【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力行业储能保护配电网运行，尤其涉及一种配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法及设备。
技术介绍
1、近年来，电力行业储能迅速发展，随着储能的大规模接入，为电力系统提供灵活调节手段的同时，也带来了一系列安全方面的问题。用户侧储能系统直接面向生产企业、医院和社区等应用场景，一般坐落在人员和设备集中区，锂离子电池储能系统的安全性问题更为重要。而在电力系统运行过程中，配电网稳定性直接关系到终端用户侧储能的运行质量，一旦出现故障，不仅会影响生产和生活秩序，还可能引发过热失控等严重事故，造成不可挽回的损失。现有储能系统的研究大多面向电网储能，而并非用户侧储能，而实际上用户侧储能并非电网公司的资产，对运行质量要求更高，且更容易受到配电网侧运行状态的影响。同时，针对用户侧储能与配电网保护耦合的交互机理与相互影响研究仍聚焦在大容量接入的电网侧和平抑新能源波动的电源侧，从而忽视了用户侧储能的发展和规模化后对两者安全运行的耦合影响。现有技术的研究对象大多面向电网储能，而并非用户侧储能；且在研究内容上忽视了用户侧储能的发展和规模化后对两者安全运行的耦合影响。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法及设备，考虑针对用户侧储能与配电网耦合的交互机理与相互影响，开展用户侧储能系统在配网侧安全运行的安全域演化模型，具有较强的应用价值。
2、本专利技术一种配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法，包括以下步骤：
3、s1：测量过电流、过电压、
4、s2：建立出配网故障向用户侧储能的传导路径，得到配电网故障与储能过热之间的数学传递模型，建立能够在配电网故障下模拟出储能实时状态的用户侧储能状态演化模型。
5、s3：基于上述演化模型，计算出配网系统稳定条件下用户侧储能系统的安全运行边界，得到用户侧储能发生故障保护和锂电池热失控的触发条件。
6、根据本专利技术提供的一种配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法，步骤s1中考虑的配电网异常状态主要包括：配电网线路故障(两相短路、单相接地、两相短路接地以及三相短路)、极端天气、大型电气设备启/关、随机波动(新能源发电)与负荷波动。
7、根据本专利技术提供的一种配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法，步骤s2基于步骤s1建立的仿真演化模型，得到故障点电压/电流与用户侧电流之间的数学关系，显然这一过程包含：线路传输、变压器传导以及ac-dc整流器转换。
8、步骤s2所述的配网故障向用户侧储能传导的路径中的线路传输的电气特性将通过建立分布参数线模型的相位域完成，采用基于阻抗的方法，得到了一个能够高精度确定故障距离的新方程。该方法可以考虑不平衡负载和非均匀网络。为了解释所提出的方法，假设每个截面的分布参数线模型，则这些截面的度等于δx，可得到方程：
9、
10、其中：
11、δv：线路元件长度的串联阻抗上的电压降。
12、δi：线路元素长度的电容电流。
13、z：每公里线路的串联阻抗矩阵。
14、y：每公里线路的并联导纳矩阵。
15、根据本专利技术提供的一种配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法，步骤s3所述的用户侧储能安全域演化模型首先需要完成锂电池充放电模型的构建。在这一过程中，可利用安培积分法，在电池充放电过程中实时对充放电电流进行监测，然后对该段充放电时间积分便可得到该时段内的充电或放电量，具体的表达式为：
16、
17、式中：soct0为电池初始电量大小；c为电池充放电前的容量；i为电池充放电电流。
18、计算电池内部的产热速率大小以及焦耳热，其中焦耳热大小计算式如下所示：
19、qj＝i2(r0+rd)
20、式中：r0和rd表示电池的内阻参数。
21、另外依据锂电池的表面积大小a、对流换热系数h以及电池表面ts与环境ta的温差大小，可以计算出锂电池与环境之间进行的热交换qe大小，具体如下：
22、qe＝ah(ts-ta)
23、由此，根据图3所示的电池集总参数热模型，可以得到电池当前与上一时刻二者之间的温度关系，具体如下所示：
24、
25、式中：cp表示电池比热容大小；m代表电池质量。
26、由此，利用能够充分反映电池极化特点的二阶rc等效电路模型对锂电池外特性进行模拟，储能电池的瞬时温度值可以依据热模型获得；同时，将瞬时温度值与瞬时荷电量的值传递到等效电路模型以此来获得最优的二阶rc参数以及电池端电压和电动势，然后再利用此时的参数代入生热公式计算电池产热量，最后通过电池热模型计算当前时刻的电池温度，即可完成了单体电池与等效电路热电模型的耦合。
27、综上所述，可以得到储能电池模组的热电耦合模型：将等效电路模型参数代入电池热模型得到电池生热量大小，然后通过计算得到单体电池温度，按此结果查取等效电路模型参数来完成耦合，得到电池组热电耦合模型，以此计算储能电池组的温度：
28、cmδts,j＝q-h1ab(tf,j-ts,j)+qc,j-haa(ts,j-ta)
29、
30、
31、式中：q表示电池产生的热量大小；qc表示单体电池间热量传递的大小；tf表示冷却介质温度；ts,j表示电池温度；ta表示环境温度；h1为对流换热系数；h表示电池壳体与外界换热系数；aa与ab分别表示电池与外界空气及冷却液的换热面积；m1表示冷却液质量。
32、基于此，能够构建出用户侧储能运行温度与配电网异常源电源以及与储能间距之间的关系。从大体趋势上而言，随着配电网异常源与储能间距的缩小，用户侧储能温度逐渐提升，且在间距小于0.5km时，具有极大的影响力；同样地，随着配电网异常源头初始电流的增加，用户侧储能的温度呈现出大幅度增加，且初始电流越大，且影响力越大。基于此，可查询用户侧储能的安全运行温度限度，在相关模型中加入此阈值，由此可直观地看出储能机组的热失控的触发边界条件。并由此根据不同配电网异常运行状态所对应的初始异常电流值，可得到相对应的距离限度。
33、本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法。
34、本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法。
35、本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法。
36、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了用户侧储能与配电网保护耦合的交互机理，考虑了用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法，其特征在于，所述配电网异常状态包括配电网线路故障、极端天气、大型电气设备启/关、随机波动与负荷波动；配电网线路故障包括两相短路、单相接地、两相短路接地以及三相短路；随机波动包括新能源发电。
3.根据权利要求1所述配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法，其特征在于，所述配电网故障向用户侧储能传导的路径中线路传输的电气特性通过建立分布参数线模型的相位域完成；采用基于阻抗的方法，得到确定故障距离的新方程；
4.根据权利要求3所述配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法，其特征在于，计算配网系统稳定条件下用户侧储能系统的安全运行边界包括：利用安培积分法，在电池充放电过程中实时对充放电电流进行监测，对该段充放电时间积分便得到该时段内的充电或放电量，表达式为：
5.根据权利要求4所述配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法，其特征在于，将等效电路热电模型参数代入电池热模型得到电池生热量大小，计算得到单体电池温度，
6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法。
8.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法。
...【技术特征摘要】
1.一种配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法，其特征在于，所述配电网异常状态包括配电网线路故障、极端天气、大型电气设备启/关、随机波动与负荷波动；配电网线路故障包括两相短路、单相接地、两相短路接地以及三相短路；随机波动包括新能源发电。
3.根据权利要求1所述配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法，其特征在于，所述配电网故障向用户侧储能传导的路径中线路传输的电气特性通过建立分布参数线模型的相位域完成；采用基于阻抗的方法，得到确定故障距离的新方程；
4.根据权利要求3所述配网扰动场景下的用户侧储能状态演化方法，其特征在于，计算配网系统稳定条件下用户侧储能系统的安全运行边界包括：利用安培积分法，在电池充放电过程中实时对充放电电流进行监测，对该段充放电时间积分便得到该时段内的充电或放电量，表...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，范培潇，温裕鑫，李勇汇，蒯春光，李智诚，洪华伟，郑鹏，张伟骏，朱玲玲，张抒凌，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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