含逆变型分布式电源小电阻接地系统的接地故障分析方法技术方案

本发明专利技术公开了一种含逆变型分布式电源小电阻接地系统的接地故障分析方法，所述方法首先计算小电阻接地系统正常运行时的公共联结点PCC的电压幅值，再建立发生接地故障时的回路电流方程组，结合公共联结点PCC电压与逆变型分布式电源输出电流的非线性关系，利用高斯迭代法对方程组进行求解，从而实现含逆变型分布式电源小电阻接地系统的接地故障分析。与现有技术相比，本发明专利技术计及了逆变型分布式电源的低电压穿越能力与逆变器控制策略，提高了故障分析的准确性，在工程实践中具有很强的实用性。

【技术实现步骤摘要】
含逆变型分布式电源小电阻接地系统的接地故障分析方法
本专利技术涉及电力系统故障分析领域，具体涉及一种含逆变型分布式电源小电阻接地系统的接地故障分析方法。
技术介绍
为了应对化石能源危机和缓解环境压力，以光伏发电和风力发电为代表的分布式发电技术在我国得到了大力发展，尤其是逆变型分布式电源(InverterInterfaceDistributionGenerator，IIDG)在电网中的接入日渐广泛。IIDG是通过逆变器实现并网，其输出特性主要由逆变器的控制策略决定，具有较强的非线性；而且并网规定要求IIDG应具有低电压穿越能力，即在电网发生故障后，故障相的电压跌落时，IIDG能够优先输出无功以支撑起电网电压。IIDG复杂的故障输出特性改变了配电网的短路电流分布，将可能造成传统配电网继电保护无法正确动作。目前我国配电网大量采用中性点经消弧线圈接地方式。由于土地资源的紧缺以及对供电可靠性要求的提高，地下电缆输电被我国很多大中型城市所采用。电缆线路因具有较大的对地电容，以至于消弧线圈接地方式很难满足迅速增长的补偿容量需求，容易造成欠补偿、过电压等危险。由于小电阻接地系统具有较强的故障排除能力，能够有效地抑制过电压，越来越多的大型城市开始采用小电阻接地方式。小电阻接地系统发生接地故障时故障相会出现较大的压降，在低电压穿越期间IIDG将输出较大的故障电流，极大地改变了馈线零序电流分布，因此IIDG对于小电阻接地系统馈线零序电流保护的影响不可忽略。但是，目前IIDG在小电阻接地系统中的应用尚缺乏完善的理论和经验指导，含IIDG小电阻接地系统的故障分析成为了亟待研究的课题。传统的接地故障分析方法是通过列写回路电流或节点电压方程求出各节点电压及注入电流，并在此基础上求解零序电流。但由于IIDG的故障输出特性复杂，输出电流与公共联结点(PointofCommonCoupling，PCC)电压呈非线性关系，因此无法通过线性变换的方法直接求解回路电流方程。并且当电网发生不对称故障时，如果采取普通的控制策略，IIDG将输出负序电流，这不仅会影响逆变器的性能，还会加剧电网的不对称程度，不利于故障的恢复。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，提供了一种计及IIDG低电压穿越能力与消除负序电流控制策略的小电阻接地系统接地故障分析方法，所述方法通过高斯迭代法对回路电流方程进行求解，即以回路电流方程作为迭代方程，IIDG输出电流与PCC电压的关系式作为修正方程，经过数次迭代修正后得到各节点电压和注入电流；同时，本IIDG控制系统采用消除负序电流的控制策略，即把PCC正序电压作为参考，并将IIDG的负序电流参考值设为0，使得IIDG输出电流仅含正序分量。所述方法提高了故障分析的准确性，在工程实践中具有很强的实用性。本专利技术的目的可以通过如下技术方案实现：一种含逆变型分布式电源小电阻接地系统的接地故障分析方法，所述方法包括以下步骤：S1、计算小电阻接地系统正常运行时的公共联结点PCC的电压幅值UPCC.0；S2、根据正序等效定则，建立小电阻接地系统发生接地故障时的复合序网、负序序网和零序序网；S3、利用负序序网和零序序网计算附加阻抗ZΔ，再利用复合序网列写故障时的回路电流方程：其中k为当前迭代次数，Z′为故障时的回路电流方程对应的阻抗矩阵，表示接地故障时小电阻接地系统中各个节点的正序电压，其中为小电阻接地系统的电源电压，为故障点的正序电压，为接地故障时PCC结点的正序电压，m表示PCC结点的序号；表示接地故障时小电阻接地系统中各个节点的注入电流，其中为流经电源侧母线的馈线正序电流，为流经故障点的正序电流，为接地故障时分布式电源注入PCC结点的电流；由于和呈非线性关系，该回路电流方程无法通过线性变换直接求解，此处通过高斯迭代法进行求解，令该回路电流方程作为迭代方程，并利用逆变型分布式电源输出电流和PCC结点电压的关系式作为修正方程：式中，i表示逆变型分布式电源对应的序号；IDGd.f和IDGq.f分别表示接地故障时逆变型分布式电源输出的有功电流和无功电流，Imax为逆变型分布式电源所能输出的最大故障电流幅值；Pref和Qref分别表示逆变型分布式电源正常运行时输出的有功功率和无功功率，Kb表示无功比例支撑系数，δ表示PCC结点电压相量和电源电压相量的夹角；S4、将正常运行时各个节点的电压和注入电流作为迭代初值，并开始迭代和修正；S5、每完成一次迭代修正后，判断是否满足收敛判据若满足，则结束迭代；若不满足，迭代次数k加1，然后进行下一次迭代；S6、迭代完成后，利用所得的各电气量以及小电阻接地系统发生接地故障时故障点各序电流电压之间的关系，即可求得流经母线处的馈线零序电流。进一步地，所述步骤S1具体包括以下步骤：S11、根据正常运行时小电阻接地系统等值图得到正常运行时的回路电流方程：其中，Z表示正常运行时的回路电流方程对应的阻抗矩阵，表示正常运行时小电阻接地系统中各个节点的正序电压，为正常运行时PCC结点的正序电压，表示正常运行时小电阻接地系统中各个节点的注入电流，其中为正常运行时分布式电源注入PCC结点的电流，这里能够取各逆变型分布式电源的额定电流；S12、根据回路电流方程求得然后取绝对值得到小电阻接地系统正常运行时的公共联结点PCC的电压幅值UPCCi.0。进一步地，步骤S3中设置逆变型分布式电源正常运行时输出的无功功率Qref为0。进一步地，受到逆变器容量的影响，逆变型分布式电源的故障输出电流最多能够达到额定电流的两倍。进一步地，为了消除负序分量带来的影响，逆变型分布式电源采取消除负序的控制策略，即把PCC电压正序分量作为参考值，从而只输出正序电流。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本专利技术通过计及IIDG低电压穿越能力与控制策略，建立了新的IIDG故障等值模型，能更加真实地反映IIDG的故障电流特性；在此基础上建立新的小电阻接地系统接地故障分析模型，提高了故障分析的准确性，为含IIDG小电阻接地系统的设备选型与保护整定等方面提供了科学的依据，在工程实践中具有很强的实用性。附图说明图1为本专利技术实施例的小电阻接地系统图。图2为本专利技术实施例含逆变型分布式电源小电阻接地系统接地故障分析方法的流程图。图3(a)为本专利技术实施例小电阻接地系统的复合序网图，图3(b)为本专利技术实施例小电阻接地系统的负序序网图，图3(c)为本专利技术实施例小电阻接地系统的零序序网图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例：本实施例以图1的小电阻接地系统为例，提供了一种含逆变型分布式电源小电阻接地系统的接地故障分析方法，所述方法的流程图如图2所示，包括以下步骤：S1、计算小电阻接地系统正常运行时的公共联结点PCC的电压幅值UPCC.0；具体包括以下步骤：S11、根据正常运行时小电阻接地系统等值图得到正常运行时的回路电流方程：其中，Z表示正常运行时的回路电流方程对应的阻抗矩阵，本实施例中正常运行时的回路电流方程为：其中为小电阻接地系统的正序等值阻抗；和分别为PCC1上游线路L1正序阻抗和PCC1下游线路L2正序阻抗；为负荷正序等值阻抗；表示系统等值电势，和分别为正常运行时PCC1和PCC2的电压；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含逆变型分布式电源小电阻接地系统的接地故障分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、计算小电阻接地系统正常运行时的公共联结点PCC的电压幅值UPCC.0；S2、根据正序等效定则，建立小电阻接地系统发生接地故障时的复合序网、负序序网和零序序网；S3、利用负序序网和零序序网计算附加阻抗ZΔ，再利用复合序网列写故障时的回路电流方程：

【技术特征摘要】
1.一种含逆变型分布式电源小电阻接地系统的接地故障分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、计算小电阻接地系统正常运行时的公共联结点PCC的电压幅值UPCC.0；S2、根据正序等效定则，建立小电阻接地系统发生接地故障时的复合序网、负序序网和零序序网；S3、利用负序序网和零序序网计算附加阻抗ZΔ，再利用复合序网列写故障时的回路电流方程：其中k为当前迭代次数，Z′为故障时的回路电流方程对应的阻抗矩阵，表示接地故障时小电阻接地系统中各个节点的正序电压，其中为小电阻接地系统的电源电压，为故障点的正序电压，为接地故障时PCC结点的正序电压，m表示PCC结点的序号；表示接地故障时小电阻接地系统中各个节点的注入电流，其中为流经电源侧母线的馈线正序电流，为流经故障点的正序电流，为接地故障时分布式电源注入PCC结点的电流；由于和呈非线性关系，该回路电流方程无法通过线性变换直接求解，此处通过高斯迭代法进行求解，令该回路电流方程作为迭代方程，并利用逆变型分布式电源输出电流和PCC结点电压的关系式作为修正方程：式中，i表示逆变型分布式电源对应的序号；IDGd.f和IDGq.f分别表示接地故障时逆变型分布式电源输出的有功电流和无功电流，I...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾德辉，王钢，杨伟涛，梁远升，李海锋，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44