[发明专利]一种柔性接地配电网故障复合消弧方法

权利要求书

1.一种柔性接地配电网故障复合消弧方法，其特征在于，通过有源消弧适用性判据进行有源电压和电流消弧方式的合理选择，从而将有源电压消弧和有源电流消弧方法有机融合，通过合理切换两种消弧控制方法实现优势互补，最后解决了复杂故障工况配电网可靠消弧难题。

有源消弧装置由一台直流电压源，单相逆变器，LC滤波器以及隔离变压器，并通过Z型接地变压器接入配电网中性点。

当发生单相接地故障时，配电网出现电弧接地过电压，若选择有源电流消弧法消弧，通过注入可控的补偿电流，完全补偿接地电流中的有功分量、无功分量和谐波分量可达到抑制接地故障电流的目的，但该方法需要对电容电流和谐波电流精确测量，这在实际工程中比较困难。

当发生单相接地故障时，配电网出现电弧接地过电压，若选择有源电压消弧法消弧，通过向配电网注入电流并控制中性点电压为故障相电动势的相反数可达到灭弧的效果。但在低阻接地故障时，该方法无法实现可靠灭弧，并且需要对故障相准确辨识。

柔性接地系统故障复合消弧策略旨在解决单一电压消弧或电流消弧方法难以可靠消弧的问题，复合消弧策略的关键问题是电压消弧方法与电流消弧方法的切换。

首先，筛选出电压消弧方法难以可靠消弧的工况，如不对称配电网发生高阻接地故障带来接地故障相判断死区、线路出口近端发生低阻接地故障使电压消弧方法失效、长线路和重载线路末端发生接地故障导致故障点电压升高影响消弧性能等。

其次根据复杂接地故障工况配电网参数特征，包括零序电压、三相电压、零序电流等，界定故障配电网等效模型中各参数取值范围通过柔性接地装置工作于电压消弧模式时的输出电流获取电压消弧和电流消弧方法在启动条件、电压电流指令检测与合成、消弧性能评价等方面的差异化特征指标，分别得到电压电流消弧方式约束条件。

最后形成以电压消弧方法为主、电流消弧方法为辅的柔性接地系统复合消弧策略，实现了复杂接地故障工况时的可靠消弧。

2.根据权利要求1所述的有源电流消弧方法，其特征在于，有源电流消弧控制方法以接地装置输出电流为控制目标，采用电感电流单闭环结构，通过增加电容电流闭环可以阻尼输出滤波器与配电网对地电容之间的谐振，提高有源消弧系统稳定裕度。为了简化分析，有源消弧装置用可控电流源代替，有源消弧系统简化电路图分解为基波域和谐波域两个等效电路图，可得到注入电流基波分量和谐波分量分别为：

为了达到可靠熄弧，限制接地电流为0，即I_F为0，则注入电流的表达式为：

3.根据权利要求1所述的有源电压消弧方法，其特征在于，有源电压消弧方法以消弧装置并网接口处电压为控制对象，采用输出电压外环和电流内环构成的双闭环结构，并增加输出滤波电容电压前馈以提高输出电压控制精度。

4.根据权利要求1所述的电压消弧方法与电流消弧方法的切换，其特征在于，根据电压消弧时的输出电流相位可以得到电压消弧方法在灭弧性能方面的判据，再结合复杂接地故障工况条件是否位于接地故障相判断死区和是否满足电压消弧控制方法稳定性约束条件等因素，综合选择电压消弧方法和电流消弧方法。

5.根据权利要求1所述的有源消弧适用性判据，其特征在于，重载线路末端出现接地故障、柔性接地装置采用电压消弧方法时的序阻抗等效电路如图1所示，可见，重载线路末端低阻接地故障造成电压消弧方法失效的主要原因是，负载电流作用再线路阻抗所产生的压降直接作用再故障电阻上所致。通过进一步分析发现，由于线路阻抗主要呈感性，负载电流与电源电压近似同相位，低阻故障时母线至故障点的线路阻抗远大于故障过渡电阻，柔性接地装置输出电流I_S的相位将较不考虑线路阻抗和负荷电流时超前，以该特征为基础可以得到电压消弧方法适用性判据。