[发明专利]一种配电网单相接地故障集成化柔性消弧方法

权利要求书

1.一种配电网单相接地故障集成化柔性消弧方法，提供以多电平变流器为硬件基础的集成化柔性消弧电力电子装备，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：将电力电子装备直接挂接于配电网母线侧，电力电子装备的拓扑结构中多电平变流器的直流侧接直流电源；

步骤S2：对配电网中负荷所需的有功功率P_ref和无功功率Q_ref，进行归一化；将集成化柔性消弧电力电子装备的并网电压和注入电流进行Park变换后分解到dq0坐标系下，利用瞬时功率理论推导出瞬时有功功率和瞬时无功功率表达式；

步骤S3：利用瞬时有功功率和瞬时无功功率求解电力电子装备的输出电流d轴分量和q轴分量表达式，并对d轴电流和q轴电流进行解耦PI控制；利用电流消弧方法确定输出电流的零轴分量表达式，并对零轴电流进行PI控制，以实现配电网单相接地故障消弧；

所述步骤S3的具体内容为：

电力电子装备对电网的注入电流的d轴分量参考值i_dref为：

其中，为并网电压的d轴分量v_d的平均分量；V_gm为电力电子装备的并网点电压幅值；

电力电子装备对电网的注入电流的q轴分量参考值i_qref为：

电力电子装备对电网的注入电流的d轴、q轴分量参考值的标幺值分别为：

令变量v₁、v₂

则标幺值化后的电压和电流表示为：

如此实现对d、q轴电流的解耦PI控制；

基于柔性消弧原理中的电流消弧方法，注入电流参考值i_{0ref_total}为

其中，e_A为故障相电源电压，r₀为单相对地泄漏电阻总和，c₀为单相对地泄漏电容总和；

消弧补偿主要为故障电流的基波分量，因此，采用SOGI-PLL方法提取故障相电源电压基波分量的幅值、频率和相位信息；

根据基尔霍夫电压定律得标幺值化后的关系式：

其中，为零序电压标幺值，为输出零序电流标幺值；

令变量v₃

故有：

如此实现对零轴电流的PI控制；

零序电流注入参考值的标幺值输出零序电流标幺值分别为：

其中，I_b0为零序电流的基准值；

为配电网中负荷所需的有功功率标幺值；为配电网中负荷所需的无功功率标幺值；S_b为集成化柔性消弧电力电子装备的额定容量；i_d为电力电子装备注入电流经过低通滤波器所得d轴分量，i_q为电力电子装备注入电流经过低通滤波器所得q轴分量；中，v_Hd为多电平变流器输出电压的d轴分量；v_d为并网电压经过低通滤波器所得d轴分量。

2.根据权利要求1所述的一种配电网单相接地故障集成化柔性消弧方法，其特征在于：步骤S2中所述有功功率P_ref和无功功率Q_ref进行归一化的具体过程是：

针对配电网中负荷所需的有功功率P_ref和无功功率Q_ref，进行归一化得到标幺值：

其中，S_b为集成化柔性消弧电力电子装备的额定容量。