含源配电网故障分析方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统分析和控制技术领域，特别是涉及到含分布式电源的配电网 的分析技术。
【背景技术】
[0002] 电力系统故障分析计算方法多年来一直是研宄热点，其在电力系统规划设计、事 故分析和电力系统继电保护装置运行整定及其动作行为分析中起着非常重要的作用。电力 网是三相网络系统。当其三相对称时，三相计算问题可以转化为单相计算问题，否则只能按 三相方式计算。电网的三相不对称，有运行不对称和参数不对称及它们的组合。无论采用 什么样的计算方法，与单相计算相比，三相计算肯定是更加繁琐的。
[0003] 三相系统的计算，有两种方法：对a，b，c三相的直接计算，称之为相分量法；或者 将a，b，c三相变换为其它的序分量，按序分量进行计算，之后再把结果转换到a，b，c三相 中来，称之为序分量法。各种序分量法的目的是解耦，将相互依赖的三相系统转换为相互独 立的三序系统。相应地，配电网短路计算方法方法状态变量也为相分量法和序分量法两种。 当系统三相结构对称时，宜采用序分量法；当配电系统的三相线路参数不对称或是三相负 荷不平衡问题比较突出时，宜采用相分量法。但是在对含分布式电源配电网进行故障分析 时，却存在如下不足。
[0004] 1.分布式电源接入配电网后，改变了原配电网的结构，使配电网由原来的单电源 少环状网络，变成了多电源多环路的网络，相应的潮流及短路电流的大小和方向都会发生 改变。而在电力系统网络中，通常把发电机和负荷模型看作是注入电流源，利用节点导纳矩 阵进行分析。然而分布式电源不同于常规的发电机组，需要考虑其自身的短路特性，因此有 必要建立分布式电源的短路等值模型。
[0005] 2.随着近年来随着超高压系统的出现和电力电子新技术的不断应用，网络参数开 始出现不对称的问题，使对称分量法的应用受到了严重的影响。网络参数不对称情况较多 时，对称分量法计算量少的优势已丧失殆尽。相分量法是研宄电力系统三相不对称问题的 重要方法，但计算量过大和三相网络参数相互耦合的特点制约了其推广应用。
【发明内容】
[0006] 鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的缺点，解决分布式电源接入配电网后 所导致的故障分析困难的问题，因此本发明提出了一种含源配电网故障分析方法及装置， 该方法及装置通过分析分布式电源自身的短路特性，建立分布式电源的短路等值模型，采 用基于相分量模型的多态相分量法对含分布式电源的配电网进行故障分析。
[0007] 为了实现此目的，本发明采取的技术方案为如下。
[0008] 一种含源配电网故障分析方法，所述方法包括步骤：
[0009] A、确定原始配电网与分布式电源的具体参数；
[0010] B、通过配电网的稳态潮流分析，获取初始潮流状态；
[0011] C、以单相形式列出未接入分布式电源时的导纳矩阵模型；
[0012] D、建立基于不同接口形式的分布式电源短路等值模型，进行网络叠加，修正所述 导纳矩阵模型；
[0013] E、根据故障类型按照多态相分量法进行故障处理；
[0014] F、进行短路分析，得到故障分析结果。
[0015] 在所述步骤D中，分布式电源的并网接口形式包括电流源型和电压源型，其中，
[0016] 将基于电流控制方式的逆变器等效为电流源"=总，
[0017] 其中/为逆变器输出电流，忿为故障前的逆变器控制电流；
[0018] 将基于电压控制方式的逆变器、同步发电机、异步发电机或双馈电机并网的分布 式电源等效为阻抗后的电压源。
[0019] 其中，基于电压控制方式的逆变器等效的电压源出口电压为：
【主权项】
1. 一种含源配电网故障分析方法，所述方法包括步骤： A、 确定原始配电网与分布式电源的具体参数； B、 通过配电网的稳态潮流分析，获取初始潮流状态； C、 以单相形式列出未接入分布式电源时的导纳矩阵模型； D、 建立基于不同接口形式的分布式电源短路等值模型，进行网络叠加，修正所述导纳 矩阵模型； E、 根据故障类型按照多态相分量法进行故障处理； F、 进行短路分析，得到故障分析结果。
2. 根据权利要求1中所述的含源配电网故障分析方法，其特征在于，所述步骤D中，分 布式电源的并网接口形式包括电流源型和电压源型，其中， 将基于电流控制方式的逆变器等效为电流源：f= 其中/为逆变器输出电流，/〇为故障前的逆变器控制电流； 将基于电压控制方式的逆变器、同步发电机、异步发电机或双馈电机并网的分布式电 源等效为阻抗后的电压源。
3. 根据权利要求2中所述的含源配电网故障分析方法，其特征在于，基于电压控制方 式的逆变器等效的电压源出口电压为：
其中U为逆变器并网节点电压， R和X为等值电阻和电抗， 逆变器故障前的输出功率为P+jQ。
4. 根据权利要求2中所述的含源配电网故障分析方法，其特征在于，同步发电机等效 的次暂态电动势为：
其中，为同步发电机短路前的机端电压， 4为发电机短路前的输出电流， Xd"为d轴次暂态电抗，Ra为等值电阻。
5. 根据权利要求2中所述的含源配电网故障分析方法，其特征在于，异步发电机等效 的次暂态电动势为：
其中，X"为次暂态电抗，
xa。为定子漏抗，X,。为转子漏抗，X3(1为直轴电枢反应电抗， 为异步发电机短路前的机端电压， 4为发电机短路前的输出电流， Ra为定子等值电阻。
6. 根据权利要求1中所述的含源配电网故障分析方法，其特征在于，步骤E中采用多态 相分量法进行含源配电网的故障计算，且步骤E中包括： E1、处理故障点，当故障点发生在节点处时，将导纳矩阵中该节点编号于最末端，调整 导纳矩阵；当故障点发生在非节点处时，在相邻节点间增加新的短路节点，调整导纳矩阵； E2、引入网络方程将故障分析改在小型等效矩阵中； E3、分析故障的边界条件。
7. -种含源配电网故障分析装置，所述装置包括参数获取单元、稳态潮流分析单元、导 纳矩阵模型建立单元、等值模型建立单元、多态相分量分析单元和短路分析单元，其中， 参数获取单元用于获取原始配电网与分布式电源的具体参数； 稳态潮流分析单元用于通过配电网的稳态潮流分析，获取初始潮流状态； 导纳矩阵模型建立单元用于以单相形式列出未接入分布式电源时的导纳矩阵模型； 等值模型建立单元用于建立基于不同接口形式的分布式电源短路等值模型，进行网络 叠加，修正所述导纳矩阵模型； 多态相分量分析单元用于根据故障类型按照多态相分量法进行故障处理； 短路分析单元用于进行短路分析，得到故障分析结果。
【专利摘要】一种含源配电网故障分析方法及装置，所述方法包括步骤：A、确定原始配电网与分布式电源的具体参数；B、通过配电网的稳态潮流分析，获取初始潮流状态；C、以单相形式列出未接入分布式电源时的导纳矩阵模型；D、建立基于不同接口形式的分布式电源短路等值模型，进行网络叠加，修正所述导纳矩阵模型；E根据故障类型按照多态相分量法进行故障处理；F、进行短路分析，得到故障分析结果。通过本发明的含源配电网故障分析方法及装置，能够对含源配电网进行有效故障分析，实现容易，精度高。
【IPC分类】G06Q50-06, G06F17-50, G01R31-08
【公开号】CN104698346
【申请号】CN201510149468
【发明人】华亮亮, 黄伟, 黄松涛, 赵洪春, 郭海波, 曹昉, 窦磊, 徐昌宝, 孔博, 李志鹏, 王姝人
【申请人】国网内蒙古东部电力有限公司通辽供电公司, 华北电力大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月31日