一种基于配电网故障的分布式电源接入容量控制方法技术

一种基于配电网故障的分布式电源接入容量控制方法，通过遍历配电网节点联结关系获得配电网的节点联结矩阵和网络阻抗矩阵，通过遍历各节点的常规电源和分布式电源获得各节点的参数矩阵，结合配电网单相接地短路计算得到分布式电源接入对各节点单相接地短路电流的助增贡献度，纳入各节点短路电流增长控制量为约束条件，以控制分布式电源的接入容量，减小分布式电源对各节点短路电流的影响。

A Distributed Generation Access Capacity Control Method Based on Distribution Network Fault

A distributed power supply access capacity control method based on distribution network faults is proposed. The node connection matrix and network impedance matrix of distribution network are obtained by traversing the node connection relationship of distribution network. The parameter matrix of each node is obtained by traversing the conventional power supply and distributed power supply of each node, and the calculation of single-phase grounding short circuit of distribution network is combined with the calculation of single-phase grounding short circuit of distribution network. The contribution of distributed generation to the single-phase grounding short-circuit current of each node is obtained, and the control quantity of short-circuit current growth of each node is included as the constraint condition to control the access capacity of distributed generation and reduce the influence of distributed generation on the short-circuit current of each node.

【技术实现步骤摘要】
一种基于配电网故障的分布式电源接入容量控制方法
本专利技术属于电力系统运行和控制
，具体涉及一种基于配电网故障的分布式电源接入容量控制方法。
技术介绍
电力系统可主要划分为发电、输电和配电系统，配电网是电力系统中实现电能分配的重要部分，一般是从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电网的网络结构，就地分配或通过电压逐级分配给电力负荷。随着近年来电力领域的快速发展，致力于保证电力系统安全性和可靠性是至关重要的课题。对于配电网，电力系统安全性和可靠性直接关系到电力用户的供电质量；与此同时，智能电网的发展对配电网的智能化提出了更高的要求，以保证配电网具有更强的自愈能力和安全可靠性，同时满足潮流双向流动和高度智能化的建设要求。此外，随着能源形势的紧张，以可再生能源发电为主的分布式电源在电力系统中得到快速发展和广泛应用。分布式电源具有容量相对较小、安全可靠、清洁经济等优点，可以灵活就近实现发电的消纳，降低配电网中功率输送造成的损耗。目前应用较多的分布式电源主要有光伏发电、风力发电和储能装置等。配电网中的绝大多数故障是单相接地故障引起的，随着分布式电源的接入和配电网负荷的增加、网络结构的变化，分布式电源接入后可能造成配电网故障后短路电流增加，同时配电网的继电保护装置设定是否能够保证高渗透率的分布式电源接入后，在发生接地故障后可靠有效的动作。因此，研究考虑对配电网故障影响的分布式电源接入容量控制具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对分布式电源接入配电网对故障短路电流的影响，提出一种基于配电网故障的分布式电源接入容量控制方法。本专利技术由以下技术方案实现：一种基于配电网故障的分布式电源接入容量控制方法，包括：遍历配电网各节点联结关系和节点间的支路开关状态，形成节点联结矩阵和网络阻抗矩阵，同时对各节点接入的分布式电源进行遍历，形成各节点的参数矩阵；遍历与故障点存在电气联结关系的各节点，获得各节点的分布式电源个数和对应的参数矩阵，为配电网短路电流计算提供数据基础；根据配电网单相接地短路电流计算公式，计算分布式电源对配电网各节点短路电流的助增量，与各节点短路电流增加控制量的约束条件进行对比，判断是否调整分布式电源的接入容量。在具体的实施例中，所述节点联结矩阵Gij为：其中，对于N节点的配电网，两个节点i和j间的关系用kij表示；i,j∈(1,..,N)，N为正整数；kij的取值为0或1，kij＝1表示节点i和j间存在连接关系且支路间开关闭合，kij＝0表示节点i和j间无连接关系或支路间开关断开。在具体的实施例中，所述网络阻抗矩阵Zg-ij为：其中，Zij为i和j节点间的等效阻抗；若节点联结矩阵Gij中kij＝0，则Zij＝0；若kij＝1，则Zij为i和j两个节点间的等效阻抗值。在具体的实施例中，所述网络阻抗矩阵包括正序阻抗矩阵Zg1-ij、负序阻抗矩阵Zg2-ij，以及零序阻抗矩阵Zg0-ij，分别为：其中，Zij(1)、Zij(2)和Zij(0)分别为i和j节点间的正序阻抗、负序阻抗和零序阻抗。在具体的实施例中，所述参数矩阵包括接入功率矩阵Si、端口电压矩阵Ei和接入阻抗矩阵Zi，分别为：Si＝[Si(1)..Si(k)..Si(M)](6)Ei＝[Ei(1)*..Ei(k)*..Ei(M)*](7)Zi＝[Zi(1)..Zi(k)..Zi(M)](8)其中，M为节点i的常规电源和分布式电源的和，M≥0；Si(k)表示节点i的第k个接入电源的功率，Si(k)中有功功率Pi(k)采用正负值区分常规电源和分布式电源，若Pi(k)>0表示为常规电源，若Pi(k)<0表示为分布式电源；Ei(k)*表示节点i的第k个接入电源的端口电压，Zi(k)表示节点i的第k个接入电源的等效阻抗。在具体的实施例中，采用复合序网分析故障短路电流，节点i的接入正序阻抗矩阵Zi1、负序阻抗矩阵Zi2和零序阻抗矩阵Zi0分别为：其中，Zi1(k)、Zi2(k)和Zi0(k)表示节点i的第k个接入电源的正序、负序和零序等效阻抗。在具体的实施例中，所述遍历与故障点存在电气联结关系的各节点的步骤中，若故障点临近节点i，遍历配电网的节点联结矩阵Gij，j的取值为1-N，则遍历过程的步骤包括：1)初始化j＝1；2)若节点联结矩阵Gij中kij>0，则节点j与节点i存在电气联结关系，记录节点j的值；3)j＝j+1，重复步骤2)直至j＝N；4)更新i的值为记录值j，重复1)、2)、3)和4)的步骤，直至i＝N，j＝N。在具体的实施例中，故障点所在配电网的常规电源数Ng和分布式电源数Ndg，分别为：其中，Temp1(x)为与节点i联结关系的缓存矩阵，x取值为1-N；遍历过程中获得节点x与节点i存在电气联结关系，Temp1(x)＝1；反之Temp1(x)＝0。在具体的实施例中，所述根据配电网单相接地短路电流计算公式，计算分布式电源对配电网各节点短路电流的助增量的步骤包括：计算配电网某节点邻近处发生故障的A相接地短路电流为：其中，和分别为A相短路电流的正序、负序和零序分量；为故障点在正常情况下的开路电压；XΣ(1)、XΣ(2)和XΣ(0)分别为配电网对故障的等效正序、负序和零序阻抗；计算分布式电源对节点i故障时的短路电流助增量ΔCon(i)为：其中，和分别表示接入和未接入分布式电源的配电网的所有节点对故障点的等效开口电压，XΣ(1)和X'Σ(1)分别表示接入和未接入分布式电源的配电网的所有节点对故障点的等效正序阻抗，XΣ(2)和X'Σ(2)分别表示接入和未接入分布式电源的配电网的所有节点对故障点的等效负序阻抗，XΣ(0)和X'Σ(0)分别表示接入和未接入分布式电源的配电网的所有节点对故障点的等效零序阻抗。在具体的实施例中，所述与各节点短路电流增加控制量的约束条件进行对比，判断是否调整分布式电源的接入容量的步骤包括：分布式电源对N节点配电网中各节点的短路电流助增量满足的约束条件为：其中，ΔIcr(i)为第i个节点邻近处的短路电流增加控制量；根据式(12)和(13)判断，若有ΔCon(i)＞ΔIcr(i)，则调整该节点i分布式电源的接入容量以减少配电网单相短路电流的助增量，使其满足式(13)的约束条件。综上所述，本专利技术提供了一种基于配电网故障的分布式电源接入容量控制方法，通过遍历配电网节点联结关系获得配电网的节点联结矩阵和网络阻抗矩阵，通过遍历各节点的常规电源和分布式电源获得各节点的参数矩阵，结合配电网单相接地短路计算得到分布式电源接入对各节点单相接地短路电流的助增贡献度，纳入各节点短路电流增长控制量为约束条件，以控制分布式电源的接入容量，减小分布式电源对各节点短路电流的影响。附图说明图1是本专利技术基于配电网故障的分布式电源容量控制方法的流程图；图2是IEEE14节点结构示意图；图3是具体实施方式一中接入分布式电源的各节点短路电流变化示意图；图4是具体实施方式二中接入分布式电源的各节点短路电流变化示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于配电网故障的分布式电源接入容量控制方法，其特征在于，包括：遍历配电网各节点联结关系和节点间的支路开关状态，形成节点联结矩阵和网络阻抗矩阵，同时对各节点接入的分布式电源进行遍历，形成各节点的参数矩阵；遍历与故障点存在电气联结关系的各节点，获得各节点的分布式电源个数和对应的参数矩阵，为配电网短路电流计算提供数据基础；根据配电网单相接地短路电流计算公式，计算分布式电源对配电网各节点短路电流的助增量，与各节点短路电流增加控制量的约束条件进行对比，判断是否调整分布式电源的接入容量。

【技术特征摘要】
1.一种基于配电网故障的分布式电源接入容量控制方法，其特征在于，包括：遍历配电网各节点联结关系和节点间的支路开关状态，形成节点联结矩阵和网络阻抗矩阵，同时对各节点接入的分布式电源进行遍历，形成各节点的参数矩阵；遍历与故障点存在电气联结关系的各节点，获得各节点的分布式电源个数和对应的参数矩阵，为配电网短路电流计算提供数据基础；根据配电网单相接地短路电流计算公式，计算分布式电源对配电网各节点短路电流的助增量，与各节点短路电流增加控制量的约束条件进行对比，判断是否调整分布式电源的接入容量。2.根据权利要求1所述的基于配电网故障的分布式电源接入容量控制方法，其特征在于，所述节点联结矩阵Gij为：其中，对于N节点的配电网，两个节点i和j间的关系用kij表示；i,j∈(1,..,N)，N为正整数；kij的取值为0或1，kij＝1表示节点i和j间存在连接关系且支路间开关闭合，kij＝0表示节点i和j间无连接关系或支路间开关断开。3.根据权利要求2所述的基于配电网故障的分布式电源接入容量控制方法，其特征在于，所述网络阻抗矩阵Zg-ij为：其中，Zij为i和j节点间的等效阻抗；若节点联结矩阵Gij中kij＝0，则Zij＝0；若kij＝1，则Zij为i和j两个节点间的等效阻抗值。4.根据权利要求3所述的基于配电网故障的分布式电源接入容量控制方法，其特征在于，所述网络阻抗矩阵包括正序阻抗矩阵Zg1-ij、负序阻抗矩阵Zg2-ij，以及零序阻抗矩阵Zg0-ij，分别为：其中，Zij(1)、Zij(2)和Zij(0)分别为i和j节点间的正序阻抗、负序阻抗和零序阻抗。5.根据权利要求4所述的基于配电网故障的分布式电源接入容量控制方法，其特征在于，所述参数矩阵包括接入功率矩阵Si、端口电压矩阵Ei和接入阻抗矩阵Zi，分别为：Si＝[Si(1)..Si(k)..Si(M)](6)Ei＝[Ei(1)*..Ei(k)*..Ei(M)*](7)Zi＝[Zi(1)..Zi(k)..Zi(M)](8)其中，M为节点i的常规电源和分布式电源的和，M≥0；Si(k)表示节点i的第k个接入电源的功率，Si(k)中有功功率Pi(k)采用正负值区分常规电源和分布式电源，若Pi(k)>0表示为常规电源，若Pi(k)<0表示为分布式电源；Ei(k)*表示节点i的第k个接入电源的端口电压，Zi(k)表示节点i的第k个接入电源的等效阻抗。6.根据权利要求5所述的基于配电网故障的分布式电源接入容量控制方法，其特征在于，采用复合序网分析故障短路电流，节点i的接入正序阻抗矩阵Zi1、负序阻抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆，于光远，秦昌龙，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司济南供电公司，
类型：发明
国别省市：山东,37