一种考虑电压暂降幅值与持续时间的电压暂降域计算方法

1.本发明属于配电网电压暂降域评估领域，具体涉及一种考虑电压暂降幅值与持续时间的电压暂降域计算方法。


背景技术：

2.随着现代工业的发展，电力系统中接入的敏感负荷越来越多，电压暂降作为主要的电能质量问题给用户带来的经济损失越来越大。系统中短路故障、大型电机启动、雷击等均会造成母线电压暂降，其中短路故障是引起电压暂降的主要原因。因此对电网故障时敏感负荷接入点的电压暂降问题进行精确评估具有十分重要的意义。
3.电压暂降域是指该区域内的故障会导致所关心的敏感负荷点不能正常工作，电压暂降域分析是综合评估电压暂降的前提与基础。目前，常用的暂降域识别方法主要有故障点法、临界距离法和解析法等。现有方法均存在一定的缺陷，如，临界距离法对于辐射型网络简单适用，但不适用于环网；故障点法若要较高的精确度则必须设置较多的故障点，计算量很大，该方法在大规模电力系统中的效率较低。而且目前的暂降域分析方法往往只考虑电压暂降幅值的影响，没有结合实际敏感负荷电压耐受曲线。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术中的不足，提供一种考虑电压暂降幅值与持续时间的电压暂降域计算方法，采用以下技术方案：
5.一种考虑电压暂降幅值与持续时间的电压暂降域计算方法，包括以下步骤：
6.步骤1：根据敏感负荷电压耐受曲线，确定敏感负荷电压暂降阈值u
th
和持续时间阈值t
th
；
7.步骤2：计算系统中某线路首端和末端发生故障时，接入敏感负荷的母线s的残余电压幅值和并将其与电压暂降阈值u
th
比较，得到电压判定量sagu，
[0008][0009]
步骤3：根据系统保护信息获取线路故障切除时间t，并将其与持续时间阈值t
th
比较，得到持续时间判定量sag
t
，
[0010][0011]
步骤4：由电压判定量sagu和持续时间判定量sag
t
初步判断该线路是否位于暂降域内：
[0012]
若sagu＝0或sag
t
＝0，则该线路完全位于暂降域外；
[0013]
若sagu＝1且sag
t
＝1，则该线路部分位于暂降域内且只存在一个临界点；
[0014]
若sagu＝2且sag
t
＝1，则采用黄金分割搜索法计算母线s的残余电压最大值若则该线路部分位于暂降域内且存在两个临界点，否则该线路完全位于暂降域内；
[0015]
步骤5：采用二次插值法和割线迭代法对临界点进行求解；
[0016]
步骤6：遍历系统中的所有线路，按照上述步骤得到敏感负荷最终的暂降域。
[0017]
进一步地，步骤2中，所述残余电压幅值和为某线路首端和末端发生故障时母线s的a相残余电压，
[0018][0019]
其中，和分别为线路首端和末端发生故障前母线s的a相电压，δua为发生故障时a相电压的变化值，
[0020]
若故障为单相接地短路故障，
[0021]
若故障为两相短路故障，
[0022]
若故障为两相接地短路故障，
[0023]
若故障为三相短路故障，
[0024]
其中，为故障点f发生故障前的电压幅值，且分别为故障发生前该线路首端母线m、末端母线n的电压幅值，λ为该线路故障位置信息量且λ＝l
mf
/l
mn
，l
mf
为故障点f与该线路首端的距离，l
mn
为该线路长度；
[0025]
为故障点f与母线s间的各序阻抗，且为故障点f与母线s间的各序阻抗，且为该线路首端母线m与母线s间的各序互阻抗，为该线路末端母线n与母线s间的各序互阻抗；
[0026]
为故障点f的各序自阻抗，且
[0027][0028]
为该线路首端母线m的各序自阻抗，为该线路末端母线n的各序自阻抗，为该线路首端母线m与末端母线n间的各序互阻抗，为该线路的各序阻抗。
[0029]
进一步地，步骤4中，采用黄金分割搜索法计算母线s的残余电压最大值的具体步骤为：
[0030]
s4.1、定义两个初值点λ1和λ2，令
[0031]
λa＝0，λb＝1；
[0032]
s4.2、计算|f(λ1)|和f(λ2)|，
[0033]
若|f(λ1)|≥|f(λ2)|，令λb＝λ2，λ2＝λ1，
[0034]
若|f(λ1)|＜|f(λ2)|，令λa＝λ1，λ1＝λ2，
[0035]
s4.3、若|λ
b-λa|＜ε则λ
max
＝(λb+λa)/2，否则返回s4.2直至|λ
b-λa|＜ε，ε为迭代精度；
[0036]
s4.4、将母线s的残余电压最大值表示为：
[0037][0038]
其中，为故障前母线s的a相电压，为故障前母线s的a相电压，
[0039]
进一步地，所述步骤5包括以下步骤：
[0040]
s5.1、选取λ1＝0、λ2＝0.5、λ2＝1三个点作为插值点进行二次插值，得到插值方程
[0041]uth
＝a0+a1λ+a2λ2，
[0042]
其中，a0＝|f(0)|，a1＝-3|f(0)|+4|f(0.5)|-|f(1)|，a2＝2|f(0)|-4|f(0.5)|+2|f(1)|；
[0043]
s5.2、求解插值方程在[0,1]上的根，根的个数为临界点个数；
[0044]
s5.3、对于根λ
root
，将其作为临界点的近似值并通过割线迭代法获取临界点的精确值：
[0045]
确定割线法的迭代区间为[λ
root
,λ
root
+0.01]和[λ
root-0.01,λ
root
]，分别在迭代区间内依次进行以下迭代：
[0046]
λ
from
＝λ
end
，λ
end
＝λ
new
，
[0047]
直至满足迭代结束条件||f(λ
new
)|-u
th
|＜ε，则此时的λ
new
为根λ
root
对应的临界点的精确值，λ
from
与λ
end
分别为迭代区间的左端点值和右端点值，若某迭代区间内无法满足迭代条件则转换到另一迭代区间。
[0048]
进一步地，所述迭代精度ε＝0.001。
[0049]
相比于现有技术，本发明同时考虑了电压暂降幅值和持续时间，从而可以更加精确地确定敏感负荷的电压暂降域范围。
附图说明
[0050]
图1为本发明方法的流程图；
[0051]
图2为本发明中线路故障示意图；
[0052]
图3为本发明中黄金分割法的流程图。
具体实施方式
[0053]
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
[0054]
如图1所示，本发明主要包括以下步骤：
[0055]
步骤1：根据敏感负荷电压耐受曲线，确定敏感负荷电压暂降阈值u
th
和持续时间阈值t
th
。
[0056]
步骤2：计算系统中某线路首端和末端发生故障时，接入敏感负荷的母线s的残余电压幅值和并将其与电压暂降阈值u
th
比较，得到电压判定量sagu，
[0057][0058]
残余电压幅值和为某线路首端和末端发生故障时母线s的a相残余电压，且
[0059][0060]
其中，和分别为线路首端和末端发生故障前母线s的a相电压，δua为发生故障时a相电压的变化值，
[0061]
若故障为单相接地短路故障，
[0062]
若故障为两相短路故障，
[0063]
若故障为两相接地短路故障，
[0064]
若故障为三相短路故障，
[0065]
其中，为故障点f发生故障前的电压幅值，且分别为故障发生前该线路首端母线m、末端母线n的电压幅值，λ为该线路故障位置信息量且λ＝l
mf
/l
mn
，l
mf
为故障点f与该线路首端的距离，l
mn
为该线路长度，故障线路示意如图2；
[0066]
为故障点f与母线s间的各序阻抗，且为故障点f与母线s间的各序阻抗，且为该线路首端母线m与母线s间的各序互阻
抗，为该线路末端母线n与母线s间的各序互阻抗；
[0067]
为故障点f的各序自阻抗，且
[0068][0069]
为该线路首端母线m的各序自阻抗，为该线路末端母线n的各序自阻抗，为该线路首端母线m与末端母线n间的各序互阻抗，为该线路的各序阻抗。
[0070]
步骤3：根据系统保护信息获取线路故障切除时间t，并将其与持续时间阈值t
th
比较，得到持续时间判定量sag
t
，
[0071]
步骤4：由电压判定量sagu和持续时间判定量sag
t
初步判断该线路是否位于暂降域内：
[0072]
若sagu＝0或sag
t
＝0，则该线路完全位于暂降域外；
[0073]
若sagu＝1且sag
t
＝1，则该线路部分位于暂降域内且只存在一个临界点；
[0074]
若sagu＝2且sag
t
＝1，则采用黄金分割搜索法计算母线s的残余电压最大值若则该线路部分位于暂降域内且存在两个临界点，否则该线路完全位于暂降域内。
[0075]
如图3所示，采用黄金分割搜索法计算母线s的残余电压最大值的具体步骤为：
[0076]
s4.1、定义两个初值点λ1和λ2，令
[0077]
λa＝0，λb＝1；
[0078]
s4.2、计算|f(λ1)|和|f(λ2)|，
[0079]
若|f(λ1)|≥|f(λ2)|，令λb＝λ2，λ2＝λ1，
[0080]
若|f(λ1)|＜|f(λ2)|，令λa＝λ1，λ1＝λ2，
[0081]
s4.3、若|λ
b-λa|＜ε则λ
max
＝(λb+λa)/2，否则返回s4.2直至|λ
b-λa|＜ε，ε为迭代精度；
[0082]
s4.4、将母线s的残余电压最大值表示为：
[0083][0084]
其中，为故障前母线s的a相电压，为故障前母线s的a相电压，
[0085]
步骤5：采用二次插值法和割线迭代法对临界点进行求解，具体为：
[0086]
s5.1、选取λ1＝0、λ2＝0.5、λ2＝1三个点作为插值点进行二次插值，得到插值方程
[0087]uth
＝a0+a1λ+a2λ2，
[0088]
其中，a0＝|f(0)|，a1＝-3|f(0)|+4|f(0.5)|-|f(1)|，a2＝2|f(0)|-4|f(0.5)|+2|f(1)|；
[0089]
s5.2、求解插值方程在[0,1]上的根，根的个数为临界点个数；
[0090]
s5.3、对于根λ
root
，将其作为临界点的近似值并通过割线迭代法获取临界点的精确值：
[0091]
确定割线法的迭代区间为[λ
root
,λ
root
+0.01]和[λ
root-0.01,λ
root
]，分别在迭代区间内依次进行以下迭代：
[0092][0093]
直至满足迭代结束条件||f(λ
new
)|-u
th
|＜ε，ε一般取值为0.001，则此时的λ
new
为根λ
root
对应的临界点的精确值，λ
from
与λ
end
分别为迭代区间的左端点值和右端点值，若某迭代区间内无法满足迭代条件则转换到另一迭代区间。
[0094]
步骤6：遍历系统中的所有线路，按照上述步骤得到敏感负荷最终的暂降域。
[0095]
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。