ＤＯＩ：１０．１２１５８／ｊ．２０９６⁃３２０３．２０２３．０２．０１９２０２３年３月ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ第４２卷第２期基于模型预测控制的配电网单相接地故障有源消弧常新建１，邵文权１，程远１，卫晓辉２（１．西安工程大学电子信息学院，陕西西安７１００４８；２．国网陕西省电力公司西安供电公司，陕西西安７１００３２）摘要：针对配电网非有效接地系统中单相接地故障消弧的难题，现多采用附加有源补偿和消弧线圈相结合的方案对接地故障电弧进行抑制，而有源补偿系统控制策略的性能直接决定了消弧性能。文中设计了基于模型预测控制（ｍｏｄｅｌｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌ，ＭＰＣ）的有源消弧实现方案，首先分析采用注入电流方式的有源消弧原理，然后采用三级联Ｈ桥多电平逆变器作为有源消弧系统主拓扑，优选代价函数，设计基于ＭＰＣ的有源消弧闭环控制系统。该控制系统相较基于比例积分（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｉｎｔｅｇｒａｌ，ＰＩ）控制的有源消弧闭环控制系统，无须进行参数整定即可实现对多次谐波电流的精确追踪，进而有效补偿接地电流。仿真及实验结果均表明：文中所提方案能更加有效地抑制接地故障电流，满足不同场景可靠消弧的要求。关键词：级联Ｈ桥；单相接地故障；消弧线圈；模型预测控制（ＭＰＣ）；电流注入；有源消弧中图分类号：ＴＭ８６２文献标志码：Ａ文章编号：２０９６⁃３２０３（２０２３）０２⁃０１６１⁃０９收稿日期：２０２２⁃０５⁃２４；修回日期：２０２２⁃１０⁃１３基金项目：陕西省重点研发计划资助项目（２０２０ＧＹ⁃１６７）０引言配电网规模大、分支众多且运行方式多变。配电网故障中单相接地故障发生率超过７０％［１］。为抑制单相接地故障电流，实现电弧可靠熄灭，我国中压配电网通常采用消弧线圈接地方式［２⁃４］。随着城市配电网线路电缆化程度越来越高，故障点电容电流水平可高达上百安培，使得发生单相接地故障时残余电流有所增大且包含较大的有功分量和谐波分量，影响消弧线圈接地系统接地故障残流的可靠熄弧［５］。采用消弧线圈的无源消弧方法只能补偿接地故障电流中的基波无功分量，而随调式消弧线圈更易受开关控制影响，导致补偿响应无法快速跟踪故障电弧，难以有效熄灭故障电弧［６⁃７］。有源消弧方法利用有源补偿装置向系统注入补偿电流，补偿接地残流中的感性分量、谐波分量和有功分量，实现接地电流...
