基于电力电子变压器的配电网接地故障集成化消弧方法技术

本发明专利技术提出一种基于电力电子变压器的配电网接地故障集成化消弧方法，若接收到单相接地故障发生信号，故障消弧系统工作于模式一，控制电力电子变压器对故障电流中基波、谐波分量进行全补偿；若未接收到故障发生信号，则故障消弧系统工作于模式二，避免由于电力电子变压器整流器对地阻抗分流导致故障发生后、消弧补偿前故障电流增大；同时，功率平衡系统实时监测配电网潮流变化，迅速抑制因投入负荷或发生故障导致的配电网源端功率振荡。集成控制在不影响电力电子变压器变压、隔离等基本功能的前提，使其同时具备接地配电网单相接地故障消弧和三相有功、无功功率平衡等功能，提高了设备利用率。

【技术实现步骤摘要】
基于电力电子变压器的配电网接地故障集成化消弧方法
本专利技术属于电力电子设备控制
，尤其涉及一种基于电力电子变压器的配电网接地故障集成化消弧方法。
技术介绍
随着配电网规模的不断扩大，线路复杂性提高，故障事件频发。其中，单相接地故障占配电网故障总数的80％以上，且极易转化为弧光接地故障，引发全系统过电压，不仅有损坏设备风险，甚至可能破坏系统安全运行，扩大故障范围。为解决配电网接地故障消弧难题，无源消弧技术和有源消弧技术被广泛应用。其中，有源消弧技术往往需要额外的设备支撑，这将对配电网高效、经济运行带来负面影响。因此，在配电网现有设备基础上进行功能附加，成为近年来诸多学者的研究新风向。由于负荷投切、分布式电源的高渗透率、配电网故障等事件会导致配电网电能质量、电力系统稳定性下降等问题，本专利技术以电力电子变压器为研究对象，实现配电网单相接地故障电消弧及源端功率不平衡抑制的功能。PET是一种集大功率半导体器件、高频磁性材料和控制系统于一体，兼备电能质量控制、直流输出、自愈等多元化附加功能的新型电力电子设备。PET在拓扑结构设计、控制策略本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电力电子变压器的配电网接地故障集成化消弧方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1：提取配电网三相电压、电流量，在αβ0坐标系下进行解耦；/n步骤S2：根据基于0轴电压调控的故障消弧系统，采用比例积分微分控制器生成位于0轴的故障消弧指令：/n当接收到单相接地故障发生信号时，所述故障消弧系统工作于模式一：利用低通滤波器在旋转坐标系下分离故障电流基波、谐波量并合成消弧参考电流i

【技术特征摘要】
1.一种基于电力电子变压器的配电网接地故障集成化消弧方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：提取配电网三相电压、电流量，在αβ0坐标系下进行解耦；
步骤S2：根据基于0轴电压调控的故障消弧系统，采用比例积分微分控制器生成位于0轴的故障消弧指令：
当接收到单相接地故障发生信号时，所述故障消弧系统工作于模式一：利用低通滤波器在旋转坐标系下分离故障电流基波、谐波量并合成消弧参考电流iz；当未接收到故障发生信号时，所述故障消弧系统工作于模式二：iz设置为0；
将iz送入电流外环控制器生成位于0轴的消弧参考电压u0_ref；模式一用于实现对单相接地故障电流基波、谐波分量全补偿；模式二用于避免由于PET整流器对地阻抗分流导致接地故障发生后、消弧补偿前故障电流增大；
步骤S3：根据基于α轴、β轴电压调控的功率平衡系统，采用准比例谐振控制器生成位于α轴、β轴的功率平衡指令；
步骤S4：确定综合指令并生成参考电压信号，控制PET向配电网注入电流；
步骤S5：电力电子变压器以模式一运行给定的一段时间后，逐步减少输出电流的0轴分量并测量配电网中性点电压是否成比例变化，若是，则判断故障为瞬时性接地故障，配电网已恢复正常运行，将0轴控制方式由模式一转换至模式二，并回到步骤S1；若否，则判断故障为永久性接地故障，启动故障保护装置，对故障馈线进行隔离。


2.根据权利要求1所述的基于电力电子变压器的配电网接地故障集成化消弧方法，其特征在于：在步骤S2中，模式一具体包括以下过程：
若配电网中存在谐波源，零序电压瞬时值u0(t)中应包含基波和谐波分量，即：



式中：Um为基波幅值；Ukm为k次谐波幅值；为k次谐波初相角；ω＝2πf，f为配电网工频，f＝50Hz；
设u0(t)为A相的假想电压u'a(t)，根据B相始终滞后A相120°，C相始终超前A相120°，分别构造B、C两相的假想电压u'b(t)、u'c(t)；经Park变换将假想三相电压变换至dq0旋转坐标系，u0(t)中的基波分量被转换为直流分量，用低通滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭谋发，简玉婕，高伟，洪翠，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35