一種多功能限流器的新型自故障恢復系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多功能限流器的新型自故障恢復系統(tǒng)及其控制方法，恢復系統(tǒng)主要由備用橋臂1、備用橋臂2、自故障組選擇開關(guān)Kw、自故障組選擇開關(guān)Kn和旁路開關(guān)組成。其中備用橋臂1通過自故障組選擇開關(guān)Kw的Kw1、Kw2、Kw3連接到PWM整流器的三個橋臂，備用橋臂2通過Kw的Kw4、Kw5和Kw6連接PWM整流器的三相橋臂，能夠?qū)崿F(xiàn)PWM整流器兩個以下橋臂故障的快速恢復，備用橋臂2通過自故障組選擇開關(guān)Kn的Kn1、Kn2、Kn3、Kn4連接PWM逆變器的四個橋臂，備用橋臂1通過Kn的Kn5、Kn6、Kn7、Kn8連接PWM逆變器的四個橋臂，能實現(xiàn)PWM逆變器兩個以下橋臂故障的快速恢復，旁路開關(guān)K1、K2和K3分別連接在串聯(lián)變壓器T1、T2和T3的一次側(cè)，通過閉合旁路開關(guān)，能保證系統(tǒng)無備用橋臂可用和晶閘管支路晶閘管斷路路時系統(tǒng)繼續(xù)供電。
【專利說明】一種多功能限流器的新型自故障恢復系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子應用【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種多功能限流器的新型自故障恢復系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力系統(tǒng)運行的基本要求是安全可靠、電能質(zhì)量高、經(jīng)濟性好。但是隨著近年來光伏產(chǎn)業(yè)等分布式電源的迅猛發(fā)展以及電力電子型負荷裝置逐漸增多，致使電力系統(tǒng)內(nèi)的電能質(zhì)量問題愈發(fā)突顯，同時受限于光伏發(fā)電、小水電等電源的周期性功率特性影響，系統(tǒng)的電壓波動性變化也逐漸增多。另一方面隨著大電網(wǎng)的跨越式發(fā)展，系統(tǒng)容量的不斷增大，造成了短路容量越來越大，一旦短路故障發(fā)生由此引發(fā)的危害將擴散到電網(wǎng)本身和負荷。多功能故障限流器是近年來越發(fā)受到重視的一種具備電能質(zhì)量補償和故障限流雙重功能的新型電能質(zhì)量控制器，由于其利用效率高，功能強大，限流效果好開始受到行業(yè)的重視。但是，多功能限流器是串聯(lián)接入系統(tǒng)，流過限流器的電流與負荷電流相同，一旦限流器自身發(fā)生故障，將會迫使負荷斷電，供電持續(xù)能力嚴重下降，由此有必要提出多功能限流器的自故障恢復系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種多功能限流器的新型自故障恢復系統(tǒng)及其控制方法，能在多功能限流器自身發(fā)生故障情況下及時實現(xiàn)自故障恢復，在最短時間內(nèi)重新恢復到工作狀態(tài)。
[0004]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
[0005]一種多功能限流器的新型自故障恢復系統(tǒng)，由備用橋臂1、備用橋臂2、自故障組選擇開關(guān)Kw、自故障組選擇開關(guān)Kn和旁路開關(guān)組成；其中:旁路開關(guān)并聯(lián)在串聯(lián)變壓器一次側(cè)；
[0006]備用橋臂I通過自故障組選擇開關(guān)Kw的Kwl、Kw2、Kw3連接到PWM整流器的三個橋臂，通過組選擇開關(guān)Kn的Kn5、Kn6、Kn7、Kn8連接PWM逆變器的四個橋臂；
[0007]備用橋臂2通過組選擇開關(guān)Kw的Kw4、Kw5和Kw6連接PWM整流器的三相橋臂，通過組選擇開關(guān)Kn的Knl、Kn2、Kn3、Kn4連接PWM逆變器的四個橋臂；所述兩組備用橋臂分別接于PWM整流器和PWM逆變器之間。
[0008]所述的一種多功能限流器的新型自故障恢復系統(tǒng)控制方法是，兩組備用橋臂在工作橋臂開關(guān)器件故障時能通過組選擇開關(guān)接入系統(tǒng)，包括PWM整流模塊橋臂自故障恢復控制和PWM逆變模塊橋臂故障自恢復控制，其具體控制方法如下:
[0009]1.PWM整流模塊橋臂自故障時備用橋臂投入控制:
[0010]第一步，檢測PWM整流模塊的橋臂工作信號，根據(jù)工作信號判斷是否存在橋臂故障，并判斷故障橋臂的序號；
[0011]第二步，若橋臂存在故障，則將所有PWM逆變模塊補償指令置零，維持多功能限流器各自輸出為零，保持負荷供電正常；[0012]第三步，根據(jù)備用橋臂的工作信號判斷是否尚有可用的備用橋臂，若已沒有備用橋臂，則自故障恢復系統(tǒng)發(fā)出報警提示；若尚有可用的備用橋臂，則依據(jù)故障橋臂的序號，閉合對應的組選擇開關(guān)，實現(xiàn)物理替代故障橋臂；
[0013]第四步，自故障恢復系統(tǒng)將故障橋臂的控制信號賦給新投入的備用橋臂，實現(xiàn)控制替代故障橋臂；
[0014]第五步，備用橋臂實現(xiàn)物理替代和控制替代后，恢復PWM逆變模塊的補償信號，限流器恢復正常；
[0015]第六步，等待將故障橋臂更換，作為新的備用橋臂使用。
[0016]2.PWM逆變模塊橋臂自故障時備用橋臂投入控制，與PWM整流模塊橋臂自故障時備用橋臂投入控制的步驟類似:
[0017]第一步，多功能限流器的新型自故障恢復系統(tǒng)檢測PWM逆變模塊的橋臂工作信號，根據(jù)工作信號判斷是否存在橋臂故障，并判斷故障橋臂的序號；
[0018]第二步，若橋臂存在故障，則將故障相PWM逆變模塊補償指令置零，其它相PWM逆變模塊正常工作；
[0019]第三步，根據(jù)備用橋臂的工作信號判斷是否尚有可用的備用橋臂，若已沒有備用橋臂，則自故障恢復系統(tǒng)發(fā)出報警提示，然后閉合故障相旁路開關(guān)；若尚有可用的備用橋臂，則依據(jù)故障橋臂的序號，閉合對應的組選擇開關(guān)，實現(xiàn)物理替代故障橋臂；
[0020]第四步，自故障恢復系統(tǒng)將故障橋臂的控制信號賦給新投入的備用橋臂，實現(xiàn)控制替代故障橋臂；
[0021]第五步，備用橋臂實現(xiàn)物理替代和控制替代后，恢復故障相PWM逆變模塊的補償信號，限流器恢復正常；
[0022]第六步，等待將故障橋臂更換，作為新的備用橋臂使用。
[0023]本發(fā)明的系統(tǒng)及其控制方法有益效果是，通過檢測在PWM整流器和PWM逆變器橋臂的工作信號進行橋臂故障判斷，控制與故障橋臂相連的對應組選擇開關(guān)閉合將備用橋快速投入到限流器中，實現(xiàn)物理替換與控制替換后將限流器進行恢復?？梢栽谧畲蟪潭壬蠝p小由限流器本身的故障對電網(wǎng)和負荷的影響，實現(xiàn)限流器的連續(xù)運行，減小由限流器故障造成的供電持續(xù)性下降，較小造成的經(jīng)濟損失。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是多功能限流器的新型自故障恢復系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)；
[0025]圖2是多功能限流器的新型自故障恢復控制流程圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0027]圖1為本發(fā)明提出的多功能限流器的新型自故障恢復系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)。PWM整流器、PWM逆變器、晶閘管支路、旁路支路構(gòu)成了多功能限流器。一種多功能限流器的新型自故障恢復系統(tǒng)主要由備用橋臂1、備用橋臂2、自故障組選擇開關(guān)Kw、自故障組選擇開關(guān)Kn和旁路開關(guān)組成，其中備用橋臂I通過自故障組選擇開關(guān)Kw的Kwl、Kw2、Kw3連接到PWM整流器的三個橋臂，備用橋臂2通過Kw的Kw4、Kw5和Kw6連接PWM整流器的三相橋臂，能夠?qū)崿F(xiàn)PWM整流器兩個以下橋臂故障的快速恢復，備用橋臂2通過自故障組選擇開關(guān)Kn的KnPKfK1^Kn4連接PWM逆變器的四個橋臂，備用橋臂I通過Kn的Kn5、Kn6、Kn7、Kn8連接PWM逆變器的四個橋臂，能實現(xiàn)PWM逆變器兩個以下橋臂故障的快速恢復，旁路開關(guān)KpK2和K3分別連接在串聯(lián)變壓器!\、T2和T3的一次側(cè)。旁路開關(guān)KpK2和K3分別連接在串聯(lián)變壓器!\、T2和T3的一次側(cè)，能實現(xiàn)在沒有備用橋臂時切除多功能限流器繼續(xù)使系統(tǒng)供電，提高電網(wǎng)的持續(xù)供電能力。
[0028]圖2為多功能限流器的新型自故障恢復系統(tǒng)控制過程圖，當限流器發(fā)生故障后通過控制將備用橋臂投入到限流器中，實現(xiàn)限流器本身自故障下的恢復，完成物理替換和控制替換，其具體控制過程包含兩個方面:
[0029]IPWM整流模塊橋臂自故障時備用橋臂投入控制:
[0030]1.1)多功能限流器的新型自故障恢復系統(tǒng)檢測PWM整流模塊的橋臂工作信號，根據(jù)工作信號判斷是否存在橋臂故障，并判斷故障橋臂的序號；
[0031]1.2)若橋臂存在故障，則將所有PWM逆變模塊補償指令置零，維持多功能限流器各自輸出為零，保持負荷供電正常；
[0032]1.3)根據(jù)備用橋臂的工作信號判斷是否尚有可用的備用橋臂，若已沒有備用橋臂，則自故障恢復系統(tǒng)發(fā)出報警提示；若尚有可用的備用橋臂，則依據(jù)故障橋臂的序號，閉合對應的組選擇開關(guān)，實現(xiàn)物理替代故障橋臂；
[0033]1.4)自故障恢復系統(tǒng)將故障橋臂的控制信號賦給新投入的備用橋臂，實現(xiàn)控制替代故障橋臂；
[0034]1.5)備用橋臂實現(xiàn)物理替代和控制替代后，恢復PWM逆變模塊的補償信號，限流器恢復正常；
[0035]1.6)等待將故障橋臂更換，作為新的備用橋臂使用。
[0036]2PWM逆變模塊橋臂自故障時備用橋臂投入控制:
[0037]2.1)多功能限流器的新型自故障恢復系統(tǒng)檢測PWM逆變模塊的橋臂工作信號，根據(jù)工作信號判斷是否存在橋臂故障，并判斷故障橋臂的序號；
[0038]2.2)若橋臂存在故障，則將故障相PWM逆變模塊補償指令置零，其它相PWM逆變模塊正常工作；
[0039]2.3)根據(jù)備用橋臂的工作信號判斷是否尚有可用的備用橋臂，若已沒有備用橋臂，則自故障恢復系統(tǒng)發(fā)出報警提示，然后閉合故障相旁路開關(guān)；若尚有可用的備用橋臂，則依據(jù)故障橋臂的序號，閉合對應的組選擇開關(guān)，實現(xiàn)物理替代故障橋臂；
[0040]2.4)自故障恢復系統(tǒng)將故障橋臂的控制信號賦給新投入的備用橋臂，實現(xiàn)控制替代故障橋臂；
[0041]2.5)備用橋臂實現(xiàn)物理替代和控制替代后，恢復故障相PWM逆變模塊的補償信號，限流器恢復正常；
[0042] 2.6)等待將故障橋臂更換，作為新的備用橋臂使用。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能限流器的新型自故障恢復系統(tǒng)，由備用橋臂1、備用橋臂2、自故障組選擇開關(guān)Kw、自故障組選擇開關(guān)Kn和旁路開關(guān)組成；其中: 旁路開關(guān)并聯(lián)在串聯(lián)變壓器一次側(cè)； 備用橋臂I通過自故障組選擇開關(guān)Kw的Kwl、Kw2、Kw3連接到PWM整流器的三個橋臂，通過組選擇開關(guān)Kn的Kn5、Kn6、Kn7、Kn8連接PWM逆變器的四個橋臂； 備用橋臂2通過組選擇開關(guān)Kw的Kw4、Kw5和Kw6連接PWM整流器的三相橋臂，通過組選擇開關(guān)Kn的Knl、Kn2、Kn3> Kn4連接PWM逆變器的四個橋臂； 兩組備用橋臂分別接于PWM整流器和PWM逆變器之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能限流器的新型自故障恢復系統(tǒng)控制方法，其特征在于，兩組備用橋臂在工作橋臂開關(guān)器件故障時能通過組選擇開關(guān)接入系統(tǒng)，包括PWM整流模塊橋臂自故障恢復控制和PWM逆變模塊橋臂故障自恢復控制，其具體控制方法如下: 2.1PWM整流模塊橋臂自故障時備用橋臂投入控制: 2.1.1)多功能限流器的新型自故障恢復系統(tǒng)檢測PWM整流模塊的橋臂工作信號，根據(jù)工作信號判斷是否存在橋臂故障，并判斷故障橋臂的序號； 2.1.2)若橋臂存在故障，則將所有PWM逆變模塊補償指令置零，維持多功能限流器各自輸出為零，保持負荷供電正常； 2.1.3)根據(jù)備用橋臂的工作信號判斷是否尚有可用的備用橋臂，若已沒有備用橋臂，則自故障恢復系統(tǒng)發(fā)出報警提示；若尚有可用的備用橋臂，則依據(jù)故障橋臂的序號，閉合對應的組選擇開關(guān)，實現(xiàn)物理替代故障橋臂； 2.1.4)自故障恢復系統(tǒng)將故障橋臂的控制信號賦給新投入的備用橋臂，實現(xiàn)控制替代故障橋臂； 2.1.5)備用橋臂實現(xiàn)物理替代和控制替代后，恢復PWM逆變模塊的補償信號，限流器恢復正常； 2.1.6)等待將故障橋臂更換，作為新的備用橋臂使用； 2.2PWM逆變模塊橋臂自故障時備用橋臂投入控制: 2.2.1)多功能限流器的新型自故障恢復系統(tǒng)檢測PWM逆變模塊的橋臂工作信號，根據(jù)工作信號判斷是否存在橋臂故障，并判斷故障橋臂的序號； 2.2.2)若橋臂存在故障，則將故障相PWM逆變模塊補償指令置零，其它相PWM逆變模塊正常工作； 2.2.3)根據(jù)備用橋臂的工作信號判斷是否尚有可用的備用橋臂，若已沒有備用橋臂，則自故障恢復系統(tǒng)發(fā)出報警提示，然后閉合故障相旁路開關(guān)；若尚有可用的備用橋臂，則依據(jù)故障橋臂的序號，閉合對應的組選擇開關(guān)，實現(xiàn)物理替代故障橋臂； 2.2.4)自故障恢復系統(tǒng)將故障橋臂的控制信號賦給新投入的備用橋臂，實現(xiàn)控制替代故障橋臂； 2.2.5)備用橋臂實現(xiàn)物理替代和控制替代后，恢復故障相PWM逆變模塊的補償信號，限流器恢復正常； 2.2.6)等待將故障橋臂更換，作為新的備用橋臂使用。
【文檔編號】H02H9/02GK103986137SQ201410169312
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】郭成, 姚鵬, 陰艷超, 涂春鳴, 邢超, 覃日升, 段銳敏 申請人:云南電力試驗研究院（集團）有限公司電力研究院, 云南電網(wǎng)公司技術(shù)分公司