一种变压器中性点故障电压的分析方法技术

本发明专利技术公开了一种变压器中性点故障电压的分析方法，首先对含分布式光伏电源接入配电网发生单相接地故障的边界条件进行序网分析；再根据保护动作情况得到新的故障边界条件，并在此基础上得到保护动作后主变中性点电压偏移的解析方程及其影响因素；然后根据分布式光伏电源在短时内脱网的输出特性，得到主变中性点电压与本地负荷以及光伏电源输出功率的关系；再将采集到的分布式光伏电源典型日输出功率曲线和本地负载功率需求曲线进行比较，并在此基础上求得不同时刻故障后主变中性点电压的偏移程度。该方法适用于含分布式光伏配网新场景下的主变间隙保护配置分析，且不受其他运行条件和线路特征数据的限制，方法操作简单、实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种变压器中性点故障电压的分析方法
本专利技术涉及电力系统分析
，尤其涉及一种变压器中性点故障电压的分析方法。
技术介绍
目前，分布式光伏的迅速发展，有利于缓解我国能源与负荷需求的矛盾，但是光伏等分布式电源的接入改变了配电网的结构，使得配网网架结构由单电源辐射状网络变为双电源、甚至多电源的复杂拓扑结构，对电网系统故障特性及其继电保护带来的影响日益突出。受地域限制，我国不少地区大力发展分布式光伏，经10kV汇集后接入110kV变电站。传统无源配电网发生不对称接地故障后，上级线路保护正确动作，主变中性点偏移电压消失，不会带来绝缘威胁，因此大部分现有变电站已经取消主变的间隙保护。但当变压器低压侧存在分布式光伏接入时，其持续提供的故障电流可能会进一步抬高主变中性点偏移电压，对中性点的绝缘造成威胁，原有变压器中性点零序过电压保护及放电间隙的相关配置将受到影响。现有技术中关于分布式电源对继电保护影响的研究主要针对配电网线路保护的影响，分布式光伏电源接入对变压器中性点电压抬高及间隙保护配置等困扰现场运行问题有待深入研究，现有技术中未能给出含分布式光伏接入配网变电站主变中性点电压的位移程度以及其与本地负载和分布式光伏容量的定量关系。由于越来越多的地区存在包括光伏在内的分布式电源接入110kV变电站，为此有必要深入研究考虑了分布式光伏电源接入的变压器中性点故障电压分析方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种变压器中性点故障电压的分析方法，该方法适用于含分布式光伏配网新场景下的主变间隙保护配置分析，且不受其他运行条件和线路特征数据的限制，方法操作简单、实用性强。一种变压器中性点故障电压的分析方法，所述方法包括：步骤1、对含分布式光伏电源接入配电网发生单相接地故障的边界条件进行序网分析，得到含分布式光伏电源接地的故障电流及两侧线路的保护动作情况；步骤2、根据保护动作情况得到新的故障边界条件，并在此基础上得到保护动作后主变中性点电压偏移的解析方程及其影响因素；步骤3、根据分布式光伏电源在短时内脱网的输出特性，得到主变中性点电压与本地负荷以及光伏电源输出功率的关系；步骤4、将采集到的分布式光伏电源典型日输出功率曲线和本地负载功率需求曲线进行比较，求取不同时刻的匹配程度，并在此基础上求得不同时刻故障后主变中性点电压的偏移程度。在所述步骤1中，对含分布式光伏电源接入配电网发生单相接地故障的边界条件进行序网分析的过程为：首先针对联络线近变电站侧发生单相接地故障的边界条件确定含分布式光伏电源接入的复合序网；根据所确定的复合序网利用叠加定理分别求取联络线两侧线路保护的检测电流，判断保护动作情况，具体包括：当仅考虑系统侧电源作用时，故障点正序故障电流i′f为系统等效电源Es及联络线等效阻抗ZAB的函数，联络线近系统侧保护得以检测到明显的故障电流；当仅考虑分布式光伏电源作用时，故障点正序故障电流i″f为光伏故障条件下输出电流及本地负荷、线路等效阻抗的函数。在所述步骤2中，首先根据保护动作情况得到新的故障边界条件，确定保护动作后的复合序网；由此得到主变中性点电压UN0为本地负载等效阻抗ZLoad和光伏输出电流IDG(1)的函数，具体表示为：UN0＝ZLoadIDG(1)。在所述步骤3中，分布式光伏电源与本地负荷不同匹配度条件下发生单相接地故障且保护动作后的光伏输出电流表示为：令k＝PPV/PLoad，表示断网后本地负荷和光伏容量的匹配程度；其中，PLoad表示本地负荷，PPV表示光伏电源输出功率；最终得到主变中性点电压与本地负荷以及光伏电源输出功率的关系为：在所述步骤4中，首先采集含分布式光伏电源配网在典型日的本地负荷功率需求曲线和光伏电源输出功率曲线，并进行标幺化处理，得到不同时刻两者之间的匹配程度；根据所得到的主变中性点电压与本地负荷以及光伏电源输出功率的关系，得到不同时刻发生故障保护动作后的偏移电压程度曲线。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，上述方法适用于含分布式光伏配网新场景下的主变间隙保护配置分析，同时仅通过本地负荷需求曲线和光伏输出功率曲线就可以得到中性点电压偏移程度，不受其他运行条件和线路特征数据的限制，方法操作简单、实用性强。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例所提供的变压器中性点故障电压的分析方法流程示意图；图2为本专利技术所举实例含分布式光伏接入配电网的结构示意图；图3为本专利技术所举实例单相接地故障复合序网等值示意图；图4为本专利技术所举实例中保护动作后复合序网等值示意图；图5为本专利技术实施例所求取的中性点偏移电压与匹配度关系示意图；图6为本专利技术所举实例故障点电流的仿真结果示意图；图7为本专利技术所举实例不同条件下不同故障阶段电压情况仿真结果示意图；图8为本专利技术所举实例中典型日光伏电源有功出力的曲线示意图；图9为本专利技术所举实例中本地负载有功需求的曲线示意图；图10为本专利技术所举实例中求取典型日不同时刻故障中性点电压曲线示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术实施例所述分析方法的对象为分布式光伏接入后对配网110kV变电站非直接接地运行方式下的主变压器中性点电压；考虑到变电站并网联络线较短，线路电纳影响可以忽略不计，分析等效时采用短线路RL模型；同时采用正序控制策略的分布式光伏电源，将其模型等效为仅输出正序电流的恒流源。下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本专利技术实施例所提供的变压器中性点故障电压的分析方法流程示意图，所述方法包括：步骤1、对含分布式光伏电源接入配电网发生单相接地故障的边界条件进行序网分析，得到含分布式光伏电源接地的故障电流及两侧线路的保护动作情况；在该步骤中，首先针对联络线近变电站侧发生单相接地故障的边界条件确定含分布式光伏电源接入的复合序网；然后根据所确定的复合序网利用叠加定理分别求取联络线两侧线路保护的检测电流，判断保护动作情况，具体包括：当仅考虑系统侧电源作用时，故障点正序故障电流i′f为系统等效电源Es及联络线等效阻抗ZAB的函数，联络线近系统侧保护得以检测到明显的故障电流，为正确动作；当仅考虑分布式光伏电源作用时，故障点正序故障电流i″f为光伏故障条件下输出电流及本地负荷、线路等效阻抗的函数；另外，由于10kV侧光伏电源归算至110kV母线侧的阻抗较大且由于光伏发电的控制策略特点，使得光伏电源提供的故障电流较小，近变电站侧保护的启动元件可能检测不到故障电流，因此近变电站侧保护可能拒动。步骤2、根据保护动作情况得到新的故障边界条件，并在此基础上得到保护动作后主变中性点电压偏移的解析方程及其影响因素；在该步骤中，首先根据保护动作情况得到新的故障边界条件，确定保护动作后的复合序网；由于主变中性点不接地，加上此时线路保护动作，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压器中性点故障电压的分析方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、对含分布式光伏电源接入配电网发生单相接地故障的边界条件进行序网分析，得到含分布式光伏电源接地的故障电流及两侧线路的保护动作情况；步骤2、根据保护动作情况得到新的故障边界条件，并在此基础上得到保护动作后主变中性点电压偏移的解析方程及其影响因素；步骤3、根据分布式光伏电源在短时内脱网的输出特性，得到主变中性点电压与本地负荷以及光伏电源输出功率的关系；步骤4、将采集到的分布式光伏电源典型日输出功率曲线和本地负载功率需求曲线进行比较，求取不同时刻的匹配程度，并在此基础上求得不同时刻故障后主变中性点电压的偏移程度。

【技术特征摘要】
1.一种变压器中性点故障电压的分析方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、对含分布式光伏电源接入配电网发生单相接地故障的边界条件进行序网分析，得到含分布式光伏电源接地的故障电流及两侧线路的保护动作情况；步骤2、根据保护动作情况得到新的故障边界条件，并在此基础上得到保护动作后主变中性点电压偏移的解析方程及其影响因素；步骤3、根据分布式光伏电源在短时内脱网的输出特性，得到主变中性点电压与本地负荷以及光伏电源输出功率的关系；步骤4、将采集到的分布式光伏电源典型日输出功率曲线和本地负载功率需求曲线进行比较，求取不同时刻的匹配程度，并在此基础上求得不同时刻故障后主变中性点电压的偏移程度。2.根据权利要求1所述变压器中性点故障电压的分析方法，其特征在于，在所述步骤1中，对含分布式光伏电源接入配电网发生单相接地故障的边界条件进行序网分析的过程为：首先针对联络线近变电站侧发生单相接地故障的边界条件确定含分布式光伏电源接入的复合序网；根据所确定的复合序网利用叠加定理分别求取联络线两侧线路保护的检测电流，判断保护动作情况，具体包括：当仅考虑系统侧电源作用时，故障点正序故障电流i′f为系统等效电源Es及联络线等效阻抗ZAB的函数，联络线近系统侧保护得以检测到明显的故障电流；当仅考虑分布式光伏电源作用时，故障点正序故障电流i″f为光伏故障条件下输出电流及本地负荷、线路等效阻抗的函数。3.根据权利要求1所述变压...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾科，汪执雅，戴明，毕天姝，宣振文，李论，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11