[发明专利]一种与继电保护协同的IIDG故障控制策略

权利要求书

1.一种与继电保护协同的IIDG故障控制策略，其特征在于，包括以下步骤：

(1)控制和保护一体化装置安装于IIDG的并网点，完成IIDG的逆变器控制与继电保护功能，在IIDG并网线路正常运行及故障后，均按以下方法获取电气量，装置直接采集到并网点三相电压及三相电流的采样值序列u_A(k)、u_B(k)、u_C(k)和i_A(k)、i_B(k)、i_C(k)，分别利用式(1)和式(2)，计算得到三相电压故障分量采样值序列Δu_A(k)、Δu_B(k)、Δu_C(k)和三相电流故障分量采样值序列Δi_A(k)、Δi_B(k)、Δi_C(k)，

式中，k为采样点序号，N₁为每周期采样点数，

然后，利用式(3)计算三相电压故障分量中的正序分量采样值序列Δu₁(k)和三相电流故障分量中的正序分量采样值序列Δi₁(k)，本发明中电气量下角标1代表正序分量，

利用式(4)计算三相电压、三相电流的正序分量采样值序列u₁(k)和i₁(k)，

利用式(5)计算三相电流的负序分量采样值序列i₂(k)，本发明中电气量下角标2代表负序分量，

根据上述得到的各采样值序列，利用式(6)和式(7)计算各采样值序列对应相量的实部、虚部和幅值、相位，

式中，X_Re(k)为的实部，X_Im(k)为的虚部，

式中，为的幅值，为的相位，

式(6)和式(7)中，当x(k)取为u₁(k)时，计算结果相量对应于正序电压相量当x(k)取为i₁(k)时，计算结果相量对应于正序电流相量当x(k)取Δu₁(k)时，计算结果相量对应于正序故障分量电压相量当x(k)取Δi₁(k)时，计算结果相量对应于正序故障分量电流相量

(2)IIDG采用双闭环控制，在IIDG并网线路正常运行时，外环采用恒功率控制策略，电流内环采用正、负序分离控制策略，其中，正序电流内环分别按d轴和q轴设计PI控制器，正序电流内环的d轴参考电流q轴参考电流分别由给定的恒功率控制外环的有功参考值、无功参考值经过PI控制器获得；

(3)控制和保护一体化装置根据步骤(1)中Δu₁(k)序列，利用式(8)进行故障启动检测，

|Δu₁(k)|＞U_set (8)

式中，U_set为故障启动判据阈值，

若存在连续3个采样点的|Δu₁(k)|满足式(8)的判据，则判为故障启动，

设置控制策略切换的控制变量k₀，当正常运行时，取k₀＝0，判为故障启动后，取k₀＝1，按式(9)直接给定正序电流内环的参考值

式中，分别对应的d轴分量参考值和q轴分量参考值，通过步骤(4)计算得到；

(4)故障启动后，IIDG故障控制策略的控制目标设置为正序故障分量电压相量与正序故障分量电流相量之间的相位差恒定在-90°，即

式中，为的相位，为的相位，

虽然的相位不可控，但可通过控制正序电流相量来控制的相位进而实现式(10)的控制目标，因此被控量确定为其参考值为

由于故障后IIDG应按照《GB/T 19964-2012光伏系统并网技术要求》中规定的并网低电压穿越要求，提供无功电流支撑并网点电压，因而应包含无功分量，中无功分量的大小由并网点电压跌落程度决定，并网点电压跌落程度可通过并网点电压标幺值U_g衡量，U_g可根据步骤(1)中式(7)得到的正序电压相量的幅值利用式(11)计算得到，

式中，U_N为电网额定电压，

按照U_g所在的范围，利用式(12)和式(13)分别确定被控量的q轴分量参考值和d轴分量参考值

式(12)和式(13)中，分别为当U_g＞0.9时的取值，通过步骤(5)计算得到，分别为当0.2≤U_g≤0.9时的取值，通过步骤(6)计算得到，分别为当U_g＜0.2时的取值，根据U_g＜0.2时的并网低电压穿越要求，确定其中，I_N为IIDG的额定电流，μ为故障后IIDG输出电流的限幅倍数，μ的取值范围为1.2至2.0；

(5)当步骤(4)中式(11)计算的并网点电压标幺值U_g满足U_g＞0.9时，首先利用式(14)和式(15)确定被控量的参考值的幅值和相位分别为

式中，为故障启动前计算的正序电流相量为的幅值，

再根据利用式(16)计算步骤(4)的式(12)、式(13)所需要的

(6)当步骤(4)中式(11)计算的并网点电压标幺值U_g满足0.2≤U_g≤0.9时，利用式(17)计算步骤(4)的式(12)、式(13)所需要的

(7)控制器按步骤(3)中的式(9)给定的正序电流内环的参考值实施控制，故障启动后，当并网点电压标幺值U_g≥0.2时，可达到如下控制目标：与的相位差即确保IIDG并网线路正方向故障时，能满足式(18)。

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