一種確定分布式發(fā)電接入電網(wǎng)短路電流的運(yùn)算曲面法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種確定分布式發(fā)電接入電網(wǎng)短路電流的運(yùn)算曲面法，當(dāng)有多臺常規(guī)發(fā)電機(jī)與分布式發(fā)電機(jī)同時接入電網(wǎng)時，計(jì)算所有電源節(jié)點(diǎn)與故障點(diǎn)、常規(guī)電源與分布式發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移阻抗；不考慮分布式發(fā)電機(jī)間的相互影響時，合并常規(guī)電源節(jié)點(diǎn)，得到3節(jié)點(diǎn)簡化網(wǎng)絡(luò)以及三角形網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點(diǎn)間的轉(zhuǎn)移阻抗；為減少常規(guī)電源與分布式發(fā)電機(jī)的短路電流關(guān)聯(lián)變量，將分布式發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)以外的系統(tǒng)進(jìn)行戴維南等值，從而制定分布式發(fā)電機(jī)短路電流周期分量與計(jì)算阻抗、開路電壓的運(yùn)算曲面，形成分布式發(fā)電機(jī)接入電網(wǎng)的短路電流運(yùn)算曲面法，再按時刻、計(jì)算阻抗和開路電壓查短路電流運(yùn)算曲面，得到分布式發(fā)電機(jī)注入故障點(diǎn)的短路電流周期分量。
【專利說明】一種確定分布式發(fā)電接入電網(wǎng)短路電流的運(yùn)算曲面法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分布式發(fā)電系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種確定分布式發(fā)電接入電網(wǎng)短路電流的運(yùn)算曲面法。
【背景技術(shù)】
[0002]分布式電源(Distributed Generation,DG)的接入使傳統(tǒng)配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，DG對傳統(tǒng)配電網(wǎng)帶來的影響即有積極的也有消極的，其接入對配電網(wǎng)的帶來的積極影響主要集中在對系統(tǒng)的運(yùn)行方式的改善以及對其接入系統(tǒng)提供支持以保證高效可靠運(yùn)行等方面:
[0003]1)DG的接入增加了電網(wǎng)的備用容量，具有削峰、平衡負(fù)荷的功能，同時DG可提高能源利用率。
[0004]2)DG靠近負(fù)荷供電輸配電損耗很低，電能在傳輸過程中的損失很少，從而可以節(jié)約投資成本。
[0005]3)由于DG可以實(shí)現(xiàn)帶負(fù)荷孤島運(yùn)行，在發(fā)生意外災(zāi)害時能夠持續(xù)為部分負(fù)荷供電，在實(shí)現(xiàn)供電可靠性的提高的同時防止重大電壓失穩(wěn)事故的發(fā)生。
[0006]在DG的接入對配電網(wǎng)的運(yùn)行帶來好處的同時也帶來了一系列不容忽視的運(yùn)行問題:
[0007]I)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，由于具有不確定性與間歇性的特點(diǎn)，分布式電源并網(wǎng)發(fā)電出力將會對其接入的配電網(wǎng)帶來電能質(zhì)量方面的問題，DG的接入將改變配電網(wǎng)的潮流單向的由變電站母線流向各負(fù)荷的方式，配電網(wǎng)正常運(yùn)行時潮流的大小以及方向都將發(fā)生改變，同時配電網(wǎng)的饋線穩(wěn)態(tài)電壓將受到影響，這使得系統(tǒng)初始的調(diào)壓方案不一定能夠滿足DG接入后的配電網(wǎng)對電壓的要求；同時有很大一部分分布式電源采用電力裝置并網(wǎng)，這將對系統(tǒng)帶來諸如電壓電流諧波等電能質(zhì)量問題。
[0008]2)當(dāng)配電網(wǎng)中接入DG之后，配網(wǎng)原先的放射狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將變?yōu)楸椴茧娫磁c用戶互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，DG將通過在故障時提供短路電流對配網(wǎng)原有的繼電保護(hù)產(chǎn)生明顯的影響。配電網(wǎng)一般采用重合閘前加速保護(hù)動作的方式來快速切除瞬時性的故障以實(shí)現(xiàn)供電可靠性的提高，當(dāng)含有DG的配電網(wǎng)發(fā)生故障時，如果系統(tǒng)中的DG不退出運(yùn)行，則會持續(xù)向故障點(diǎn)提供電流，導(dǎo)致重合閘失敗，甚至?xí)U(kuò)大故障范圍。
[0009]由此可見，短路電流計(jì)算是電網(wǎng)規(guī)劃和保護(hù)的基礎(chǔ)，利用分布式發(fā)電短路計(jì)算模型與網(wǎng)絡(luò)方程交互迭代，能得到準(zhǔn)確的短路計(jì)算結(jié)果，但兩者的耦合變量多且迭代計(jì)算量大，不能滿足工程計(jì)算要求。目前來講對含分布式電源的配電網(wǎng)短路電流計(jì)算進(jìn)行研究的相關(guān)文獻(xiàn)并不多，國內(nèi)外使用的短路電流計(jì)算方法主要包括工程實(shí)用算法，IEC標(biāo)準(zhǔn)及ANSI標(biāo)準(zhǔn)，國外對短路計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的研究較多的是比較IEC標(biāo)準(zhǔn)與ANSI標(biāo)準(zhǔn)的不同點(diǎn)，國內(nèi)的分析主要集中于對實(shí)用算法與IEC標(biāo)準(zhǔn)算法的區(qū)別比較。
[0010]國內(nèi)采用的工程實(shí)用算法中，現(xiàn)有的運(yùn)算曲線針對同步發(fā)電機(jī)制定，實(shí)用算法中對于異步電動機(jī)短路電流初值的計(jì)算采用次暫態(tài)電勢串聯(lián)次暫態(tài)電抗的方式，均沒有制定專門的運(yùn)算曲線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種確定分布式發(fā)電接入電網(wǎng)短路電流的運(yùn)算曲面法，該方法僅需得到DFIG接入點(diǎn)以外的計(jì)算電抗和開路電壓，方法原理簡單且計(jì)算量小，適用于短路電流工程計(jì)算，對于不對稱短路電流還可利用正序等效定則進(jìn)一步計(jì)算得到。
[0012]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0013]一種確定分布式發(fā)電接入電網(wǎng)短路電流的運(yùn)算曲面法，包括如下步驟:
[0014]步驟一:有多臺常規(guī)發(fā)電機(jī)與分布式發(fā)電機(jī)同時接入電網(wǎng)時，由故障分量網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣，可計(jì)算所有電源節(jié)點(diǎn)與故障點(diǎn)、常規(guī)電源與分布式發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移阻抗；[0015]步驟二:不考慮分布式發(fā)電機(jī)間的相互影響時，為便于計(jì)算單臺分布式發(fā)電機(jī)短路電流，合并常規(guī)電源節(jié)點(diǎn)，得到3節(jié)點(diǎn)簡化網(wǎng)絡(luò)以及三角形網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點(diǎn)間的轉(zhuǎn)移阻抗；
[0016]步驟三:分析常規(guī)電源對分布式發(fā)電機(jī)的電壓支撐作用，為減少常規(guī)電源與分布式發(fā)電機(jī)的短路電流關(guān)聯(lián)變量，將分布式發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)以外的系統(tǒng)進(jìn)行戴維南等值；
[0017]步驟四:利用戴維南等值電路，制定分布式發(fā)電機(jī)短路電流周期分量與計(jì)算阻抗、開路電壓的運(yùn)算曲面，形成分布式發(fā)電機(jī)接入電網(wǎng)的短路電流運(yùn)算曲面法，再按時刻、計(jì)算阻抗和開路電壓查短路電流運(yùn)算曲面，即可得到分布式發(fā)電機(jī)注入故障點(diǎn)的短路電流周期分量;
[0018]步驟五:給出了分布式發(fā)電機(jī)短路運(yùn)算曲面法計(jì)算步驟。
[0019]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟一的具體步驟為:
[0020]Sm1臺常規(guī)發(fā)電機(jī)和m2臺分布式發(fā)電機(jī)安裝在電網(wǎng)中不同節(jié)點(diǎn)，電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)f發(fā)生短路故障，節(jié)點(diǎn)I至!^為常規(guī)發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)mdl至!^+!^為分布式發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)；由故障分量網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣，可計(jì)算所有電源節(jié)點(diǎn)與故障點(diǎn)、常規(guī)電源與分布式發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移阻抗ζ’ ^為:
【權(quán)利要求】
1.一種確定分布式發(fā)電接入電網(wǎng)短路電流的運(yùn)算曲面法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:有多臺常規(guī)發(fā)電機(jī)與分布式發(fā)電機(jī)同時接入電網(wǎng)時，由故障分量網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣，可計(jì)算所有電源節(jié)點(diǎn)與故障點(diǎn)、常規(guī)電源與分布式發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移阻抗； 步驟二:不考慮分布式發(fā)電機(jī)間的相互影響時，為便于計(jì)算單臺分布式發(fā)電機(jī)短路電流，合并常規(guī)電源節(jié)點(diǎn)，得到3節(jié)點(diǎn)簡化網(wǎng)絡(luò)以及三角形網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點(diǎn)間的轉(zhuǎn)移阻抗； 步驟三:分析常規(guī)電源對分布式發(fā)電機(jī)的電壓支撐作用，為減少常規(guī)電源與分布式發(fā)電機(jī)的短路電流關(guān)聯(lián)變量，將分布式發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)以外的系統(tǒng)進(jìn)行戴維南等值； 步驟四:利用戴維南等值電路，制定分布式發(fā)電機(jī)短路電流周期分量與計(jì)算阻抗、開路電壓的運(yùn)算曲面，形成分布式發(fā)電機(jī)接入電網(wǎng)的短路電流運(yùn)算曲面法，再按時刻、計(jì)算阻抗和開路電壓查短路電流運(yùn)算曲面，即可得到分布式發(fā)電機(jī)注入故障點(diǎn)的短路電流周期分量; 步驟五:給出 了分布式發(fā)電機(jī)短路運(yùn)算曲面法計(jì)算步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定分布式發(fā)電接入電網(wǎng)短路電流的運(yùn)算曲面法，其特征在于，所述步驟一的具體步驟為: Sm1臺常規(guī)發(fā)電機(jī)和m2臺分布式發(fā)電機(jī)安裝在電網(wǎng)中不同節(jié)點(diǎn)，電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)f發(fā)生短路故障，節(jié)點(diǎn)I至叫為常規(guī)發(fā)電機(jī)接入點(diǎn),節(jié)點(diǎn)mjl至!^+!^為分布式發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)；由故障分量網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣，可計(jì)算所有電源節(jié)點(diǎn)與故障點(diǎn)、常規(guī)電源與分布式發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移阻抗z’ ^為:
Z
_ JJ _Zij ^(I) 式中:j為故障節(jié)點(diǎn)或分布式發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)，Zy和Zu為故障分量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的自阻抗和互阻抗，Zi為電源至接入點(diǎn)i的等值阻抗。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種確定分布式發(fā)電接入電網(wǎng)短路電流的運(yùn)算曲面法，其特征在于，所述步驟二的具體步驟為: 不考慮分布式發(fā)電機(jī)間的相互影響，可得第k臺分布式發(fā)電機(jī)與故障點(diǎn)、常規(guī)電源點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗網(wǎng)絡(luò)；為便于計(jì)算第k臺分布式發(fā)電機(jī)短路電流，合并常規(guī)電源節(jié)點(diǎn)I至!^，得到3節(jié)點(diǎn)簡化網(wǎng)絡(luò)；則阻抗Zkf = z’ kf，其余阻抗為:
I z — 1 —--sk m] Σι/4， ZV4 (2) z=li=l 其中Zsk、Zsf和Zkf為三角形網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點(diǎn)間的轉(zhuǎn)移阻抗。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種確定分布式發(fā)電接入電網(wǎng)短路電流的運(yùn)算曲面法，其特征在于，所述步驟三的具體步驟為: 對于分布式發(fā)電機(jī)，不僅經(jīng)由轉(zhuǎn)移阻抗Zkf與故障點(diǎn)相連，還通過Zsk與常規(guī)電源連接，故障后常規(guī)電源將對分布式發(fā)電機(jī)起到電壓支撐作用，而故障后分布式發(fā)電機(jī)端電壓的變化又將改變其注入的短路電流；將分布式發(fā)電機(jī)接入節(jié)點(diǎn)k以外的系統(tǒng)，進(jìn)行戴維南等值，Zjs和U。。為計(jì)算阻抗和開路電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種確定分布式發(fā)電接入電網(wǎng)短路電流的運(yùn)算曲面法，其特征在于，所述步驟三的具體步驟為: 當(dāng)節(jié)點(diǎn)f發(fā)生故障后:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種確定分布式發(fā)電接入電網(wǎng)短路電流的運(yùn)算曲面法，其特征在于，所述步驟三的具體步驟為: 應(yīng)用短路電流運(yùn)算曲面計(jì)算分布式發(fā)電機(jī)短路電流的步驟如下: 1)形成原始網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣，追加Hl1臺常規(guī)發(fā)電機(jī)至接入點(diǎn)的阻抗Zi，得到故障分量網(wǎng)絡(luò)的nXn階節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣Ζ，其中節(jié)點(diǎn)I至HI1為常規(guī)電源點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)i^+l至1?+!?為分布式發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)； 2)根據(jù)式(1)計(jì)算Hi1個常規(guī)電源點(diǎn)至短路節(jié)點(diǎn)f的轉(zhuǎn)移阻抗z’if，令k=1，進(jìn)入3)； 3)由Z、Zi和式(I)計(jì)算Hi1個常規(guī)電源點(diǎn)至第k臺分布式發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗z’ ik，以及第k臺分布式發(fā)電機(jī)至故障點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗z’ kf ; 4)將叫個常規(guī)電源點(diǎn)合并，由式(2)得到第k臺分布式發(fā)電機(jī)的三端網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移阻抗Zsk、Zsf和Zkf，再代入式(3)可得第k臺分布式發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)的計(jì)算阻抗和開路電壓U。。； 5)按故障時刻t、Z>和Uoc查第k臺分布式發(fā)電機(jī)短路電流運(yùn)算曲面，得到第k臺分布式發(fā)電機(jī)注入故障點(diǎn)的短路電流周期分量標(biāo)么值，并由基準(zhǔn)參數(shù)計(jì)算短路電流有名值； 6)若k〈m2,則k= k+Ι后轉(zhuǎn)到步驟3);否則短路計(jì)算結(jié)束,輸出m2臺分布式發(fā)電機(jī)的短路計(jì)算結(jié)果。
【文檔編號】H02J3/38GK103928919SQ201410186256
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】周念成, 王強(qiáng)鋼, 謝光莉, 周川 申請人:重慶大學(xué)