CN104821556A - 户外低压台区有源补偿装置分层保护配置与故障处理方法 - Google Patents

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范瑞祥
邓才波
徐在德
潘本仁
肖红霞
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State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangxi Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangxi Electric Power Co Ltd
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Abstract

户外低压台区有源补偿装置分层保护配置与故障处理方法，该保护配置分为器件级、装置级和系统级三个层次。该方法根据户外低压台区有源补偿装置分层保护配置的不同层次，对应采用不同的保护信号处理模式和故障处理模式。在故障处理模式上，分为瞬态可恢复故障及不可恢复故障两类。当故障输出导致IGBT脉冲闭锁或并网开关跳闸后，实时采集故障输出信号，当故障输出信号消除时，判断为由外部原因引起的瞬态可恢复故障，对于IGBT脉冲闭锁，延时1分钟后解除脉冲闭锁，对于并网开关跳闸，延时10分钟后并网开关自动重合闸，装置重新投入运行。本发明将软件分析与硬件判断相结合，充分考虑了配网运行复杂性，有效提升了户外低压台区有源补偿装置运行的可靠性。

Description

户外低压台区有源补偿装置分层保护配置与故障处理方法
      技术领域              
　　本发明涉及一种户外低压台区有源补偿装置分层保护配置与故障处理方法，属电力电子技术领域。
      背景技术    
随着电网的发展及人民生活水平的提升，一方面配网台区负荷愈发复杂，随之带来大量的无功、谐波和不平衡问题；另一方面，用户敏感负荷也日渐增多，对电能质量的要求越来越高。常规采用电容器投切方式进行台区电能质量调控的方法已不能满足需求，采用IGBT的户外型低压台区有源补偿装置具备无功、谐波和不平衡的综合补偿功能，由于性能优势将有望取代常规的电容投切型补偿装置得到大规模的应用。
户外型低压台区有源补偿装置作为电力电子设备在可靠性方面要求较高，保护配置和故障处理既要考虑IGBT等一次设备的运行状态，还需关注电网特殊方式下的影响，在保障装置安全的同时，有效提升对故障的自动处理能力。
      发明内容    
本发明的目的是，根据常规电容器投切方式进行台区电能质量调控存在的问题，本发明提供一种户外低压台区有源补偿装置分层保护配置与故障处理方法。
实现本发明的技术方案是，本发明户外低压台区有源补偿装置分层式保护配置分为器件级、装置级和系统级三个层次。
所述器件级保护通过装置控制器直接采集IGBT模块自身输出的故障信息。
所述装置级保护主要包括模块过温、直流侧过压和输出过流三类，其中模块过温通过外置温度传感器采集信号；直流侧电压通过霍尔传感器采集信号；输出过流通过霍尔传感器采集信号，同时输出一次回路上配置熔断器进行保护。
所述系统级保护由自身具备过流和高/低压保护判断功能的并网开关实施。
本发明一种户外低压台区有源补偿装置的故障处理方法，所述方法根据户外低压台区有源补偿装置分层保护配置的不同层次，对应采用不同的保护信号处理模式和故障处理模式。
所述保护信号处理模式上，器件级和系统级保护故障信号输出直接用于并网开关跳闸；装置级保护中模块过温故障信号输出直接用于并网开关跳闸，直流侧过压和输出过流故障信号分控制器软件处理和硬件处理两种模式，软件处理定值设置较硬件处理定值略低，软件处理用于封锁IGBT脉冲，硬件处理用于并网开关跳闸。
所述软件处理定值设置较硬件处理定值低20%，连续采样6个点均超定值则输出故障信号用于闭锁IGBT脉冲。
所述故障处理模式上，分为瞬态可恢复故障及不可恢复故障两类；当故障输出导致IGBT脉冲闭锁或并网开关跳闸后，实时采集故障输出信号，当故障输出信号消除时，判断为由外部原因引起的瞬态可恢复故障；对于IGBT脉冲闭锁，延时1分钟后解除脉冲闭锁；对于并网开关跳闸，延时10分钟后并网开关自动重合闸，装置重新投入运行。
本发明与现有技术比较的有益技术效果在于：本发明针对不同层级的故障采取不同的处理模式，同时将软件分析与硬件判断相结合，有效提升了装置保护的有效性和可靠性。本发明综合采用闭锁脉冲恢复和自动重合闸方式应对瞬态可恢复故障，有效提升了装置运行的智能性。
本发明适用于户外型低压台区有源补偿装置。
      附图说明   
图１为户外型低压台区有源补偿装置主电路架构图；
图２为户外型低压台区有源补偿装置分层式保护配置与故障处理信号流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步的说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制发明的范围及其应用。
图1为本实施例户外低压台区有源补偿装置主电路架构图，其中2QF为并网开关。
图２是户外型低压台区有源补偿装置分层式保护配置与故障处理信号流程图，由图２可知：
如图1所示，4对IGBT管构成三相四线制逆变电路，直流侧采用电解电容，由霍尔传感器采集直流电压信号，RD1-RD4为用于过流保护的快速熔断器，CT1-CT4为霍尔传感器用于输出电流采集。
如图2所示，正常运行时，装置控制器对霍尔传感器采集的直流侧电压信号和输出电流信号同时进行软件和硬件的保护定值判断，此外，控制器还将直接采集IGBT模块自身输出的故障信息进行实时判断。温度传感器实时采集散热片温度，若温度超过定值则输出节点信号用于2QF跳闸。当故障发生时，若是模块故障，则保护信号经控制器输出直接跳2QF并网开关；若是直流电压过高，由于软件判断定值低于硬件设置判断定值，当连续采样6个点均超软件设置定值时，则首先通过软件闭锁IGBT脉冲，短时停止输出，延时1分钟后解除脉冲闭锁，若直流电压回落则继续正常运行，若直流电压仍抬升，则到达硬件设置值时通过控制器输出跳闸信号跳2QF并网开关；输出电流判断类似于直流电压，若是输出电流过大，由于软件判断定值低于硬件设置判断定值，当连续采样6个点均超软件设置定值时，则首先通过软件闭锁IGBT脉冲，短时停止输出，延时1分钟后解除脉冲闭锁，若输出电流回落则继续正常运行，若输出电流仍过大，则到达硬件设置值时通过控制器输出跳闸信号跳2QF并网开关；对于输出电流，在主回路上还配置快速熔断器作为第三重保护。2QF并网开关自身具备过流和高/低压保护判断功能，定值设置较高，作为总的后备保护。
当有故障信号输出且脉冲闭锁无效导致跳闸后，装置实施判断故障信号输出情况，若属于外部故障导致，则短时间后故障输出信号消失，此时控制器输出自动重合闸信号，并网开关2QF自动重合，装置重新投入运行。

Claims (5)

1.一种户外低压台区有源补偿装置分层式保护配置，其特征在于，所述保护配置分为器件级、装置级和系统级三个层次；
所述器件级保护通过装置控制器直接采集IGBT模块自身输出的故障信息；
所述装置级保护主要包括模块过温、直流侧过压和输出过流三类，其中模块过温通过外置温度传感器采集信号；直流侧电压通过霍尔传感器采集信号；输出过流通过霍尔传感器采集信号，同时输出一次回路上配置熔断器进行保护；
所述系统级保护由自身具备过流和高/低压保护判断功能的并网开关实施。
2.一种户外低压台区有源补偿装置的故障处理方法，其特征在于，所述方法根据所述配置的不同层次，对应采用不同的保护信号处理模式和故障处理模式。
3.根据权利要求２所述的一种户外低压台区有源补偿装置的故障处理方法，其特征在于，所述保护信号处理模式，器件级和系统级保护故障信号输出直接用于并网开关跳闸；装置级保护中模块过温故障信号输出直接用于并网开关跳闸，直流侧过压和输出过流故障信号分控制器软件处理和硬件处理两种模式，软件处理定值设置较硬件处理定值略低，软件处理用于封锁IGBT脉冲，硬件处理用于并网开关跳闸。
4.根据权利要求２所述的一种户外低压台区有源补偿装置的故障处理方法，其特征在于，所述故障处理模式，分为瞬态可恢复故障及不可恢复故障两类；当故障输出导致IGBT脉冲闭锁或并网开关跳闸后，实时采集故障输出信号，当故障输出信号消除时，判断为由外部原因引起的瞬态可恢复故障；对于IGBT脉冲闭锁，延时1分钟后解除脉冲闭锁；对于并网开关跳闸，延时10分钟后并网开关自动重合闸，装置重新投入运行。
5.根据权利要求３所述的一种户外低压台区有源补偿装置的故障处理方法，其特征在于，所述软件处理定值设置较硬件处理定值低20%，连续采样6个点均超定值则输出故障信号用于闭锁IGBT脉冲。
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