一种含光伏电源配电网的短路电流快速确定方法技术

一种含光伏电源配电网的短路电流快速确定方法，步骤1：根据故障点位置和光伏电源接入位置，分别计算光伏电源位置系数和电源位置系数；步骤2：计算并存储发生三相金属性短路故障时的短路电流；并以光伏电源额定电流为初值，计算光伏电源接入系统后流经线路的短路电流；步骤3：计算此时光伏电源的输出电流；步骤4：判断本次光伏电源输出电流的计算结果是否满足收敛精度要求，若满足则输出计算结果，否则转步骤2；本发明专利技术仅利用系统接入光伏电源前的三相金属性短路电流作为初值进行计算，不需要处理节点阻抗矩阵，节点数目不影响计算所用的时间，因此可用于含光伏电源的大型辐射状配电网短路电流的快速计算并为自适应电流保护提供思路和参考。思路和参考。思路和参考。

【技术实现步骤摘要】
一种含光伏电源配电网的短路电流快速确定方法


[0001]本专利技术属于电力系统故障分析
，特别涉及一种含光伏电源配电网的短路电流快速确定方法。

技术介绍

[0002]对故障分析和短路电流的确定是电力系统设备选型和继电保护整定计算的主要依据。分布式电源的接入，使得传统的配电网短路计算方法不再适用。光伏电源作为常见的分布式电源类型，其故障输出特性与机组类电源不同，因此加大了含光伏电源配电网的短路计算方法的难度。
[0003]含光伏电源配电网短路电流的确定方法主要包含两个方面，一是光伏电源短路计算模型的建立，二是短路计算的方法。光伏电源一般通过电压源型逆变器并网，其故障等值模型可用压控电流源。而三相平衡系统短路计算的方法多采用序分量法，该方法可将三相系统解耦，降低计算难度、提高计算效率。
[0004]现有的针对含光伏电源配电网的短路计算方法主要多采用输电网中基于节点阻抗矩阵的方法。由于配电网的结构和输电网不同，采用输电网中基于系统节点阻抗矩阵的方法存在以下三个问题：一是由于配电网节点数目较多且系统结构可能发生变化，形成和修改节点阻抗的计算量大。二是将高维数节点阻抗矩阵用于有源配电网短路电流的迭代求解，存在计算时间偏长的问题。三是该类方法计算时只考虑了分布式电源从原网络节点接入的情况。当分布式电源未从原网络节点处接入时，每增加一台分布式电源则需要增加一个无源网络节点数，节点阻抗矩阵的维数随之增加，进一步增加了计算所用的时间。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术的缺陷，进一步提升含光伏电源配电网短路计算的速度，本专利技术的目的在于提供一种含光伏电源配电网的短路电流快速确定方法，该方法首先考虑控制策略和低电压穿越特性建立光伏电源压控电流源故障等值模型，然后基于系统故障时的复合序网分析，最后提出将配电网接入光伏电源前三相金属性短路电流作为初值计算配电网接入光伏电源后的各种相间短路电流，具有较少的计算步骤和较短的计算时间。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0007]一种含光伏电源配电网的短路电流快速确定方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1：根据故障点位置和光伏电源接入位置，分别计算光伏电源位置系数k
i
和电源位置系数l：
[0009]光伏电源位置系数k
i
和电源位置系数l分别定义为：
[0010][0011][0012]其中，分别代表上级电网与DG i、上级电网与故障点F
u
之间的正序阻
抗，其值等于相应节点对地端口的正序戴维南等值阻抗；表示电源等值阻抗；
[0013]步骤2：计算并存储发生三相金属性短路故障时的短路电流；以光伏电源额定电流为初值，按照式(3)～式(7)计算系统接入光伏电源后的短路电流：
[0014](1)、光伏电源位于故障线路的相邻线路
[0015][0016]其中，和分别为系统接入光伏电源后故障电流的正序分量和系统接入光伏电源前三相短路电流的正序分量；为光伏电源输出的故障电流，m为接入的光伏电源数目；β为故障类型系数，可按照不同类型的故障分别取值：
[0017][0018]其中，
[0019](2)、光伏电源位于故障线路
[0020]a、流过光伏电源上游线路的短路电流：
[0021][0022]其中，n为故障点下游接入的光伏电源数目；
[0023]b、流过光伏电源中间线路的短路电流：
[0024][0025]其中，p为中间线路上游接入的光伏电源数目；
[0026]c、流过故障点的短路电流：
[0027][0028]步骤3：按照式(8)～式(10)计算光伏电源并网点电压；考虑光伏电源低电压穿越故障输出特性，按照式(11)、(12)计算此时光伏电源的输出电流
[0029](1)、光伏电源位于故障线路的相邻线路
[0030][0031]其中，和分别为系统接入光伏电源前后并网点电压的正序分量；
[0032](2)、光伏电源位于故障线路
[0033]a、故障点上游光伏电源并网点电压：
[0034][0035]b、故障点下游光伏电源并网点电压：
[0036][0037]考虑光伏电源并网点电压和输出电流的耦合关系，计算其输出电流：
[0038][0039]其中，I
d
和I
q
分别为光伏电源输出的有功和无功电流；I
max
为光伏电源的最大输出电流；U
N
为基准电压；和分别为并网点电压和光伏电源输出电流的正序分量；θ为光伏电源并网点电压相角；α为电压跌落系数，根据不同地区光伏电源的并网规定，取值为1.5～2；
[0040][0041]步骤4：定义迭代精度ε，取值0.0001，计算并判断是否成立，若不成立用更新若成立则输出短路电流计算结果。
[0042]本专利技术的优点：
[0043]该方法基于配电网故障时的复合序网分析，并考虑了光伏电源并网点电压和其输出电流的耦合关系，直接利用系统接入光伏电源前的三相金属性短路电流作为初值迭代计算含光伏电源配电网的短路电流。该方法不需要生成和处理节点阻抗矩阵，节点数目不影响计算用时，可快速计算含光伏电源辐射状配电网各种相间故障的短路电流，并为自适应电流保护提供思路和依据。
附图说明
[0044]图1是含光伏电源配电网短路电流快速确定方法的流程图。
[0045]图2为本专利技术算例采用的含光伏电源33节点系统接线示意图。
[0046]图3为本专利技术算例的计算时间对比图；图3中：图3(a)是三相短路的情况，图3(b)是两相短路的情况。
具体实施方式
[0047]下面结合附图对本专利技术做详细叙述。
[0048]如图2所示，本专利技术所采用的算例为含光伏电源33节点系统，系统额定电压取10.5kV，基准功率和基准电压分别为100MVA和10.5kV。上级电网短路容量为50MVA，等值阻抗为0.31+j2.18Ω。四台光伏电源分别T接于图3所示线路的中间位置，容量分别为1MW、1MW、0.5MW和0.5MW。故障点F1设在连接节点12和13的线路中间，F2设在节点18处，F3设在连接节点30和31的线路中间，F4设在连接节点8和9的线路中间。
[0049]一种含光伏电源配电网的短路电路快速确定方法，具体计算步骤如附图1所示：
[0050]步骤1：根据故障点位置和光伏电源接入位置，分别计算光伏电源位置系数k
i
和电源位置系数l，计算结果如表1所列。
[0051]表1
[0052][0053]步骤2：计算并存储该点发生三相金属性短路故障时的短路电流，计算结果如表2所列。
[0054]表2
[0055][0056]以光伏电源额定电流为初值计算光伏电源接入系统的三相和两相短路电流，计算结果如表3所列。
[0057]表3
[0058本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含光伏电源配电网的短路电流快速确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据故障点位置和光伏电源接入位置，分别计算光伏电源位置系数k
i
和电源位置系数l：光伏电源位置系数k
i
和电源位置系数l分别定义为和电源位置系数l分别定义为其中，分别代表上级电网与DGi、上级电网与故障点F
u
之间的正序阻抗，其值等于相应节点对地端口的正序戴维南等值阻抗；表示电源等值阻抗；步骤2：计算并存储发生三相金属性短路故障时的短路电流；以光伏电源额定电流为初值，计算系统接入光伏电源后的短路电流；步骤3：计算光伏电源并网点电压；考虑光伏电源低电压穿越故障输出特性，计算光伏电源的输出电流步骤4：定义迭代精度ε，取值0.0001，计算并判断是否成立，若不成立用更新若成立则输出短路电流计算结果。2.根据权利要求1所述的一种含光伏电源配电网的短路电流快速确定方法，其特征在于，所述的步骤2按照式(3)～式(7)计算系统接入光伏电源后的短路电流：(1)、光伏电源位于故障线路的相邻线路其中，和分别为系统接入光伏电源后故障电流的正序分量和系统接入光伏电源前三相短路电流的正序分量；为光伏电源输出的故障电流，m为接入的光伏电源数目；β为故障类型系数，可...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英量，王德明，王澍，王康，朱琦，朱豪，周丽雯，孔维旭，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：