[发明专利]基于电压解耦控制的配电网单相接地故障柔性消弧方法

说明书

本发明涉及一种基于电压解耦控制的配电网单相接地故障柔性消弧方法，包括以下步骤：步骤S1:在电力电子装备中多电平变流器的直流侧并接储能装置或直流电源，并将电力电子装备挂接于配电网三相母线；步骤S2：归一化负荷有功功率需求及无功功率需求，得出装备输出电流d轴、q轴分量表达式；步骤S3：基于柔性消弧原理中的电压消弧方法，利用电流电压双闭环控制将零序电压控为故障相电源电压的负值，得到装备输出电流的零轴分量；步骤S4：当配电网发生单相接地故障时，将装备作为三相分别可控电流源注入电流同时控制配电网中的有功功率、无功功率。本发明能够实现同一套电力电子装备集成有功功率控制，无功功率控制以及单相接地故障消弧。

技术领域

本发明涉及配电网控制领域，具体涉及一种基于电压解耦控制的配电网单相接地故障柔性消弧方法。

背景技术

我国配电网单相接地故障占配电网总故障约70％以上，其极易转化为弧光接地，产生过电压而引发相间短路，可能会导致故障扩大，危害人员和设备安全。此外，随着大量感性负载接入配电网，它们在运行过程中可能会产生大量无功功率，降低配电网功率因数，损害配电网的电能质量；分布式电源的大量接入给配电网运行带来了网损加重、电压越限等问题，影响系统暂态稳定性。一般是通过安装电力电子补偿装置来解决上述问题。然而，单一功能的电力电子补偿装置又存在成本过高，资产效益较低，交直流侧功率无法双向流动等问题。

针对现有电力电子补偿装置存在的功能单一、交直流侧功率无法双向流动及消弧容量扩展不方便等问题，

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于电压解耦控制的配电网单相接地故障柔性消弧方法，能够实现同一套电力电子装备集成有功功率控制，无功功率控制以及单相接地故障消弧。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于电压解耦控制的配电网单相接地故障柔性消弧方法，包括以下步骤：

步骤S1:在电力电子装备中多电平变流器的直流侧并接储能装置或直流电源，并将电力电子装备挂接于配电网三相母线；

步骤S2：归一化负荷有功功率需求及无功功率需求，利用瞬时功率理论得出装备输出电流d轴、q轴分量表达式；

步骤S3：基于柔性消弧原理中的电压消弧方法，利用电流电压双闭环控制将零序电压控为故障相电源电压的负值，得到电力电子装备输出电流的零轴分量；

步骤S4：当配电网发生单相接地故障时，将电力电子装备作为三相分别可控电流源注入电流同时控制配电网中的有功功率、无功功率。

进一步的，所述步骤S2具体为：

步骤S21:根据步骤S1得到的系统，利用基尔霍夫电压定律可得：

式中，v_HX为电力电子装备中多电平变流器的输出电压，v_gX为装备并网点电压，R_HX为电力电子装备中的多电平变流器与配电网之间的等效损耗电阻，L_HX为电力电子装备中的多电平变流器与配电网之间的连接电感，X＝A,B,C；

步骤S22：对并网电压v_gX和电力电子装备输出电流i_iX作Park变换后推导可得下式：

式中，v_Hd，v_Hq分别为电力电子装备中的多电平变流器输出电压的d轴分量与q轴分量；v_d，v_q分别为并网点电压经低通滤波器后所得d轴分量与q轴分量；i_d，i_q分别为装备输出电流经低通滤波器后所得d轴分量与q轴分量；