[发明专利]一种配电网柔性接地方式补偿电流快速分解方法

说明书

本发明公开了一种配电网柔性接地方式补偿电流快速分解方法，包括以下步骤：1)将电流分解为两个正交分量的叠加；2)将该电流与相同频率的正弦信号相乘；3)将该电流与相同频率的余弦信号相乘；4)将所得信号送入有限脉冲响应滤波器并乘以2；5)滤波器的输出分别与正弦与余弦信号相乘，两者的输出相加，得到与正余弦同频率的电流信号。该方法实现了对基波无功、基波有功以及各次谐波电流的实时提取，具有无超调、响应速度快的优点，可以提高系统的补偿速度和补偿精度。

技术领域

本发明属于配电网运行与控制领域，具体来说，涉及一种电网柔性接地方式补偿电流快速分解方法。

背景技术

配电网的安全、稳定、可靠运行，是保障国民经济发展的基础，在社会生活中有着极其重要的地位。我国配电网普遍采用的是10kV、35kV和66kV电压等级，线路故障约90％以上为单相接地故障，其电气特征及处理措施是与系统的中性点运行方式密切相关。随着配电网规模的不断扩大，线路长度的增加，结构复杂，导致接地电容电流增大，接地电弧难以熄灭，异常过电压现象严重，威胁设备绝缘与安全。因此，保护设计规范SDJ7-79要求配电网单相接地故障电流大于10A时，加装消弧线圈补偿容性故障电流，消灭电弧。

现有的自动跟踪补偿消弧线圈，只能补偿接地故障电流中的基波无功电容电流，对阻性和谐波电流则无能为力，这是消弧线圈原理上存在的不足。无法补偿的有功和谐波电流分量会导致残余电流仍处于较大水平，故障点电弧难以自行熄灭。电弧反复的燃起和熄灭，相当于故障接地等值回路反复、高频地通断，在回路中形成自由振荡，产生高于相电压数倍的弧光过电压，严重威胁电力系统安全运行。

随着电力电子技术的发展，特别是有源电力滤波器的技术成熟，使得实现接地故障电流中有功及谐波分量完全补偿的柔性接地成为可能，以保证电力系统的安全与经济运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配电网柔性接地方式补偿电流快速分解方法，实现对基波无功、基波有功以及各次谐波电流的实时提取，具有无超调、响应速度快的优点，可以提高柔性接地补偿系统的补偿速度和补偿精度。包括如下步骤：

步骤1、将交流信号分解各频次电流之和，单一频率信号分解为正弦和余弦两部分的叠加；

步骤2、通过变步长有限脉冲响应滤波器得到正余弦幅值，并进行信号重构，实现对各频次电流的提取。

步骤3、针对所提取的基波电流，构造了正交分量，利用瞬时无功功率理论，将基波电流分解为有功和无功分量的叠加。

进一步的，步骤1中将交流信号分解各频次电流之和，单一频率信号分解为正弦和余弦两部分的叠加，具体如下：

步骤1.1、参考电流i_ref表示为基波电流和各次谐波电流之和：

步骤1.2、各电流分量i_h可以分解为两个正交分量的叠加，如下所示：

i_h＝A_h sin(hω₁t+θ_lh)＝A_h sin(hω₁t+hθ₁+θ_lh-hθ₁)

＝i_hx sin(h(ω₁t+θ₁))+i_hy cos(h(ω₁t+θ₁))

其中ω₁t+θ₁为电网电压基波正序分量的相位角，其值可以通过锁相环得到，而系数i_hx和i_hy的表达式如下：