一种基于计算机建模的配电网整定计算方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于计算机建模的配电网整定计算方法与系统。该方法首先基于配电网区域内常规厂站和新能源厂站的基本配置信息，构建配电网模型；其次基于所述配电网模型模拟电网故障并输出故障计算结果；最后基于所述故障计算结果，选择适合的整定方案对电网进行定值整定计算并生成定制单和定值图。通过本发明专利技术中的方法与系统，能够实现接入常规厂站和新能源厂站的配电网继电保护的自动整定计算，提高计算效率、拓展适应能力、减少重复工作量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于计算机建模的配电网整定计算方法与系统
本专利技术涉及一种配电网的整定方法，更具体地，涉及一种基于计算机建模的配电网整定计算方法与系统。
技术介绍
当前技术中，传统配电网保护的整定计算多采用人工离线的方式，此种方式依赖整定计算人员的个人经验，效率较低，受人为因素影响较大，且需要手动建模，耗费大量人力和物力。目前，虽已开发出相关的配电网整定计算工具，但其中涉及的多个模块、系统相互独立，功能粘合度不足，这些都制约着配电网继电保护整定工具在实际工作中的应用。另外，在风电、光伏发电等新能源电厂发展的初期，由于其在电网中所占比例较小因此对所接入的电网短路电流水平的影响可忽略不计，所以传统保护整定计算中通常忽略这些新能源场站的影响。然而，随着新能源接入配电网的容量不断增大，接入方式有所变化，电网故障特性将发生根本性改变，配电网的继电保护整定计算能力亟待提高。在新能源场站接入的计算机辅助定值整定计算方面，虽已有学者及科研机构针对场站的故障电气特性及其对继电保护影响开展了初步研究，但尚未形成统一的、具有普适性的新能源等效研究模型、更无法完成对应整定计算系统的计算机辅助建模。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种基于计算机建模的配电网整定计算方法与系统，能够在新能源电厂接入的基础上建立配电网模型并根据故障计算和定值整定计算的基础上形成对配电网的整定保护。本专利技术采用如下的技术方案。本专利技术第一方面，公开了一种基于计算机建模的配电网整定计算方法，包括以下步骤：步骤1，基于配电网区域内常规厂站和新能源厂站的基本配置信息，构建配电网模型；步骤2，基于配电网模型模拟电网故障并输出故障计算结果；步骤3，基于故障计算结果，选择适合的整定方案对电网进行定值整定计算并生成定制单和定值图。优选地，步骤1还包括步骤101，确定配电网模型的基准容量、基准电压和配置方式；步骤102，添加配电网区域内常规厂站和新能源厂站的厂站模型；步骤103，基于厂站模型导入或添加母线等值模型，以实现厂站模型中母线的搭建；步骤104，基于母线的搭建导入或添加配电网模型，并为配电网模型中设备与线路设置参数；步骤105，在配电网模型中设置源断路器和主干线开关。优选地，步骤102还包括新能源厂站的厂站模型为双馈风机模型、永磁直驱风机模型或光伏发电模型。优选地，双馈风机模型的三相稳态故障电流的幅值为：其中，Iam、Ibm和Icm分别为双馈风机模型中稳态故障电流在a、b和c相中的电流幅值，为同步旋转d-q轴坐标系下发电机输出的稳态正序电流，为同步旋转d-q轴坐标系下发电机输出的稳态负序电流，θip为从功角θi中分解出的正序功角，为从功角θi中分解出的负序功角。优选地，永磁直驱风机模型和光伏发电模型均采用逆变电源，其模型内三相稳态故障电流的幅值为：其中，Iam、Ibm和Icm分别为逆变电源模型中稳态故障电流在a、b和c相中的电流幅值，S0为故障情况下提供的视在功率，γ为电压跌落系数，EmN为故障前的机端电压，β为不对称度，θi为功角。优选地，步骤103还包括导入已有的母线等值模型；或者，创建母线模型并规定电压等级、大运行方式下正序和零序阻抗的标幺值、小运行方式下正序和零序阻抗的标幺值、速断定值和过流定值参数。优选地，步骤104还包括导入已有的电网模型，并修改电网模型中的线路连接和参数；或者，创建电网模型并添加配电网主设备和出线单元，以及为配电网主设备和出线单元规定参数。优选地，步骤105还包括将与出线单元的等值母线相连接的断路器设置为源断路器；将直接连接主干线末端的开关设置为主干线末端开关，并将与主干线末端开关相连的连续上级开关设置为主干线开关。优选地，步骤2还包括母线等值阻抗计算和模拟故障计算。优选地，母线等值阻抗计算包括：母线单点等值阻抗计算，针对系统区域母线等值阻抗计算全系统母线等值、系统母线等值、特殊方式母线等值阻抗、母线最大短路容量；以及，母线多点等值阻抗计算，通过选择边界母线和边界支路，在相互联系的电网间上报或下发等值阻抗以等值与边界相连的电网。优选地，模拟故障计算包括基于电网模型设置故障点、故障相、故障方式和故障类型，并根据设置模拟故障并输出故障计算结果。优选地，步骤3还包括整定方案包括线路保护、变压器保护、零序电流保护、阶段电流保护、满足方向性和选择性要求的差动保护和距离保护。优选地，步骤3还包括根据整定方案和时间逻辑对电网进行定值整定计算，并根据定值整定计算自动生成计算书、定制单、可视化的定值图。优选地，当电网中新增新能源厂站时，根据新增的新能源厂站模型重新基于配电网模型模拟电网故障并输出故障计算结果；以及，根据整定方案和时间逻辑对区域内的配电网进行定值整定计算，并根据定值整定计算自动生成计算书、定制单、可视化的定值图。本专利技术第二方面，还公开了一种基于计算机建模的配电网整定计算方法的配电网整定计算系统，系统包括建模模块、故障模块、整定模块和管理模块，建模模块，用于基于配电网区域内常规厂站和新能源厂站的基本配置信息，构建配电网模型，其中，建模模块还包括系统设置单元、厂站创建单元、母线添加单元、电网模型创建单元、参数修改单元；故障模块，用于基于配电网模型模拟电网故障并输出故障计算结果；整定模块，用于基于故障计算结果，选择适合的整定方案对电网进行定值整定计算并生成定制单和定值图；以及，管理模块，用于管理系统功能，其中，管理模块还包括设备参数管理单元、保护装置管理单元、定制单管理单元和用户管理单元。本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，本专利技术在建立对应风机、光伏电站模型的基础上导入或新建待整定计算地区的配电网系统模型、根据系统中新能源场站、供电方式等的接入情况对参数进行实时修改，并能够依据对应的故障计算及整定原则自动生成定制单和可视化定值图，从而实现配电网继电保护的自动整定计算。本专利技术的有益效果还包括：1、相比于依赖于个人经验的传统人工整定计算方式，本专利技术将系统建模、故障计算、定值整定囊括于一体自动生成定制单以及可视化的定值图，简化流程，统一程序，摆脱对个人经验的依赖和人为因素的影响，提升了整定计算的效率，节约了人力和物力。本方法能够大幅提升配电网继电保护整定计算的效率，推动整定计算由“人工离线”向“自动在线”的方式转变。2、与部分现有整定计算工具相比，本专利技术系统粘合度高，摒弃了现有整定工具中照搬高压电网继电保护整定系统的模式，采用更加适应新能源接入配电网的双馈风机和逆变电源短路模型并融入系统模型中，使本专利技术能够针对配电网设计、对新能源接入的场景具有更好的适应性。因此，本方法和系统在新能源厂站已接入的情况和新能源厂站未接入的情况下，均能使得配电网均有很强的适应能力。3、本专利技术根据配电网实际情况，能够对已有模型进行更新修改，实时性强，减少了重新建模计算的工作量。附图说明图1是本专利技术一种基于计算机建模的配电网整定计算方法的方法流程图；图2是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于计算机建模的配电网整定计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n步骤1，基于配电网区域内常规厂站和新能源厂站的基本配置信息，构建配电网模型；/n步骤2，基于所述配电网模型模拟电网故障并输出故障计算结果；/n步骤3，基于所述故障计算结果，选择适合的整定方案对电网进行定值整定计算并生成定制单和定值图。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于计算机建模的配电网整定计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，基于配电网区域内常规厂站和新能源厂站的基本配置信息，构建配电网模型；
步骤2，基于所述配电网模型模拟电网故障并输出故障计算结果；
步骤3，基于所述故障计算结果，选择适合的整定方案对电网进行定值整定计算并生成定制单和定值图。


2.根据权利要求1中所述的一种基于计算机建模的配电网整定计算方法，其特征在于，所述步骤1还包括：
步骤101，确定配电网模型的基准容量、基准电压和配置方式；
步骤102，添加配电网区域内常规厂站和新能源厂站的厂站模型；
步骤103，基于厂站模型导入或添加母线等值模型，以实现厂站模型中母线的搭建；
步骤104，基于所述母线的搭建导入或添加配电网模型，并为配电网模型中设备与线路设置参数；
步骤105，在所述配电网模型中设置源断路器和主干线开关。


3.根据权利要求2中所述的一种基于计算机建模的配电网整定计算方法，其特征在于，所述步骤102还包括：
所述新能源厂站的厂站模型为双馈风机模型、永磁直驱风机模型或光伏发电模型。


4.根据权利要求3中所述的一种基于计算机建模的配电网整定计算方法，其特征在于，
所述双馈风机模型的三相稳态故障电流的幅值为：



其中，Iam、Ibm和Icm分别为双馈风机模型中稳态故障电流在a、b和c相中的电流幅值，为同步旋转d-q轴坐标系下发电机输出的稳态正序电流，为同步旋转d-q轴坐标系下发电机输出的稳态负序电流，θip为从功角θi中分解出的正序功角，为从功角θi中分解出的负序功角。


5.根据权利要求3中所述的一种基于计算机建模的配电网整定计算方法，其特征在于，
所述永磁直驱风机模型和光伏发电模型均采用逆变电源，其模型内三相稳态故障电流的幅值为：



其中，Iam、Ibm和Icm分别为逆变电源模型中稳态故障电流在a、b和c相中的电流幅值，S0为故障情况下提供的视在功率，γ为电压跌落系数，EmN为故障前的机端电压，β为不对称度，θi为功角。


6.根据权利要求2中所述的一种基于计算机建模的配电网整定计算方法，其特征在于，所述步骤103还包括：
导入已有的母线等值模型；或者，
创建母线模型并规定电压等级、大运行方式下正序和零序阻抗的标幺值、小运行方式下正序和零序阻抗的标幺值、速断定值和过流定值参数。


7.根据权利要求2中所述的一种基于计算机建模的配电网整定计算方法，其特征在于，所述步骤104还包括：
导入已有的电网模型，并修改所述电网模型中的线路连接和参数；或者，
创建电网模型并添加配电网主设备和出线单元，以及为所述配电网主设备和出线单元规定参数。


8.根据权利要求2中所述的一种基于计算机...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩伟，刘尧，宋闯，肖超，刘磊，马伟东，党一奇，李斌，郑鹏，孟伟，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，北京中恒博瑞数字电力科技有限公司，国网河南省电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41