沖閉鎖無效導致跳閘后，裝置實施判斷故障信號輸出情況，若屬于外部故障導致，則短時間后故障輸出信號消失，此時控制器輸出自動重合閘信號，并網開關2QF自動重合，裝置重新投入運行。
【主權項】
1.一種戶外低壓臺區有源補償裝置分層式保護配置，其特征在于，所述保護配置分為器件級、裝置級和系統級三個層次； 所述器件級保護通過裝置控制器直接采集IGBT模塊自身輸出的故障信息； 所述裝置級保護主要包括模塊過溫、直流側過壓和輸出過流三類，其中模塊過溫通過外置溫度傳感器采集信號；直流側電壓通過霍爾傳感器采集信號；輸出過流通過霍爾傳感器采集信號，同時輸出一次回路上配置熔斷器進行保護； 所述系統級保護由自身具備過流和高/低壓保護判斷功能的并網開關實施。
2.—種戶外低壓臺區有源補償裝置的故障處理方法，其特征在于，所述方法根據所述配置的不同層次，對應采用不同的保護信號處理模式和故障處理模式。
3.根據權利要求2所述的一種戶外低壓臺區有源補償裝置的故障處理方法，其特征在于，所述保護信號處理模式，器件級和系統級保護故障信號輸出直接用于并網開關跳閘；裝置級保護中模塊過溫故障信號輸出直接用于并網開關跳閘，直流側過壓和輸出過流故障信號分控制器軟件處理和硬件處理兩種模式，軟件處理定值設置較硬件處理定值略低，軟件處理用于封鎖IGBT脈沖，硬件處理用于并網開關跳閘。
4.根據權利要求2所述的一種戶外低壓臺區有源補償裝置的故障處理方法，其特征在于，所述故障處理模式，分為瞬態可恢復故障及不可恢復故障兩類；當故障輸出導致IGBT脈沖閉鎖或并網開關跳閘后，實時采集故障輸出信號，當故障輸出信號消除時，判斷為由外部原因引起的瞬態可恢復故障；對于IGBT脈沖閉鎖，延時I分鐘后解除脈沖閉鎖；對于并網開關跳閘，延時10分鐘后并網開關自動重合閘，裝置重新投入運行。
5.根據權利要求3所述的一種戶外低壓臺區有源補償裝置的故障處理方法，其特征在于，所述軟件處理定值設置較硬件處理定值低20%，連續采樣6個點均超定值則輸出故障信號用于閉鎖IGBT脈沖。
【專利摘要】戶外低壓臺區有源補償裝置分層保護配置與故障處理方法，該保護配置分為器件級、裝置級和系統級三個層次。該方法根據戶外低壓臺區有源補償裝置分層保護配置的不同層次，對應采用不同的保護信號處理模式和故障處理模式。在故障處理模式上，分為瞬態可恢復故障及不可恢復故障兩類。當故障輸出導致IGBT脈沖閉鎖或并網開關跳閘后，實時采集故障輸出信號，當故障輸出信號消除時，判斷為由外部原因引起的瞬態可恢復故障，對于IGBT脈沖閉鎖，延時1分鐘后解除脈沖閉鎖，對于并網開關跳閘，延時10分鐘后并網開關自動重合閘，裝置重新投入運行。本發明將軟件分析與硬件判斷相結合，充分考慮了配網運行復雜性，有效提升了戶外低壓臺區有源補償裝置運行的可靠性。
【IPC分類】H02H7-22
【公開號】CN104821556
【申請號】CN201510174983
【發明人】范瑞祥, 鄧才波, 徐在德, 潘本仁, 肖紅霞
【申請人】國家電網公司, 國網江西省電力科學研究院
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月15日