一种配网电压源型分布式电源的故障分析方法及系统技术方案

本公开提出了一种配网电压源型分布式电源的故障分析方法及系统，包括：建立电力电子变换器的有向图，基于有向图比较电力电子变换器正常工作和各种故障状态下的工作路径，进行电力电子变换器结构性故障定位；故障定位之后，根据低电压穿越策略比较不同故障条件下的短路响应，计算在不同故障期间的短路电流穿越电力电子变换器的端电压和通断时间，得到穿越时间与电力电子变换器短路电流的关系。本公开基于有向图论进行电力电子变换器结构性故障诊断，通过邻接矩阵可以直接比较故障前后特征电量的变化情况，简单直观，自动化程度高，可以达到故障诊断的目的，并且可以推广到其他电力电子变换器的故障诊断。电子变换器的故障诊断。电子变换器的故障诊断。

【技术实现步骤摘要】
一种配网电压源型分布式电源的故障分析方法及系统


[0001]本公开属于配电网故障分析
，尤其涉及一种配网电压源型分布式电源的故障分析方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]电压源型三相变换器结构的分布式电源，包括光伏、燃料电池、风能和涡轮机，应用广泛。电力电子变换器的基本控制模式可分为电压控制和电流控制，而电力电子变换器的短路电流，主要取决于作为电流源的控制策略。
[0004]假设电网故障前后输出功率恒定，基于此建立了电流控制的三相电力电子变换器框架电流源模型，用于短路计算，现基于序列组件框架对电力电子变换器进行建模，建立一个由电流控制的三相电力电子变换器提供无功支持的等效电源模型，能够注入负序电流，在非对称电网故障期间提高其输出性能。
[0005]基于序分量的故障分析的优点是，可以将序网络分解为三相解耦的分布式网络。与其他方法相比，序分量法可以简化短路电流计算，并通过并行处理来解决序网络间的耦合问题。在非对称故障下，短路电流的序分量可用于对电力电子变换器的保护和控制。
[0006]本公开专利技术人发现，注入的短路电流负序分量可以抑制电力电子变换器的直流电压和功率波动，确保其安全运行。在配电网故障期间所提出的正序和负序电流的统一公式来调整电力电子变换器控制方法，并没有考虑电力电子变换器的序电流与序网络之间的相互作用，不能为多电力电子变换器配电网的短路电流提供解决方案。

技术实现思路

[0007]为克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种配网电压源型分布式电源的故障分析方法，解决不平衡配电网的序网络间的相互耦合问题。
[0008]为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0009]第一方面，公开了一种配网电压源型分布式电源的故障分析方法，包括：
[0010]建立电力电子变换器的有向图，基于有向图比较电力电子变换器正常工作和各种故障状态下的工作路径，进行电力电子变换器结构性故障定位；
[0011]故障定位之后，根据低电压穿越策略比较不同故障条件下的短路响应，计算在不同故障期间的短路电流穿越电力电子变换器的端电压和通断时间，得到穿越时间与电力电子变换器短路电流的关系。
[0012]进一步的技术方案，建立电力电子变换器的有向图的方式为：将电力电子变换器的拓扑图转换为有向图，基于有向图找到正常工作路径后，再根据故障类型求出邻接矩阵，利用邻接矩阵得到故障时的工作路径，与正常工作路径进行比较后，得到特征电量的变化情况，从而获得故障诊断的判据。
[0013]进一步的技术方案，电力电子变换器结构性故障定位之后，建立电力电子变换器正、负序分量的等效电源模型，进行故障分析。
[0014]进一步的技术方案，进行故障分析时，在非对称电网故障中通过向序网络注入正负序电流，以此作为动态电流源来控制消除电网电压的零序分量。
[0015]进一步的技术方案，得到穿越时间与电力电子变换器短路电流的关系之后，结合低电压穿越策略的分析，针对电力电子变换器的序列电流与序列网络之间的相互作用，以及穿越时间和顺序电流控制，确定多电力电子变换器配电网的短路电流。
[0016]进一步的技术方案，针对电力电子变换器正、负序分量的等效电源模型的求解，由于电力电子变换器的短路电流与端电压之间存在非线性耦合关系，而该耦合关系依赖于电力电子变换器的电流控制，采用迭代法来求解该约束。
[0017]进一步的技术方案，将不平衡的配电网用基础相组件建模进行短路迭代计算，包括：采用叠加原理，多电力电子变换器系统短路计算原理图中的故障网络分解为正常网络和故障网络，将电力电子变换器的短路电流和电压进行迭代，直到结果满足精度要求。
[0018]第二方面，公开了一种配网电压源型分布式电源的故障分析系统，包括：
[0019]故障定位模块，建立电力电子变换器的有向图，基于有向图比较电力电子变换器正常工作和各种故障状态下的工作路径，进行电力电子变换器结构性故障定位；
[0020]分析模块，故障定位之后，根据低电压穿越策略比较不同故障条件下的短路响应，计算在不同故障期间的短路电流穿越电力电子变换器的端电压和通断时间，得到穿越时间与电力电子变换器短路电流的关系。
[0021]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0022]本公开基于有向图论进行电力电子变换器结构性故障诊断，通过邻接矩阵可以直接比较故障前后特征电量的变化情况，简单直观，自动化程度高，可以达到故障诊断的目的，并且可以推广到其他电力电子变换器的故障诊断。
[0023]本公开基于电网故障下电流控制三相电力电子变换器的短路特性，计算多电力电子变换器系统的短路电流，该方法可以解决不平衡配电网的时序网络间的相互耦合问题。
[0024]本公开基于时序电流控制和无功支持，结合低电压穿越策略，建立了电力电子变换器的短路电流表达式，注入的短路电流负序分量可以抑制电力电子变换器的直流电压和功率波动，确保其安全稳定运行。
[0025]本公开分析整合了配电网中电流控制的三相电力电子变换器的故障，考虑了电力电子变换器的序列电流与序列网络之间的相互作用，为多电力电子变换器配电网的短路电流提供解决方案。
[0026]本公开将不平衡的配电网用基础相组件建模，采用序分量法将故障网络分解为序列网络，获得短路电流的序列分量，并将其进行短路迭代计算，所计算的序电流可用于不对称故障下的保护和控制。
[0027]本公开提出的方法适用于具有多电力电子变换器的平衡和非平衡配电网络，通过Matlab仿真验证了所提出方法的有效性。
[0028]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0029]构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
[0030]图1为本公开实施例中所述的分布的非对称故障配有电力电子变换器的单线图；
[0031]图2(a)为本公开实施例所述的电力电子变换器故障节点发生单相接地短路故障时的复合序网络图；
[0032]图2(b)为本公开实施例所述的电力电子变换器故障节点发生两相接地短路故障时的复合序列网络图；
[0033]图2(c)为本公开实施例所述的电力电子变换器故障节点发生两相短路故障时的复合序列网络图；
[0034]图3为本公开实施例所述的IEEE 34节点测试馈线不平衡配电系统的单线图；
[0035]图4(a)为本公开实施例所述的IEEE 34节点测试馈线节点836处的两相接地故障电子变换器跳闸时的电压分量图；
[0036]图4(b)为本公开实施例所述的IEEE 34节点测试馈线节点840处的故障电阻的单相接地故障电子变换器跳闸时的电压分量图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配网电压源型分布式电源的故障分析方法，其特征是，包括：建立电力电子变换器的有向图，基于有向图比较电力电子变换器正常工作和各种故障状态下的工作路径，进行电力电子变换器结构性故障定位；故障定位之后，根据低电压穿越策略比较不同故障条件下的短路响应，计算在不同故障期间的短路电流穿越电力电子变换器的端电压和通断时间，得到穿越时间与电力电子变换器短路电流的关系。2.如权利要求1所述的一种配网电压源型分布式电源的故障分析方法，其特征是，建立电力电子变换器的有向图的方式为：将电力电子变换器的拓扑图转换为有向图，基于有向图找到正常工作路径后，再根据故障类型求出邻接矩阵，利用邻接矩阵得到故障时的工作路径，与正常工作路径进行比较后，得到特征电量的变化情况，从而获得故障诊断的判据。3.如权利要求1所述的一种配网电压源型分布式电源的故障分析方法，其特征是，电力电子变换器结构性故障定位之后，建立电力电子变换器正、负序分量的等效电源模型，进行故障分析。4.如权利要求1所述的一种配网电压源型分布式电源的故障分析方法，其特征是，进行故障分析时，在非对称电网故障中通过向序网络注入正负序电流，以此作为动态电流源来控制消除电网电压的零序分量。5.如权利要求1所述的一种配网电压源型分布式电源的故障分析方法，其特征是，得到穿越时间与电力电子变换器短路电流的关系之后，结合低电压穿越策略的分析，针对电力电子变换器的序列电流与序列网络之间的相互作用，以及穿越时间和顺序电流控制，确定多电力电子变换器配电网的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙良志，于浩善，宋庆，贾玭，韩广瑞，蒋立潇，李敬东，孙凯，任鹏飞，苑源，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：