一种直流配电网及其优化控制方法和装置

技术领域

本申请涉及电力技术领域，更具体地说，涉及一种直流配电网及其优化控制方法和装置。

背景技术

随着新技术的发展应用和城市负荷需求的不断提高，用户对电能质量的要求日益增高。一方面，电网电压的瞬时跌落、波动、谐波以及三相不平衡的发生，对敏感负荷企业(如：半导体制造业)的生产和动力设备将产生诸多影响，严重的将造成企业损失。另一方面，电网对工业企业的功率因数也有一定的要求，功率因数偏低，不仅造成企业用电成本增加，也与目前节能降耗政策相悖，而大多数工业企业是通过增加无功补偿装置来提高功率因数，增加了企业成本。面对新能源发电和用户对配电系统提出的诸多要求，传统的交流电网结构已越来越无法胜任，需考虑更加环保、更加安全可靠、更加优质经济的配电系统。

与传统交流配电网相比较，直流配电网可以减少电力电子变流器的使用，从而降低电能损耗和运行成本；可以有效协调大电网与分布式电源之间的矛盾，充分发挥分布式能源的价值和效益；基于电压源换流器的柔性直流配电网换流器可以灵活地吸收或发出无功功率，对交流系统侧与交流负荷侧的无功功率进行动态补偿，起到静止无功补偿器的补偿作用。因此，对基于MMC的柔性直流配网的研究具有很大的市场发展潜力和需求。

当前，国内外学者对直流配电网进行了大量的研究工作，包括直流配电网的应用场景、拓扑结构、控制策略、潮流优化策略、保护策略以及关键设备等，也投运了一些示范工程，包括珠海唐家湾多端交直流混合柔性配电网示范工程，浙江海宁尖山主动直流配电网示范工程，浙江江东新城智能柔性直流配网示范工程，苏州同里小镇交直流配网工程。

随着直流配电网越来越复杂，系统中的接地电阻越来越多。当直流配电网中发生单极接地故障时，故障电流会流过所有的接地电阻以及故障点，流过故障点的故障电流为流过所有接地电阻R的电流之和，如图1所示。因此，在带故障运行期间，过多的接地电阻接入系统会导致直流配电网的运行损耗增加，也会使得故障电流的过大进而容易导致故障面持续扩大或更严重。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种直流配电网及其优化控制方法和装置，用于避免直流配电网在带故障运行期间的运行损耗增加的问题。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种直流配电网，包括一个主导站和至少一个次主导站，所述次主导站的接地支路上串接有负荷开关，其中：

当发生单极接地故障时，控制所述负荷开关断开，以切除所述次主导站的接地电阻；

当所述单极接地故障消除后，控制所述负荷开关闭合。

可选的，当所述主导站因故障退出时，选定优先级最高的次主导站升级为主导站。

一种优化控制方法，应用于直流配电网的直流安全稳定控制系统，所述直流配电网包括一个主导站和多个次主导站，所述主导站和所述次主导站均通过各自的接地电阻接地，所述优化控制方法包括步骤：

当所述直流配电网发生单极接地故障时，控制所次主导站的接地电阻退出运行；

当所述单极接地故障消除时，控制所述次主导站的接地电阻投入运行。

可选的，还包括步骤：

当所述主导站因故障退出后，选定一个优先级最高的次主导站升级为主导站。

可选的，还包括步骤：

当所述直流配电网分裂为两个以上独立的网络时，控制每个所述网络中主导等级的次主导站升级为主导站。

一种优化控制装置，应用于直流配电网的直流安全稳定控制系统，所述直流配电网包括一个主导站和多个次主导站，所述主导站和所述次主导站均通过各自的接地电阻接地，所述优化控制装置包括：

第一控制模块，被配置为当所述直流配电网发生单极接地故障时，控制所次主导站的接地电阻退出运行；

第二控制模块，被配置为当所述单极接地故障消除时，控制所述次主导站的接地电阻投入运行。

可选的，还包括：

第三控制模块，被配置为当所述主导站因故障退出后，选定一个优先级最高的次主导站升级为主导站。

可选的，还包括：

第四控制模块，被配置为当所述直流配电网分裂为两个以上独立的网络时，控制每个所述网络中主导等级的次主导站升级为主导站。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种直流配电网及其优化控制方法和装置，直流配电网包括一个主导站和至少一个次主导站，次主导站的接地支路上串接有负荷开关。当发生单极接地故障时，控制负荷开关断开，以切除次主导站的接地电阻；当单极接地故障消除后，控制负荷开关闭合。在次主主导站的负荷开关断开后，该接地支路上的接地电阻退出运行，由于至少一部分接地电阻退出运行，就使得流过故障点的电流得以降低，从而避免了运行损耗增加，还能够避免饮故障电流增大导致故障面持续扩大或更严重。

另外，通过避免运行损耗增加，还可以避免超过定电压站的功率先飞，从而避免定电压站的失控发生。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为单极接地故障的示意图；

图2为本申请实施例的一种直流配电网的次主导站的示意图；

图3为本申请实施例的一种优化控制方法的流程图；

图4为本申请实施例的另一种优化控制方法的流程图；

图5为本申请实施例的又一种优化控制方法的流程图；

图6为本申请实施例的一种优化控制装置的框图；

图7为本申请实施例的另一种优化控制装置的框图；

图8为本申请实施例的又一种优化控制装置的框图；

图9为本申请实施例的又一种优化控制装置的框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图2为本申请实施例的一种直流配电网的次主导站的示意图。

本实施例了一种直流配电网，该直流配电网包括一个主导站和至少一个次主导站，一般来说次主导站为多个，且有着优先级顺序。如图2所示，次主导站的接地支路上串接有负荷开关K，具体来说是与接地支路上的接地电阻串联。

当该直流配电网发生单极接地故障时，控制所有次主导站的接地支路上电负荷开关断开，即将与其连接的接地电阻退出运行。由于断开了部分接地电阻，也就使得流过故障点的电流大为降低。

单极接地故障的判定方法为：差动电流△I>I

当单极接地故障消除后，在控制之前断开的负荷开关重新闭合，以使相应的接地电阻重新工作。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种直流配电网，包括一个主导站和至少一个次主导站，次主导站的接地支路上串接有负荷开关。当发生单极接地故障时，控制负荷开关断开，以切除次主导站的接地电阻；当单极接地故障消除后，控制负荷开关闭合。在次主主导站的负荷开关断开后，该接地支路上的接地电阻退出运行，由于至少一部分接地电阻退出运行，就使得流过故障点的电流得以降低，从而避免了运行损耗增加，还能够避免因故障电流增大导致故障面持续扩大或更严重。

且，通过避免运行损耗增加，还可以避免超过定电压站的功率失稳，从而避免定电压站的失控发生。

另外，本实施例中的直流配电网在主导站因故障退出时，控制其余次主导站中优先级最高的次主导站进行升级，使其升级为主导站主导该直流配电网继续正常工作。

实施例二

图3为本申请实施例的一种优化控制方法的流程图。

如图3所示，本实施例提供的优化控制方法应用于上一实施例中所提供的直流配电网，具体来说应用于该直流配电网的直流安全稳定控制系统中，该优化控制方法具体包括如下步骤：

S1、当发生单极接地故障时，控制次主导站的接地电阻退出运行。

即接收到相应的故障信号并根据该故障信号判定该直流配电网发生单极接地故障时，控制所有次主导站的接地电阻退出运行。由于每个次主导站的接地支路上包括一个负荷开关和该接地电阻，因此这里是通过控制该负荷开关断开的方式实现将该接地电阻退出运行。

差动电流△I>I

S2、当单极接地故障消除后控制次主导站的接地电阻投入运行。

即当判定该单极接地故障消除后，再控制所有次主导站的接地电阻投入运行，即控制与接地电阻相连接的负荷开关闭合，从而使该接地支路恢复接地状态。

通过将至少一部分接地电阻退出运行，就使得流过故障点的电流得以降低，从而避免了运行损耗增加，还能够避免饮故障电流增大导致故障面持续扩大或更严重。

实施例三

图4为本申请实施例的另一种优化控制方法的流程图。

如图4所示，本实施例提供的优化控制方法应用于上面实施例中所提供的直流配电网，具体来说应用于该直流配电网的直流安全稳定控制系统中，该优化控制方法具体包括如下步骤：

S1、当发生单极接地故障时，控制次主导站的接地电阻退出运行。

即接收到相应的故障信号并根据该故障信号判定该直流配电网发生单极接地故障时，控制所有次主导站的接地电阻退出运行。由于每个次主导站的接地支路上包括一个负荷开关和该接地电阻，因此这里是通过控制该负荷开关断开的方式实现将该接地电阻退出运行。

差动电流△I>I

S2、当单极接地故障消除后控制次主导站的接地电阻投入运行。

即当判定该单极接地故障消除后，再控制所有次主导站的接地电阻投入运行，即控制与接地电阻相连接的负荷开关闭合，从而使该接地支路恢复接地状态。

S3、当主导站因故障退出时选定一个次主导站升级为主导站。

当主导站因故障退出时，从其余多个次主导站中选定一个优先级最高的次主导站进行升级，升级为主导站以主导直流配电网继续工作。

这里的故障不仅限于单极接地故障，而可以是短路故障、断路故障或者元器件引起的故障等。

实施例四

图5为本申请实施例的又一种优化控制方法的流程图。

如图5所示，本实施例提供的优化控制方法应用于上面实施例中所提供的直流配电网，具体来说应用于该直流配电网的直流安全稳定控制系统中，该优化控制方法具体包括如下步骤：

S1、当发生单极接地故障时，控制次主导站的接地电阻退出运行。

即接收到相应的故障信号并根据该故障信号判定该直流配电网发生单极接地故障时，控制所有次主导站的接地电阻退出运行。由于每个次主导站的接地支路上包括一个负荷开关和该接地电阻，因此这里是通过控制该负荷开关断开的方式实现将该接地电阻退出运行。

差动电流△I>I

S2、当单极接地故障消除后控制次主导站的接地电阻投入运行。

即当判定该单极接地故障消除后，再控制所有次主导站的接地电阻投入运行，即控制与接地电阻相连接的负荷开关闭合，从而使该接地支路恢复接地状态。

S4、当直流配电网分裂时控制次主导站升级为主导站。

即当直流配电网因故障而分裂为两个或两个以上独立的网络时，控制每个独立的网络中优先级最高的次主导站升级，将其升级为主导站，以主导该独立的网络继续工作。

实施例五

图6为本申请实施例的一种优化控制装置的框图。

如图6所示，本实施例提供的优化控制装置应用于上面实施例中所提供的直流配电网，具体来说应用于该直流配电网的直流安全稳定控制系统中，该优化控制装置具体包括第一控制模块10和第二控制模块20。

第一控制模块用于当发生单极接地故障时，控制次主导站的接地电阻退出运行。

即接收到相应的故障信号并根据该故障信号判定该直流配电网发生单极接地故障时，控制所有次主导站的接地电阻退出运行。由于每个次主导站的接地支路上包括一个负荷开关和该接地电阻，因此这里是通过控制该负荷开关断开的方式实现将该接地电阻退出运行。

差动电流△I>I

第二控制模块用于当单极接地故障消除后控制次主导站的接地电阻投入运行。

即当判定该单极接地故障消除后，再控制所有次主导站的接地电阻投入运行，即控制与接地电阻相连接的负荷开关闭合，从而使该接地支路恢复接地状态。

通过将至少一部分接地电阻退出运行，就使得流过故障点的电流得以降低，从而避免了运行损耗增加，还能够避免饮故障电流增大导致故障面持续扩大或更严重。

实施例六

图7为本申请实施例的另一种优化控制装置的框图。

如图7所示，本实施例提供的优化控制装置应用于上面实施例中所提供的直流配电网，具体来说应用于该直流配电网的直流安全稳定控制系统中，该优化控制装置具体包括第一控制模块10、第二控制模块20和第三控制模块30。

第一控制模块用于当发生单极接地故障时，控制次主导站的接地电阻退出运行。

即接收到相应的故障信号并根据该故障信号判定该直流配电网发生单极接地故障时，控制所有次主导站的接地电阻退出运行。由于每个次主导站的接地支路上包括一个负荷开关和该接地电阻，因此这里是通过控制该负荷开关断开的方式实现将该接地电阻退出运行。

差动电流△I>I

第二控制模块用于当单极接地故障消除后控制次主导站的接地电阻投入运行。

即当判定该单极接地故障消除后，再控制所有次主导站的接地电阻投入运行，即控制与接地电阻相连接的负荷开关闭合，从而使该接地支路恢复接地状态。

第三控制模块用于当主导站因故障退出时选定一个次主导站升级为主导站。

当主导站因故障退出时，从其余多个次主导站中选定一个优先级最高的次主导站进行升级，升级为主导站以主导直流配电网继续工作。

这里的故障不仅限于单极接地故障，而可以是短路故障、断路故障或者元器件引起的故障等。

实施例七

图8为本申请实施例的又一种优化控制装置的框图。

如图8所示，本实施例提供的优化控制装置应用于上面实施例中所提供的直流配电网，具体来说应用于该直流配电网的直流安全稳定控制系统中，该优化控制装置具体包括第一控制模块10、第二控制模块20和第四控制模块40。

第一控制模块用于当发生单极接地故障时，控制次主导站的接地电阻退出运行。

即接收到相应的故障信号并根据该故障信号判定该直流配电网发生单极接地故障时，控制所有次主导站的接地电阻退出运行。由于每个次主导站的接地支路上包括一个负荷开关和该接地电阻，因此这里是通过控制该负荷开关断开的方式实现将该接地电阻退出运行。

差动电流△I>I

第二控制模块用于当单极接地故障消除后控制次主导站的接地电阻投入运行。

即当判定该单极接地故障消除后，再控制所有次主导站的接地电阻投入运行，即控制与接地电阻相连接的负荷开关闭合，从而使该接地支路恢复接地状态。

第四控制模块用于当直流配电网分裂时控制次主导站升级为主导站。

即当直流配电网因故障而分裂为两个或两个以上独立的网络时，控制每个独立的网络中优先级最高的次主导站升级，将其升级为主导站，以主导该独立的网络继续工作。

且，本实施例中其实还可以包括第三控制模块。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。