多用途智能配电网仿真系统及仿真方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多用途智能配电网仿真系统及仿真方法，包括电源模块，所述电源模块中包括模拟电网，光伏发电或风力发电或储能单元；开关设备，所述开关设备包括联络开关，断路器和开关柜；在线监测模块，所述在线监测模块包括故障模拟器，负荷元件和电力监测设备；所述故障模拟器包括接地故障模拟器和相间短路故障模拟器；所述负荷元件包括电力电缆，架空线路，电动机、电感器和电容器；所述电力监测设备包括模拟电力监测设备、保护装置、电能质量分析装置。本发明专利技术可直接为电网运行安全评价提供必要判据适用于智能配电网故障仿真、保护验证、自愈重构模拟的情况。

【技术实现步骤摘要】
多用途智能配电网仿真系统及仿真方法
本专利技术涉及配电网的安全分析与评价领域，特别涉及一种多用途智能配电网仿真系统及仿真方法。
技术介绍
智能电网是将信息技术、通信技术、计算机技术和原有的输、配电基础设施高度集成而形成的新型电网，是未来电网的发展趋势，具有安全、自愈、兼容、互动、清洁、高效、优质等特征，配电环节与用户关系最为紧密且电力系统故障绝大多数发生在配电网对电力系统整体效能以及用户供电质量的影响最为直接。智能配电网作为未来配电网的发展方向，可以友好容纳大量可再生分布式电源、微电网以及储能，并能充分利用分布式电源出力提高系统的供电可靠性，改善节点电压，降低线损。随着科技的不断发展更新，现代工业对电网稳定和电能质量的需求不断扩大，而由于电网老化、发电技术能源消耗过大等问题的存在，传统电网的扩充与发展收到了严重的制约，导致近年来大停电事故不断发生。在这种大背景下，建设环境友好，同时具备良好兼容性的智能电网成为了电网改革的必然选择。虽然目前对智能电网还没有统一的定义，但总体来说，智能电网应具备如下特点自愈、交互、优化、集成、兼容。其中，自愈作为保证配电网在无人工干涉条件下稳定运行的重要保障，也是智能电网建成的重要标志。
技术实现思路
本专利技术的目的在于专利技术一种多用途智能配电网仿真系统及仿真方法，可直接为电网运行安全评价提供必要判据适用于智能配电网故障仿真、保护验证、自愈重构模拟。为实现上述目的，该多用途智能配电网仿真系统包括：电源模块，所述电源模块中包括模拟电网，光伏发电或风力发电或储能单元；开关设备，所述开关设备包括联络开关，断路器和开关柜；在线监测模块，所述在线监测模块包括故障模拟器，负荷元件和电力监测设备；所述故障模拟器包括接地故障模拟器和相间短路故障模拟器；所述负荷元件包括电力电缆，架空线路，电动机、电感器和电容器；所述电力监测设备包括模拟电力监测设备、保护装置、电能质量分析装置。进一步的，所述模拟电网采用等值模型设置平衡节点，可设置多个；所述储能单元按照等效原则设置为PV节点，但是增加了控制模块可仿真电池电量变化对其功率输出的影响；光伏发电或风力发电由于具有较强的随机性和波动性，仿真模型无法等值简化，分别构建了相应的发电模型，可以根据光照、风速、温度参数的变化改变其输出。进一步的，用于多用途智能配电网仿真系统的仿真方法包括如下步骤：步骤1：构建配电网架构与设备模型，设置电网参数；步骤2：初始潮流计算；步骤3：事件设定；步骤4：系统仿真及故障分析；步骤5：重新仿真配电网重构策略。进一步的，所述步骤1中的构建配电网架构与设备模型，设置电网参数，所述配电网架构采用32节点模型，各节点之间设置有模拟开关联络，可以根据实际模拟对象，通过控制开关对系统参数进行调整，并且根据实际仿真对象的潮流情况，设置电网参数。进一步的，在步骤1中所述系统参数包括设置光伏发电模块的发电功率，按照PQ节点设置系统的发电容量，并且根据光照、温度条件设置其输出特性；设置风力发电机系统参数，并且设置风速曲线，并设置并网控制方式。进一步的，步骤1中所述配电网架构中标有变压器容量的节点，采用变压器加固定负载的形式进行仿真分析，变压器的一次侧和二次侧的电压根据前后负载节点的额定电压进行确定。进一步的，所述步骤2中的初始潮流计算，初始潮流计算为模拟配电网稳态下的运行情况，同时以验证仿真模型的所述负荷元件与所述电力监测设备的参数设置正确。进一步的，所述步骤3中的事件设定，配电网中的所述故障模拟器可以实现直接接地或间接接地或相间短路或三相短路的类型故障情况，根据需要可以对所述故障模拟器设置短路类型、短路属性和发生时间。进一步的，所述步骤4中的系统仿真及故障故障分析，根据步骤3中配电网故障模拟进行仿真，通过对模拟电网中电压、电流、功率信号的分析，进行故障诊断以及保护验证。进一步的，所述步骤5中的重新仿真配电网重构策略，根据仿真需要通过故障诊断与保护控制，可以模拟配电网的网络重构以及自愈控制的操作，并且重新计算获得稳定的结果。综上所述，与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术是基于智能配电网仿真系统的故障分析方法，可以方便地检测我们所需要的任何节点信息量。与现有技术相比，本方法更加突出广域信息量的获取，充分利用系统中采集的多点信息量主要完成安全监视、控制、稳定边界计算及故障状态评估等功能，侧重于广域信息的利用和安全功能的实现。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：图1一种多用途智能配电网仿真系统（部分）；图232节点配电网系统接线图；图3仿真系统部分设备参数；图4风力发电机仿真模型；图5风力发电机控制系统；图6配电网故障模拟器控制模块；图7系统仿真故障前后电压特性；图8系统仿真故障前后频率特性；图9系统故障后自愈重构后各节点电压情况。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将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。下面将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例，实施而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。如图所示，该智能配电网仿真系统包括电源模块，电源模块中包括模拟电网，光伏发电或风力发电或储能单元；开关设备，开关设备包括联络开关，断路器和开关柜；在线监测模块，在线监测模块包括故障模拟器，负荷元件和电力监测设备；故障模拟器包括接地故障模拟器和相间短路故障模拟器；负荷元件包括电力电缆，架空线路，电动机、电感器和电容器；电力监测设备包括模拟电力监测设备、保护装置、电能质量分析装置。模拟电网采用等值模型设置平衡节点，可设置多个；储能单元按照等效原则设置为PV节点，但是增加了控制模块可仿真电池电量变化对其功率输出的影响；光伏发电或风力发电由于具有较强的随机性和波动性，仿真模型无法等值简化，分别构建了相应的发电模型，可以根据光照、风速、温度参数的变化改变其输出。本实施例以一个真实的双电源联络配电网接地故障为例进行说明，拓扑结构由2个供电电源点、2个变电站出口断路器、8个环网柜内开关，2个柱上开关、1个联络开关以及若干分支组成的中性点经消弧线圈接地10kV配电网。所有馈线段的最大载载容量相同，皆取Smax=6000kVA，电源采用中性点接地形式，出口电压为110kV；110kV/10kV变压器容量为50MV·A，采用星型转三角形接法；10kV/0.4kV配电变压器容量为0.8MV·A，采用三角形转星型接法，10kV线路中性点经消弧线圈接地；电缆标称截面积为1×95mm2，近似外径为29mm，载流量为240A；架空线路塔高为12m，导线截面积为182mm2，导线线间距离为0.85m，导线直流电阻为0.1592本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多用途智能配电网仿真系统，其特征在于包括：电源模块，所述电源模块中包括模拟电网，光伏发电或风力发电或储能单元；开关设备，所述开关设备包括联络开关，断路器和开关柜；在线监测模块，所述在线监测模块包括故障模拟器，负荷元件和电力监测设备；所述故障模拟器包括接地故障模拟器和相间短路故障模拟器；所述负荷元件包括电力电缆，架空线路，电动机、电感器和电容器；所述电力监测设备包括模拟电力监测设备、保护装置、电能质量分析装置。

【技术特征摘要】
1.一种多用途智能配电网仿真系统，其特征在于包括：电源模块，所述电源模块中包括模拟电网，光伏发电或风力发电或储能单元；开关设备，所述开关设备包括联络开关，断路器和开关柜；在线监测模块，所述在线监测模块包括故障模拟器，负荷元件和电力监测设备；所述故障模拟器包括接地故障模拟器和相间短路故障模拟器；所述负荷元件包括电力电缆，架空线路，电动机、电感器和电容器；所述电力监测设备包括模拟电力监测设备、保护装置、电能质量分析装置。2.根据权利要求1所述的多用途智能配电网仿真系统，其特征在于所述模拟电网采用等值模型设置平衡节点，可设置多个；所述储能单元按照等效原则设置为PV节点，但是增加了控制模块可仿真电池电量变化对其功率输出的影响；光伏发电或风力发电由于具有较强的随机性和波动性，仿真模型无法等值简化，分别构建了相应的发电模型，可以根据光照、风速、温度参数的变化改变其输出。3.用于权利要求1-2中任一项所述的多用途智能配电网仿真方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：构建配电网架构与设备模型，设置电网参数；步骤2：初始潮流计算；步骤3：事件设定；步骤4：系统仿真及故障分析；步骤5：重新仿真配电网重构策略。4.根据权利要求3所述的多用途智能配电网仿真方法，其特征在于所述步骤1中的构建配电网架构与设备模型，设置电网参数，所述配电网架构采用32节点模型，各节点之间设置有模拟开关联络，可以根据实际模拟对象，通过控制开关对系统参数进行调整，并且根据实际仿真对象的潮流情况，设置电网参数。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，王效平，张成龙，祖连波，刘志军，尉俊霞，王栋业，王国维，刘杨，王建鹏，田兴华，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司寿光市供电公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37