考虑分布式光伏低电压穿越的配电网短路电流获取方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑分布式光伏低电压穿越的配电网短路电流获取方法，1)将配电网中的系统电源和光伏电源等效为电流源的形式；2)构建改进的分布式光伏电源故障等效模型及其等值电路；3)基于叠加原理建立含分布式电源光伏电源配电网的等效电路，分别获取非突变网络中产生的短路电流贡献量和突变网络中产生的短路电流增量，计算得到短路电流。与现有技术相比，本发明专利技术具有时效性高、便于求解、实用性强、时效性高，便于求解等优点。

Short circuit current acquisition method of distribution network considering low voltage crossing of distributed photovoltaic

【技术实现步骤摘要】
考虑分布式光伏低电压穿越的配电网短路电流获取方法
本专利技术涉及，尤其是涉及一种考虑分布式光伏低电压穿越的配电网短路电流获取方法。
技术介绍
目前常用的含分布式光伏电源电网故障计算方法是联立节点电压方程和故障边界条件方程不断地迭代求解。该方法虽具有较高的计算精度，但在短路电流的实际工程计算中，许多实际问题的解决并不需要特别精确的结果，反而对计算速度有一定要求。随着分布式电源并网率日益提高，网架结构不断扩大，实际配网结构变得更为复杂，多次的迭代过程将严重影响短路电流的计算速度，因此该方法难以适用于实际工程计算。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种考虑分布式光伏低电压穿越的配电网短路电流获取方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种考虑分布式光伏低电压穿越的配电网短路电流获取方法，包括以下步骤：1)将配电网中的系统电源和光伏电源等效为电流源的形式；2)构建改进的分布式光伏电源故障等效模型及其等值电路；3)基于叠加原理建立含分布式电源光伏电源配电网的等效电路，分别获取非突变网络中产生的短路电流贡献量和突变网络中产生的短路电流增量，计算得到短路电流。所述的步骤2)具体包括以下步骤：21)构建计及低电压穿越策略的分布式光伏电源的故障等效模型；22)简化分布式光伏电源的故障等效模型；23)将简化后的分布式光伏电源的故障等效模型等效为一个压控电流源。所述的步骤21)中，分布式光伏电源的故障等效模型中分布式光伏电源的输出电流IPV的表达式为：其中，IPV为光伏逆变器的输出电流，其大小不大于逆变器允许的过流能力最大值1.2IN.PV，IN.PV为分布式光伏电源的额定电流，id和iq分别为分布式光伏电源的有功输出电流和无功输出电流。所述的分布式光伏电源的有功输出电流id和无功输出电流iq的大小根据分布式光伏电源并网点电压Vpcc的不同分为以下三种情况：当Vpcc＞0.9时：当0.3≤Vpcc≤0.9时：iq＝2IN.PV(0.9-Vpcc/VN)；当分布式光伏电源出口换流器未达到限流状态，即有功输出电流id的计算式为：当分布式光伏电源出口换流器达到限流状态时，即有功输出电流id的计算式为：其中，P0为短路前分布式光伏电源输出的有功功率，正常运行时，P0为分布式光伏电源的额定容量，VN为系统额定电压；当Vpcc＜0.3时：将Vpcc＜0.3和0.3≤Vpcc≤0.9的情况进行合并，则有：当Vpcc＞0.9时：当Vpcc≤0.9时：所述的步骤3)中，短路电流由不突变网络所产生的短路电流和突变网络所产生的短路电流增量相加得到，则有：所述的不突变网络所产生的短路电流的计算式为：其中，为短路前瞬间配电网正常运行状态下的节点电压，Zff为短路故障节点f的输入阻抗，zf为过渡阻抗。所述的突变网络所产生的短路电流增量的计算式为：其中，为节点f的电压增量，即短路故障点的开路电压。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利首先对含低电压穿越控制策略分布式光伏电源并网点电压跌落程度与其故障时的输出电流特性进行定量分析，然后提出了一种更适用于实际工程短路电流计算的分布式光伏电源故障等效模型，将非线性问题转换成线性问题进行求解，在该模型的基础上，基于叠加定理将配电网短路故障等效电路分解为电源不突变网络和电源突变网络，提出了改进的含分布式光伏电源配电网短路电流计算方法，与基于迭代原理求解短路电流的方法相比，该方法有利于评估考虑光伏特性时的短路电流计算结果和没有考虑光伏特性时的计算结果，时效性高，便于求解，且更适用于实际工程计算。附图说明图1为传统电源的诺顿等值电路。图2为分布式光伏电源的等效电路。图3为配电网故障时的电源不突变网络和电源突变网络示意图。图4为实施例1的系统结构图。图5为实施例2中IEEE33节点配电系统结构图。图6为本专利技术的方法流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例：如图6所示，本专利技术提供一种考虑分布式光伏低电压穿越的配电网短路电流获取方法，具体包括以下步骤：首先对含低电压穿越控制策略分布式光伏电源并网点电压跌落程度与其故障时的输出电流特性进行定量分析，提出一种更适用于实际工程短路电流计算的分布式光伏电源故障等效模型，并在该模型的基础上，将配电网短路故障等效电路分解为非突变网络和突变网络的叠加，提出了改进的含分布式光伏电源配电网短路电流计算方法，具体内容如下：一、建立配电网中传统电源的等值电路。在进行含分布式光伏电源配电网短路电流计算时，由于配电网中含有系统电源和光伏电源这两种类型的电源，为方便计算，需将这两类电源统一等效为电流源的形式。传统电源可以根据诺顿原理将其等效为电流源的形式，如图1所示。二、改进分布式电源的故障等效模型，建立其等值电路。1)分布式光伏电源的故障等效模型根据：①分布式电源并网运行指南要求：当并网点电压跌落超过10％情况下，电压每跌落1％，分布式电源至少需要提供2％的无功电流，响应速度应在20ms以内；②国家电网公司关于光伏电站接入电网的技术规范要求光伏电站在1.2倍额定电流下连续可靠运行时间不小于60s；③在能维持配电网有功平衡和保证光伏逆变器的安全稳定运行的前提下，分布式光伏电源出口逆变器应尽可能多的发出有功功率。建立计及低电压穿越策略的分布式光伏电源故障等效模型。分布式光伏电源的输出电流如式(1)所示：其中IPV为光伏逆变器的输出电流，考虑到逆变器的限流措施，其电流应不大于逆变器允许的过流能力最大值1.2IN.PV，其中IN.PV为分布式光伏电源的额定电流。id和iq分别为分布式光伏电源的有功输出电流和无功输出电流，其大小根据分布式光伏电源并网点电压Vpcc的不同可分为以下三种情况：1)Vpcc＞0.92)0.3≤Vpcc≤0.9iq＝2IN.PV(0.9-Vpcc/VN)(3)针对分布式光伏电源出口换流器未达到限流状态，即时，d轴电流大小计算如下：针对分布式光伏电源出口换流器达到限流状态时，即时，d轴电流大小计算如下：式中P0为短路前分布式光伏电源输出的有功功率，正常运行时P0为分布式光伏电源的额定容量，VN为系统额定电压。3)Vpcc＜0.32)改进分布式光伏电源的故障等效模型由式(3)～式(5)可得，当分布式光伏电源并网点电压落在0.3～0.9区间内时，由于其输出有功电流id与Vpcc呈非线性关系，在进行短路电流计算时，无法避免存在多次的迭代过程，大大增加了计算时间，不利于配网的实际工程计算。本专利通过定量分析分布式光伏电源限流状态与其并网点电压的关系，简化0.3≤Vpcc≤0.9区间内的低电压穿越模型。联立式(7)中方程，求解得到分布式光伏电源出口逆变器由未限流状态进入限流状态时的并网点电压临界值，基于临界值大小，简化得到更适用于实际工程计算的故障等效模型。由式(7)可解得Vpcc.max＝0.836N，即当并网点电压为0.836p.u时，分布式光伏电源即从非限流状态进入限流状态，并网点电压在此电压值及以下时，分布式光伏电源所提供的输出电流值保持在1.2IN.PV不变。在并网点电压从0.9p.u降至0.836p.u的过程中，分布式光伏电源的输出电流值由1IN.PV逐渐增加至1.2IN.PV，电流值增量为0.2IN.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑分布式光伏低电压穿越的配电网短路电流获取方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将配电网中的系统电源和光伏电源等效为电流源的形式；2)构建改进的分布式光伏电源故障等效模型及其等值电路；3)基于叠加原理建立含分布式电源光伏电源配电网的等效电路，分别获取非突变网络中产生的短路电流贡献量和突变网络中产生的短路电流增量，计算得到短路电流。

【技术特征摘要】
1.一种考虑分布式光伏低电压穿越的配电网短路电流获取方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将配电网中的系统电源和光伏电源等效为电流源的形式；2)构建改进的分布式光伏电源故障等效模型及其等值电路；3)基于叠加原理建立含分布式电源光伏电源配电网的等效电路，分别获取非突变网络中产生的短路电流贡献量和突变网络中产生的短路电流增量，计算得到短路电流。2.根据权利要求1所述的一种考虑分布式光伏低电压穿越的配电网短路电流获取方法，其特征在于，所述的步骤2)具体包括以下步骤：21)构建计及低电压穿越策略的分布式光伏电源的故障等效模型；22)简化分布式光伏电源的故障等效模型；23)将简化后的分布式光伏电源的故障等效模型等效为一个压控电流源。3.根据权利要求1所述的一种考虑分布式光伏低电压穿越的配电网短路电流获取方法，其特征在于，所述的步骤21)中，分布式光伏电源的故障等效模型中分布式光伏电源的输出电流IPV的表达式为：其中，IPV为光伏逆变器的输出电流，其大小不大于逆变器允许的过流能力最大值1.2INPV，INPV为分布式光伏电源的额定电流，id和iq分别为分布式光伏电源的有功输出电流和无功输出电流。4.根据权利要求3所述的一种考虑分布式光伏低电压穿越的配电网短路电流获取方法，其特征在于，所述的分布式光伏电源的有功输出电流id和无功输出电流iq的大小根据分布式光伏电源并网点电压Vpcc的不同分为以...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭明星，曹炜，张旭航，金豪圣，张勇，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，上海电力大学，
类型：发明
国别省市：上海,31