含源配電網(wǎng)故障分析方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)分析和控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到含分布式電源的配電網(wǎng) 的分析技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)故障分析計算方法多年來一直是研宄熱點，其在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、事 故分析和電力系統(tǒng)繼電保護裝置運行整定及其動作行為分析中起著非常重要的作用。電力 網(wǎng)是三相網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。當其三相對稱時，三相計算問題可以轉(zhuǎn)化為單相計算問題，否則只能按 三相方式計算。電網(wǎng)的三相不對稱，有運行不對稱和參數(shù)不對稱及它們的組合。無論采用 什么樣的計算方法，與單相計算相比，三相計算肯定是更加繁瑣的。
[0003] 三相系統(tǒng)的計算，有兩種方法：對a，b，c三相的直接計算，稱之為相分量法；或者 將a，b，c三相變換為其它的序分量，按序分量進行計算，之后再把結(jié)果轉(zhuǎn)換到a，b，c三相 中來，稱之為序分量法。各種序分量法的目的是解耦，將相互依賴的三相系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為相互獨 立的三序系統(tǒng)。相應(yīng)地，配電網(wǎng)短路計算方法方法狀態(tài)變量也為相分量法和序分量法兩種。 當系統(tǒng)三相結(jié)構(gòu)對稱時，宜采用序分量法；當配電系統(tǒng)的三相線路參數(shù)不對稱或是三相負 荷不平衡問題比較突出時，宜采用相分量法。但是在對含分布式電源配電網(wǎng)進行故障分析 時，卻存在如下不足。
[0004] 1.分布式電源接入配電網(wǎng)后，改變了原配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，使配電網(wǎng)由原來的單電源 少環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)，變成了多電源多環(huán)路的網(wǎng)絡(luò)，相應(yīng)的潮流及短路電流的大小和方向都會發(fā)生 改變。而在電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，通常把發(fā)電機和負荷模型看作是注入電流源，利用節(jié)點導納矩 陣進行分析。然而分布式電源不同于常規(guī)的發(fā)電機組，需要考慮其自身的短路特性，因此有 必要建立分布式電源的短路等值模型。
[0005] 2.隨著近年來隨著超高壓系統(tǒng)的出現(xiàn)和電力電子新技術(shù)的不斷應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)開 始出現(xiàn)不對稱的問題，使對稱分量法的應(yīng)用受到了嚴重的影響。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)不對稱情況較多 時，對稱分量法計算量少的優(yōu)勢已喪失殆盡。相分量法是研宄電力系統(tǒng)三相不對稱問題的 重要方法，但計算量過大和三相網(wǎng)絡(luò)參數(shù)相互耦合的特點制約了其推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，解決分布式電源接入配電網(wǎng)后 所導致的故障分析困難的問題，因此本發(fā)明提出了一種含源配電網(wǎng)故障分析方法及裝置， 該方法及裝置通過分析分布式電源自身的短路特性，建立分布式電源的短路等值模型，采 用基于相分量模型的多態(tài)相分量法對含分布式電源的配電網(wǎng)進行故障分析。
[0007] 為了實現(xiàn)此目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為如下。
[0008] 一種含源配電網(wǎng)故障分析方法，所述方法包括步驟：
[0009] A、確定原始配電網(wǎng)與分布式電源的具體參數(shù)；
[0010] B、通過配電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)潮流分析，獲取初始潮流狀態(tài)；
[0011] C、以單相形式列出未接入分布式電源時的導納矩陣模型；
[0012] D、建立基于不同接口形式的分布式電源短路等值模型，進行網(wǎng)絡(luò)疊加，修正所述 導納矩陣模型；
[0013] E、根據(jù)故障類型按照多態(tài)相分量法進行故障處理；
[0014] F、進行短路分析，得到故障分析結(jié)果。
[0015] 在所述步驟D中，分布式電源的并網(wǎng)接口形式包括電流源型和電壓源型，其中，
[0016] 將基于電流控制方式的逆變器等效為電流源"=總，
[0017] 其中/為逆變器輸出電流，忿為故障前的逆變器控制電流；
[0018] 將基于電壓控制方式的逆變器、同步發(fā)電機、異步發(fā)電機或雙饋電機并網(wǎng)的分布 式電源等效為阻抗后的電壓源。
[0019] 其中，基于電壓控制方式的逆變器等效的電壓源出口電壓為：
【主權(quán)項】
1. 一種含源配電網(wǎng)故障分析方法，所述方法包括步驟： A、 確定原始配電網(wǎng)與分布式電源的具體參數(shù)； B、 通過配電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)潮流分析，獲取初始潮流狀態(tài)； C、 以單相形式列出未接入分布式電源時的導納矩陣模型； D、 建立基于不同接口形式的分布式電源短路等值模型，進行網(wǎng)絡(luò)疊加，修正所述導納 矩陣模型； E、 根據(jù)故障類型按照多態(tài)相分量法進行故障處理； F、 進行短路分析，得到故障分析結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的含源配電網(wǎng)故障分析方法，其特征在于，所述步驟D中，分 布式電源的并網(wǎng)接口形式包括電流源型和電壓源型，其中， 將基于電流控制方式的逆變器等效為電流源：f= 其中/為逆變器輸出電流，/〇為故障前的逆變器控制電流； 將基于電壓控制方式的逆變器、同步發(fā)電機、異步發(fā)電機或雙饋電機并網(wǎng)的分布式電 源等效為阻抗后的電壓源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2中所述的含源配電網(wǎng)故障分析方法，其特征在于，基于電壓控制方 式的逆變器等效的電壓源出口電壓為：
其中U為逆變器并網(wǎng)節(jié)點電壓， R和X為等值電阻和電抗， 逆變器故障前的輸出功率為P+jQ。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2中所述的含源配電網(wǎng)故障分析方法，其特征在于，同步發(fā)電機等效 的次暫態(tài)電動勢為：
其中，為同步發(fā)電機短路前的機端電壓， 4為發(fā)電機短路前的輸出電流， Xd"為d軸次暫態(tài)電抗，Ra為等值電阻。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2中所述的含源配電網(wǎng)故障分析方法，其特征在于，異步發(fā)電機等效 的次暫態(tài)電動勢為：
其中，X"為次暫態(tài)電抗，
xa。為定子漏抗，X,。為轉(zhuǎn)子漏抗，X3(1為直軸電樞反應(yīng)電抗， 為異步發(fā)電機短路前的機端電壓， 4為發(fā)電機短路前的輸出電流， Ra為定子等值電阻。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的含源配電網(wǎng)故障分析方法，其特征在于，步驟E中采用多態(tài) 相分量法進行含源配電網(wǎng)的故障計算，且步驟E中包括： E1、處理故障點，當故障點發(fā)生在節(jié)點處時，將導納矩陣中該節(jié)點編號于最末端，調(diào)整 導納矩陣；當故障點發(fā)生在非節(jié)點處時，在相鄰節(jié)點間增加新的短路節(jié)點，調(diào)整導納矩陣； E2、引入網(wǎng)絡(luò)方程將故障分析改在小型等效矩陣中； E3、分析故障的邊界條件。
7. -種含源配電網(wǎng)故障分析裝置，所述裝置包括參數(shù)獲取單元、穩(wěn)態(tài)潮流分析單元、導 納矩陣模型建立單元、等值模型建立單元、多態(tài)相分量分析單元和短路分析單元，其中， 參數(shù)獲取單元用于獲取原始配電網(wǎng)與分布式電源的具體參數(shù)； 穩(wěn)態(tài)潮流分析單元用于通過配電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)潮流分析，獲取初始潮流狀態(tài)； 導納矩陣模型建立單元用于以單相形式列出未接入分布式電源時的導納矩陣模型； 等值模型建立單元用于建立基于不同接口形式的分布式電源短路等值模型，進行網(wǎng)絡(luò) 疊加，修正所述導納矩陣模型； 多態(tài)相分量分析單元用于根據(jù)故障類型按照多態(tài)相分量法進行故障處理； 短路分析單元用于進行短路分析，得到故障分析結(jié)果。
【專利摘要】一種含源配電網(wǎng)故障分析方法及裝置，所述方法包括步驟：A、確定原始配電網(wǎng)與分布式電源的具體參數(shù)；B、通過配電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)潮流分析，獲取初始潮流狀態(tài)；C、以單相形式列出未接入分布式電源時的導納矩陣模型；D、建立基于不同接口形式的分布式電源短路等值模型，進行網(wǎng)絡(luò)疊加，修正所述導納矩陣模型；E根據(jù)故障類型按照多態(tài)相分量法進行故障處理；F、進行短路分析，得到故障分析結(jié)果。通過本發(fā)明的含源配電網(wǎng)故障分析方法及裝置，能夠?qū)磁潆娋W(wǎng)進行有效故障分析，實現(xiàn)容易，精度高。
【IPC分類】G06Q50-06, G06F17-50, G01R31-08
【公開號】CN104698346
【申請?zhí)枴緾N201510149468
【發(fā)明人】華亮亮, 黃偉, 黃松濤, 趙洪春, 郭海波, 曹昉, 竇磊, 徐昌寶, 孔博, 李志鵬, 王姝人
【申請人】國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司通遼供電公司, 華北電力大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月31日