一种配电网接地故障谐波电流跟踪消弧方法技术

本发明专利技术公开了一种配电网接地故障谐波电流跟踪消弧方法，其特征在于，配电网正常运行时，注入谐波电流将不平衡零序谐波电压抑制为0，通过测量注入谐波电流前的零序谐波电压和不平衡零序谐波电压被抑制为0后的注入谐波电流，即可计算出将接地故障谐波电流抑制为0注入补偿谐波电流，实现了接地故障谐波电流的全补偿，操作简单，易实施。易实施。易实施。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网接地故障谐波电流跟踪消弧方法


[0001]本专利技术涉及配电网故障消弧保护领域，尤其涉及一种配电网接地故障谐波电流跟踪消弧方法。

技术介绍

[0002]目前，配电网中大量使用电力电子设备等非线性负荷，且电缆线路的占比越来越高，使得接地电流中的谐波含量越来越高，超过全部电流的10％。故在接地故障基波电流补偿后，接地残流中仍会剩余谐波分量未被补偿，导致电弧不能自行熄灭，进而影响电网稳定运行。
[0003]现有的配电网消弧技术可分为无源消弧技术和有源消弧技术两种，无源消弧技术大多采用中性点接消弧线圈的方式对接地故障电流中的无功分量进行补偿，但却对接地故障电流中的谐波分量和有功分量无能为力，因此，在无源消弧技术的基础上，有源消弧技术得以出现并快速发展，当前大多数有源消弧技术均采用通过变流器向配电网注入零序电流来控制零序电压进行故障消弧的方法，但少有对接地故障谐波电流进行补偿的，且均未忽略了谐波电压不平衡对消弧带来的影响，故并不能将接地故障电流抑制为0，实现100％消弧。

技术实现思路

[0004]技术问题：本专利技术所要解决的技术问题是提供一种对接地故障谐波电流进行补偿的配电网接地故障谐波电流跟踪消弧方法，该方法要能够解决传统消弧技术无法对接地故障电流中的谐波分量进行补偿导致接地点残流难以控制在规定范围内的问题。
[0005]技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术提出一种配电网接地故障谐波电流跟踪消弧方法，通过单闭环控制策略控制柔性消弧装置在配电网中性点处注入补偿谐波电流，使接地故障谐波电流被完全补偿，保障电网运行安全。
[0006]一种配电网接地故障谐波电流跟踪消弧方法，包括步骤如下(以五次谐波为例)：
[0007]步骤A：配电网正常运行时，采用基于电压外环电流内环的双闭环控制策略控制柔性消弧装置注入谐波电流将零序5次谐波电压抑制为0，测量注入抑制谐波电流前的零序5次谐波电压和零序5次谐波电压被抑制为0后的注入抑制谐波电流计算配电网总零序谐波导纳
[0008][0009]步骤B：实时监测配电网零序基波电压，若零序基波电压小于15％相电压时，则系统处于正常运行状态；若零序基波电压大于等于15％相电压时，则发生单相接地故障，进入步骤C；
[0010]步骤C：当检测到发生单相接地故障时，判断故障相，并根据故障前系统计算并保存的配电网总零序谐波导纳和注入抑制谐波电流计算出将接地故障5次谐波电流抑制为0注入补偿谐波电流(假设A相故障)；
[0011][0012]式(2)中，E
B5ω
、E
C5ω
分别为配电网三相电源电势5次谐波分量，C
A
、C
B
、C
C
分别为三相电力线路对地分布总电容；G
A
、G
B
、G
C
分别为三相电力线路对地分布总电导，ω5为第5次谐波的角频率；
[0013]步骤D：以计算得到的注入补偿谐波电流为参考电流，采用单闭环控制策略控制柔性消弧装置产生注入补偿谐波电流并注入到配电网中性点，以补偿故障点的接地故障谐波电流；
[0014]步骤E：延时3s后，根据式(3)重新计算出将接地故障谐波电流抑制为0注入补偿谐波电流判断与是否相等，若则用的值代替的值重新进行步骤D；若则重新进行步骤E；
[0015][0016]式(3)中，G
E
为过渡电导，为实测的零序5次谐波电压。
[0017]进一步的，所述步骤A中，注入抑制谐波电流前，注入电流为0，零序5次谐波电压为注入抑制谐波电流后，注入电流为零序谐波5次电压被抑制为0，计算配电网总零序谐波导纳
[0018][0019]由于注入电流后零序5次谐波电压被抑制为0，故此时注入电流等于配电网自然不平衡5次谐波电流，其表达式为
[0020][0021]进一步的，所述步骤E目的为由于谐波电压实时变化，导致将接地故障5次谐波电流抑制为0注入补偿谐波电流也随之发生变化，故进行步骤E。
[0022]进一步的，所述步骤A中的电压外环电流内环的双闭环控制策略，电压外环控制器采用比例积分控制器，电压外环的参考值为零序5次谐波电压可设为0，反馈值为零序5次谐波电压的实测值，电流内环采用多重比例谐振控制器，参考值由电压外环为电流内环提供，反馈值为柔性消弧装置注入电流实测值，其双闭环控制结构框图如图4所示；所述步骤D中的单闭环控制策略，闭环控制器采用多重比例谐振控制器，参考值为计算得到的注入补偿谐波电流反馈值为柔性消弧装置注入电流实测值，其闭环控制结构框图如图5所示。
[0023]进一步的，装设柔性消弧装置后的配电网系统等效电路图如图3所示，图中，G
Σ
＝G
A
+G
B
+G
C
为系统对地电导等效值，C
Σ
＝C
A
+C
B
+C
C
为系统对地电容等效值，G
E
为接地故障电导，L为滤波电感，为中性点等效谐波电源，双闭环控制结构框图如图4，图中G
inv
＝K
inv
＝25为逆变器的比例系数；G0＝(R
′
Σ
+R
′
E
+SC
′
Σ
R
′
Σ
R
′
E
)/[SL(R
′
Σ
+R
′
E
)+S2LC
′
Σ
R
′
Σ
R
′
E
+R
′
Σ
R
′
E
]，C
′
Σ
、R
′
Σ
和R
′
E
分别为配电网对地电阻、对地分布电容和过渡电阻转换至逆变器侧的等效值。
[0024]进一步的，所述比例积分控制器的传递函数为
[0025][0026]式中，K
P
和K
I
分别为比例积分控制器的比例系数和积分系数，所述多重比例谐振控制器的传递函数为
[0027][0028]式中，K
p
和K
r
分别为多重比例谐振控制器的比例系数和谐振系数，ω
c
为截止频率，ω0为谐振频率。
[0029]进一步的，所述步骤C中注入谐波电流即可将接地故障5次谐波电流抑制为0，如要实现接地故障电流的全补偿，即控制注入电流值为
[0030][0031]式(8)中，E
Bkω
、E
Ckω
分别为配电网三相电源电势k次谐波分量，ω
k
为k次谐波的角频率。
[0032]有益效果：本专利技术提出的一种配电网接地故障谐波电流跟踪消弧方法，具有如下优点，<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网接地故障谐波电流跟踪消弧方法，其特征在于，包括步骤如下(以五次谐波为例)：步骤A：配电网正常运行时，采用基于电压外环电流内环的双闭环控制策略控制柔性消弧装置注入谐波电流将零序5次谐波电压抑制为0，并测量注入抑制谐波电流前的零序5次谐波电压和零序5次谐波电压被抑制为0后的注入抑制谐波电流计算配电网总零序谐波导纳谐波导纳步骤B：实时监测配电网零序基波电压，若零序基波电压小于15％相电压时，则系统处于正常运行状态；若零序基波电压大于等于15％相电压时，则发生单相接地故障，进入步骤C；步骤C：当检测到发生单相接地故障时，判断故障相，并根据故障前系统计算并保存的配电网总零序谐波导纳和注入抑制谐波电流计算出将接地故障5次谐波电流抑制为0注入补偿谐波电流(假设A相故障)；式(2)中，E
B5ω
、E
C5ω
分别为配电网三相电源电势5次谐波分量，C
A
、C
B
、C
C
分别为三相电力线路对地分布总电容；G
A
、G
B
、G
C
分别为三相电力线路对地分布总电导，ω5为第5次谐波的角频率；步骤D：以计算得到的注入补偿谐波电流为参考电流，采用单闭环控制策略控...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宝稳，刘德林，于宝淇，王晨雨，万子雄，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：