一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法技术

本发明专利技术公开了一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，包括以下步骤：一、敏感负荷选择及电压暂降阈值确定：从待安装故障限流器的电网中选择需缓解电压暂降的敏感负荷，再对所选择敏感负荷的电压暂降阈值Uthre进行确定；二、敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵获取：获取电网发生三相短路故障时敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵；三、敏感负荷电压暂降凹陷域矩阵获取；四、敏感负荷电压暂降凹陷域获取；五、故障限流器安装支路确定；六、故障限流器安装支路的故障限流器电抗值确定。本发明专利技术方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，能对电网中的故障限流器安装支路及所安装故障限流器的电抗值进行简便、快速确定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电网电压控制
，尤其是涉及一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法。
技术介绍
近年来，随着电力电子设备的使用增多，用电负荷对电压暂降越来越敏感，电压暂降已成为用户投诉最多的电能质量问题之一。电网中敏感负荷受电压暂降的影响造成的经济损失更是无法估量。经分析，短路故障是造成电压暂降的主要原因，如何缓解敏感负荷受电压暂降造成的影响和危害具有重要的现实意义。故障限流器在限制短路电流的同时可以缓解电压暂降，因此能缓解电压暂降的故障限流器在电网中的安装位置及参数的确定等问题具有重要的研究价值。故障限流器(fault current limiter，简称FCL)作为限制短路电流的一种措施，目前多数文献主要研究的是故障限流器使用在最大短路电流接近或超过断路器的最大开断能力的情况下如何限制短路电流，以及故障限流器自身结构的研制方面。而研究故障限流器在治理和缓解电压暂降方面的文献很少，张天凤、李鹏和何增科发表的《一种新型故障电流限制器的原理研究》一文中提出一种新型的基于集成门极换流晶闸管IGCT的故障电流限流器，仿真分析了故障限流器安装在馈电线路、发电机-主变压器支路和母线联络线时的限流情况，验证了安装故障限流器可有效地改善电网在故障期间的母线电压暂降问题。赵中原发表发表的《固态限流器对电力系统瞬间电压跌落的影响》一文中提出利用耦合式三相固态限流器，对辐射状和环形网两种典型电网系统模型发生故障情况进行了仿真分析，验证了固态故障限流器的应用能够有效抑制短路故障引发的系统瞬间电压暂降。虽然上述两个文献均验证了采用故障限流器能抑制电压暂降，但都没有讨论从治理电压暂降方面如何选取故障限流器的安装位置。刘凯、陈红坤、林军等发表的文献《故障限流器在电力系统中应用研究现状》、金庆忍、陈红坤与杨志平发表的文献《故障限流器在电力系统中安装位置综述》和洪健山、关永刚和徐国政发表的文献《大电网中故障限流器安装位置的选择及参数计算》中，均讨论了故障限流器的安装地点，但并没有结合治理电压暂降进行讨论，并且也未给出具体的安装方案且参数确定方案。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，能对电网中的故障限流器安装支路及所安装故障限流器的电抗值进行简便、快速确定。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、敏感负荷选择及电压暂降阈值确定：从待安装故障限流器的电网中选择需缓解电压暂降的敏感负荷，再对所选择敏感负荷的电压暂降阈值Uthre进行确定；步骤二、敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵获取：获取步骤一中所述电网各母线发生三相短路故障时敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵其中，i为正整数且i＝1、2、…、n，n为所述电网中的母线总数量，i为所述电网中母线的编号；所述敏感负荷接入点为步骤一中所选择敏感负荷在所述电网中的接入母线，j为所选择敏感负荷在所述电网中接入母线的编号，j为正整数且1≤j≤n；uij表示编号为i的母线发生三相短路故障时编号为j的母线的三相电压暂降值；步骤三、敏感负荷电压暂降凹陷域矩阵获取：根据步骤二中所述敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵Uj，并结合步骤一中所述电压暂降阈值Uthre，获取所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域矩阵其中，xij＝0或1；对xij的取值进行确定时，当uij中至少一相电压暂降值低于Uthre时，xij＝1；否则，xij＝0；xij＝1表示编号为i的母线发生三相短路故障时编号为j的母线发生电压暂降；步骤四、敏感负荷电压暂降凹陷域获取：根据步骤三中所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域矩阵Xj，获取所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域；所述电压暂降凹陷域为所选择敏感负荷的故障母线集合，所述故障母线集合中包括所述电网中所选择敏感负荷的所有故障母线；所述故障母线集合中所述故障母线的数量记作N，其中N为正整数，1≤N≤n；判断编号为i的母线是否为所选择敏感负荷的故障母线时，根据所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域矩阵Xj中的xij进行判断，且当xij＝1时，判断为编号为i的母线为所选择敏感负荷的故障母线；步骤五、故障限流器安装支路确定：对步骤一中所述电网的各支路分别进行关联性判断，并根据关联性判断结果，找出所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路；其中，对步骤一中所述电网的任一个所述支路进行关联性判断时，包括以下步骤：步骤501、根据步骤四中所述电压暂降凹陷域，获取当前所判断支路上安装电抗值为X0的故障限流器后所述敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵其中，h为正整数且h＝1、2、…、N，h为所述电压暂降凹陷域中故障母线的编号；u'hj表示在当前所判断支路上安装电抗值为X0的故障限流器后编号为h的故障母线发生三相短路故障时编号为j的母线的三相电压暂降值；其中，X0为当前所判断支路上所安装故障限流器的电抗上限值且X0为标么值，X0＝8～12；步骤502、对步骤501中所述母线电压暂降矩阵U'j中的各数据分别进行阈值判断，并根据阈值判断结果，对当前所判断支路是否为关联支路进行判断：当判断得出所述母线电压暂降矩阵U'j中的所有数据均低于Uthre时，判断为当前所判断支路为非关联支路；否则，判断为当前所判断支路为关联支路，并对该关联支路上所安装故障限流器的电抗上限值进行记录；该关联支路上所安装故障限流器的电抗上限值为步骤501中当前所判断支路上所安装故障限流器的电抗上限值X0；其中，对所述母线电压暂降矩阵U'j中的u'hj进行阈值判断时，将u'hj与Uthre进行差值比较：当u'hj中至少一相电压暂降值低于Uthre时，判断为u'hj低于Uthre；否则，判断为当前所判断支路是编号为h的故障母线的关联支路；步骤503、按照步骤501至步骤502中所述的方法，对所述电网的下一个所述支路进行关联性判断；步骤504、多次重复步骤503，直至找出所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路；步骤504中找出的所有关联支路均为故障限流器安装支路，所述故障限流器安装支路为所述电网中需安装故障限位器的支路；步骤六、故障限流器安装支路的故障限流器电抗值确定：对步骤五中所有故障限流器安装支路上所安装故障限位器的电抗值分别进行确定；其中，对任一个所述故障限流器安装支路上所安装故障限位器的电抗值Xd进行确定时，采用二分法对电抗值Xd进行确定；Xd∈[0,X0d]，X0d为该故障限流器安装支路上所安装故障限流器的电抗上限值，X0d为标么值且X0d＝8～12。上述一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其特征是：步骤502中判断为当前所判断支路是编号为h的故障母线的关联支路后，还需将步骤四中所述电压暂降凹陷域内编号为h的故障母线标记为已找到关联支路的故障母线，并记录编号为h的故障母线为当前所判断支路关联的母线。上述一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其特征是：步骤一中所选择敏感负荷为所述电网中因电压发生变动或者突然变化将导致不能正常工作或者功能下降的负荷，所选择敏感负荷的电压暂降阈值Uthre为使所选择敏感负荷不能正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、敏感负荷选择及电压暂降阈值确定：从待安装故障限流器的电网中选择需缓解电压暂降的敏感负荷，再对所选择敏感负荷的电压暂降阈值Uthre进行确定；步骤二、敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵获取：获取步骤一中所述电网各母线发生三相短路故障时敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵其中，i为正整数且i＝1、2、…、n，n为所述电网中的母线总数量，i为所述电网中母线的编号；所述敏感负荷接入点为步骤一中所选择敏感负荷在所述电网中的接入母线，j为所选择敏感负荷在所述电网中接入母线的编号，j为正整数且1≤j≤n；uij表示编号为i的母线发生三相短路故障时编号为j的母线的三相电压暂降值；步骤三、敏感负荷电压暂降凹陷域矩阵获取：根据步骤二中所述敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵Uj，并结合步骤一中所述电压暂降阈值Uthre，获取所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域矩阵其中，xij＝0或1；对xij的取值进行确定时，当uij中至少一相电压暂降值低于Uthre时，xij＝1；否则，xij＝0；xij＝1表示编号为i的母线发生三相短路故障时编号为j的母线发生电压暂降；步骤四、敏感负荷电压暂降凹陷域获取：根据步骤三中所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域矩阵Xj，获取所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域；所述电压暂降凹陷域为所选择敏感负荷的故障母线集合，所述故障母线集合中包括所述电网中所选择敏感负荷的所有故障母线；所述故障母线集合中所述故障母线的数量记作N，其中N为正整数，1≤N≤n；判断编号为i的母线是否为所选择敏感负荷的故障母线时，根据所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域矩阵Xj中的xij进行判断，且当xij＝1时，判断为编号为i的母线为所选择敏感负荷的故障母线；步骤五、故障限流器安装支路确定：对步骤一中所述电网的各支路分别进行关联性判断，并根据关联性判断结果，找出所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路；其中，对步骤一中所述电网的任一个所述支路进行关联性判断时，包括以下步骤：步骤501、根据步骤四中所述电压暂降凹陷域，获取当前所判断支路上安装电抗值为X0的故障限流器后所述敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵其中，h为正整数且h＝1、2、…、N，h为所述电压暂降凹陷域中故障母线的编号；u'hj表示在当前所判断支路上安装电抗值为X0的故障限流器后编号为h的故障母线发生三相短路故障时编号为j的母线的三相电压暂降值；其中，X0为当前所判断支路上所安装故障限流器的电抗上限值且X0为标么值，X0＝8～12；步骤502、对步骤501中所述母线电压暂降矩阵U'j中的各数据分别进行阈值判断，并根据阈值判断结果，对当前所判断支路是否为关联支路进行判断：当判断得出所述母线电压暂降矩阵U'j中的所有数据均低于Uthre时，判断为当前所判断支路为非关联支路；否则，判断为当前所判断支路为关联支路，并对该关联支路上所安装故障限流器的电抗上限值进行记录；该关联支路上所安装故障限流器的电抗上限值为步骤501中当前所判断支路上所安装故障限流器的电抗上限值X0；其中，对所述母线电压暂降矩阵U'j中的u'hj进行阈值判断时，将u'hj与Uthre进行差值比较：当u'hj中至少一相电压暂降值低于Uthre时，判断为u'hj低于Uthre；否则，判断为当前所判断支路是编号为h的故障母线的关联支路；步骤503、按照步骤501至步骤502中所述的方法，对所述电网的下一个所述支路进行关联性判断；步骤504、多次重复步骤503，直至找出所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路；步骤504中找出的所有关联支路均为故障限流器安装支路，所述故障限流器安装支路为所述电网中需安装故障限位器的支路；步骤六、故障限流器安装支路的故障限流器电抗值确定：对步骤五中所有故障限流器安装支路上所安装故障限位器的电抗值分别进行确定；其中，对任一个所述故障限流器安装支路上所安装故障限位器的电抗值Xd进行确定时，采用二分法对电抗值Xd进行确定；Xd∈[0,X0d]，X0d为该故障限流器安装支路上所安装故障限流器的电抗上限值，X0d为标么值且X0d＝8～12。...

【技术特征摘要】
1.一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、敏感负荷选择及电压暂降阈值确定：从待安装故障限流器的电网中选择需缓解电压暂降的敏感负荷，再对所选择敏感负荷的电压暂降阈值Uthre进行确定；步骤二、敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵获取：获取步骤一中所述电网各母线发生三相短路故障时敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵其中，i为正整数且i＝1、2、…、n，n为所述电网中的母线总数量，i为所述电网中母线的编号；所述敏感负荷接入点为步骤一中所选择敏感负荷在所述电网中的接入母线，j为所选择敏感负荷在所述电网中接入母线的编号，j为正整数且1≤j≤n；uij表示编号为i的母线发生三相短路故障时编号为j的母线的三相电压暂降值；步骤三、敏感负荷电压暂降凹陷域矩阵获取：根据步骤二中所述敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵Uj，并结合步骤一中所述电压暂降阈值Uthre，获取所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域矩阵其中，xij＝0或1；对xij的取值进行确定时，当uij中至少一相电压暂降值低于Uthre时，xij＝1；否则，xij＝0；xij＝1表示编号为i的母线发生三相短路故障时编号为j的母线发生电压暂降；步骤四、敏感负荷电压暂降凹陷域获取：根据步骤三中所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域矩阵Xj，获取所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域；所述电压暂降凹陷域为所选择敏感负荷的故障母线集合，所述故障母线集合中包括所述电网中所选择敏感负荷的所有故障母线；所述故障母线集合中所述故障母线的数量记作N，其中N为正整数，1≤N≤n；判断编号为i的母线是否为所选择敏感负荷的故障母线时，根据所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域矩阵Xj中的xij进行判断，且当xij＝1时，判断为编号为i的母线为所选择敏感负荷的故障母线；步骤五、故障限流器安装支路确定：对步骤一中所述电网的各支路分别进行关联性判断，并根据关联性判断结果，找出所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路；其中，对步骤一中所述电网的任一个所述支路进行关联性判断时，包括以下步骤：步骤501、根据步骤四中所述电压暂降凹陷域，获取当前所判断支路上安装电抗值为X0的故障限流器后所述敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵其中，h为正整数且h＝1、2、…、N，h为所述电压暂降凹陷域中故障母线的编号；u'hj表示在当前所判断支路上安装电抗值为X0的故障限流器后编号为h的故障母线发生三相短路故障时编号为j的母线的三相电压暂降值；其中，X0为当前所判断支路上所安装故障限流器的电抗上限值且X0为标么值，X0＝8～12；步骤502、对步骤501中所述母线电压暂降矩阵U'j中的各数据分别进行阈值判断，并根据阈值判断结果，对当前所判断支路是否为关联支路进行判断：当判断得出所述母线电压暂降矩阵U'j中的所有数据均低于Uthre时，判断为当前所判断支路为非关联支路；否则，判断为当前所判断支路为关联支路，并对该关联支路上所安装故障限流器的电抗上限值进行记录；该关联支路上所安装故障限流器的电抗上限值为步骤501中当前所判断支路上所安装故障限流器的电抗上限值X0；其中，对所述母线电压暂降矩阵U'j中的u'hj进行阈值判断时，将u'hj与Uthre进行差值比较：当u'hj中至少一相电压暂降值低于Uthre时，判断为u'hj低于Uthre；否则，判断为当前所判断支路是编号为h的故障母线的关联支路；步骤503、按照步骤501至步骤502中所述的方法，对所述电网的下一个所述支路进行关联性判断；步骤504、多次重复步骤503，直至找出所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路；步骤504中找出的所有关联支路均为故障限流器安装支路，所述故障限流器安装支路为所述电网中需安装故障限位器的支路；步骤六、故障限流器安装支路的故障限流器电抗值确定：对步骤五中所有故障限流器安装支路上所安装故障限位器的电抗值分别进行确定；其中，对任一个所述故障限流器安装支路上所安装故障限位器的电抗值Xd进行确定时，采用二分法对电抗值Xd进行确定；Xd∈[0,X0d]，X0d为该故障限流器安装支路上所安装故障限流器的电抗上限值，X0d为标么值且X0d＝8～12。2.按照权利要求1所述的一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其特征在于：步骤502中判断为当前所判断支路是编号为h的故障母线的关联支路后，还需将步骤四中所述电压暂降凹陷域内编号为h的故障母线标记为已找到关联支路的故障母线，并记录编号为h的故障母线为当前所判断支路关联的母线。3.按照权利要求1或2所述的一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其特征在于：步骤一中所选择敏感负荷为所述电网中因电压发生变动或者突然变化将导致不能正常工作或者功能下降的负荷，所选择敏感负荷的电压暂降阈值Uthre为使所选择敏感负荷不能正常工作时或功能下降时的最大电压暂降值。4.按照权利要求1或2所述的一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其特征在于：步骤五中进行故障限流器安装支路确定之前，先按照距离所述敏感负荷接入点的远近程度对所述电网的所有支路进行分层划分，并将所述电网的所有支路由上至下分别划分至多个支路分层中；其中，按照距离所述敏感负荷接入点的远近程度对所述电网的所有支路进行分层划分时，过程如下：步骤A1、第一支路分层划分：将所述电网中端点为编号j的母线的所有支路，划分至第一支路分层；步骤A2、下一个支路分层划分：将所述电网中与上一个支路分层内的各支路连接的所有支路，划分至下一个支路分层；步骤A3、一次或多次重复步骤A2，直至完成所述电网中所有支路的分层划分过程；步骤五中对所述电网的各支路分别进行关联性判断时，过程如下：步骤B1、第一支路分层关联性判断：对所述第一支路分层内的各支路分别进行关联性判断；对所述第一支路分层内的任一个所述支路进行关联性判断后，均对此时所述电压暂降凹陷域内所有故障母线是否均找到关联支路进行判断：当此时所述电压暂降凹陷域内所有故障母线均找到关联支路时，完成故障限流器安装支路确定过程，且找出的所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路均为故障限流器安装支路；否则，对所述第一支路分层内的下一个所述支路进行关联性判断；并且，当所述第一支路分层内的所有支路均完成关联性判断且所述电压暂降凹陷域内存在至少一个所述故障母线未找到关联支路时，进入步骤B2；步骤B2、下一个支路分层关联性...

【专利技术属性】
技术研发人员：马莉，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61