【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及配电网电压暂降评估，尤其是涉及一种基于多阶段分区算法的并行电压暂降评估方法及系统。
技术介绍
1、随着现代社会的快速发展，电力作为现代社会运转的基石，其安全性、稳定性及质量水平对于工业、商业以及居民生活至关重要。配电网作为电力供应的最后一公里，其运行状态直接影响到用户的用电体验以及电力系统的整体性能。电压暂降是配电网中常见的电能质量问题之一，它可能导致电气设备运行异常，甚至造成设备损坏。因此，对配电网电压暂降评估技术的深入研究和应用显得尤为必要。
2、随着新型配电网的发展，分布式电源(distribution generations，dg)广泛接入到配电网中。分布式电源包括很多种类，其中逆变型分布式电源(inverter interfaceddistributed generator，iidg)通过电力电子器件接入电网。iidg的故障电流与其低电压穿越控制策略和逆变器的额定电流有关，这导致其故障电流特性与传统的交流同步发电机存在着较大差别。因此，基于对称分量法的传统短路计算方法已经不适应逆变型分布式电源接入的电网。配电网往往存在参数不平衡的情形，正序、负序、零序网络难以解耦，现有方法建立的导纳矩阵同时包含正、负、零序信息。当电网规模较大时，短路迭代计算要耗费大量计算时间。此外，传统蒙特卡洛电压暂降评估方法进行准确评估，需要反复模拟故障并进行短路计算，需要大量的计算成本。因此，需要研究含逆变型电源的不平衡电网的快速电压暂降评估方法。
技术实现思路
1、本专利
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种基于多阶段分区算法的并行电压暂降评估方法，包括以下步骤：
4、构建逆变型分布式电源iidg的短路计算模型；
5、采用多阶段电网自动分区算法进行电网自动分区，获取协调网络的最优电网分区方案；
6、基于所述最优电网分区方案和短路计算模型，采用节点撕裂法并行实现协调网络的短路电流的迭代计算，生成仿真故障下的短路电流，根据所述短路电流计算获得待评估母线的电压暂降幅值。
7、进一步地，所述短路计算模型为正序分量短路计算模型，表示为：
8、
9、式中，iiidg为iidg故障电流正序分量幅值，φ为其相角，α1为iidg并网点正序电压的相角，id*、iq*分别为故障期间iidg的有功电流指令和无功电流指令。
10、进一步地，所述采用多阶段电网自动分区算法进行电网自动分区的步骤包括：
11、利用metis工具对电网进行初始划分，获得电网的切割支路；
12、基于各切割支路选取获得撕裂节点，所述撕裂节点的选取原则为：以最少的撕裂节点数达到分区后各子网规模均衡；
13、在不同撕裂节点组合下，计算基于节点撕裂法进行单次短路计算的计算量，确定计算量最小的撕裂节点组合，获得对应的最佳分区方案。
14、进一步地，所述撕裂节点的选取步骤包括：
15、基于初始划分获得的切割支路构建切割边集合；
16、在切割边集合中所有边两端的节点选取作为候选撕裂节点，加入撕裂节点集合中；
17、判断撕裂节点集合是否有重复的节点，若有，则剔除重复多余的节点，获得最终的撕裂节点集合。
18、进一步地，所述进行单次短路计算的计算量的计算式表示为：
19、
20、式中，k是指子网的数目，ni是指第i个子网所包含的节点数量，nn是指协调网络所包含撕裂节点的数目。
21、进一步地，所述短路电流的迭代计算包括：
22、在序坐标下将含逆变型分布式电源的不平衡故障网络分解为正常运行网络和故障分量网络；
23、利用基于节点撕裂法求解正常运行网络的序电压，假设故障点f，求解故障分量网络中各节点的序电压，利用叠加定理求取电网发生故障后各节点的电压；
24、将求得的逆变型分布式电源接入节点的电压值代入所述的短路计算模型中，更新注入的电流值，再利用叠加定理在序坐标下求解各节点电压值，进而进行迭代计算，当两次迭代前后电压差值达到设置的收敛精度时，停止迭代计算；
25、根据迭代求解得到的各节点相电压以及各支路各相阻抗关系，求解各支路的电流分量，进而实现逆变型分布式电源接入不平衡配电网的并行短路电流计算。
26、进一步地，求解所述正常运行网络的序电压时，列写序坐标下的节点电压方程，并将节点导纳矩阵转换为对角块加边形式后再进行求解。
27、进一步地，利用蒙特卡洛并行地生成多次故障，计算每次故障下的电压暂降幅值，并行地完成多次故障电压暂降评估。
28、进一步地，并行地完成所述多次故障电压暂降评估后，基于多次故障下的暂降幅值特征，按照下式计算所关心母线的电压暂降期望幅值：
29、
30、式中，n是蒙特卡洛仿真次数，vi则是第i次故障计算的所关心母线的电压暂降幅值。
31、本专利技术还提供一种并行电压暂降评估系统，包括一个或多个处理器、存储器和被存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如上所述基于多阶段分区算法的并行电压暂降评估方法的指令。
32、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
33、(1)现有metis图划分工具将网络拓扑分区后，仅能识别连接各个网络的边，而不能选取合适的撕裂节点，无法将分区结果应用到节点撕裂法，此外该分区工具还存在分区数目难以确定的缺点。本专利技术提出的多阶段电网自动分区方法，以短路计算量最小为优化目标进而确定最优分区数目，并能合理的选取撕裂节点，使划分的子网规模较为均衡，同时能够自动选取撕裂节点，实现自动将电网拓扑划分为几个独立子网和一个小的协调网络，为利用节点撕裂法进行短路迭代计算奠定了基础，能够更方便、快捷地实现电压暂降评估，且可靠性高。
34、(2)与传统同步发电机电源不同，逆变型分布式电源的故障电流特性主要与所采用的低电压穿越控制策略相关，并且与并网点电压存在非线性关系。由于逆变型分布式电源故障电流与电压的耦合关系，通过解析表达式求解短路电流的传统计算方法将不再适用。此外，传统短路电流计算方法未考虑不平衡元件的影响，可能导致计算结果误差较大。而且随机电网规模的扩大，短路电流计算量将极具增加，传统方法计算效率低下。本专利技术考虑不平衡元件的影响，将lu分解和节点撕裂法结合，并在序坐标下利用节点撕裂法和并行计算加速求解短路电流的求解，在保证计算准确的前提下提高短路电流求解的效率。
35、(3)传统基于蒙特卡洛的电压暂降评估方法需要模拟大量的故障，反复的进行短路计算，这些过程需要耗费大量的计算时间；而本专利技术考虑蒙特卡洛生成随机故障的独立性，通过并行生成故障以及并行进行短路计算，结合基于节点撕裂法的短路迭代计算，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多阶段分区算法的并行电压暂降评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于多阶段分区算法的并行电压暂降评估方法，其特征在于，所述短路计算模型为正序分量短路计算模型，表示为：
3.根据权利要求1所述的基于多阶段分区算法的并行电压暂降评估方法，其特征在于，所述采用多阶段电网自动分区算法进行电网自动分区的步骤包括：
4.根据权利要求3所述的基于多阶段分区算法的并行电压暂降评估方法，其特征在于，所述撕裂节点的选取步骤包括：
5.根据权利要求3所述的基于多阶段分区算法的并行电压暂降评估方法，其特征在于，所述进行单次短路计算的计算量的计算式表示为：
6.根据权利要求1所述的基于多阶段分区算法的并行电压暂降评估方法，其特征在于，所述短路电流的迭代计算包括：
7.根据权利要求6所述的基于多阶段分区算法的并行电压暂降评估方法，其特征在于，求解所述正常运行网络的序电压时，列写序坐标下的节点电压方程，并将节点导纳矩阵转换为对角块加边形式后再进行求解。
8.根据权利要求1所述的基于多阶段分
9.根据权利要求8所述的基于多阶段分区算法的并行电压暂降评估方法，其特征在于，并行地完成所述多次故障电压暂降评估后，基于多次故障下的暂降幅值特征，按照下式计算所关心母线的电压暂降期望幅值：
10.一种并行电压暂降评估系统，其特征在于，包括一个或多个处理器、存储器和被存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-9任一所述基于多阶段分区算法的并行电压暂降评估方法的指令。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多阶段分区算法的并行电压暂降评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于多阶段分区算法的并行电压暂降评估方法，其特征在于，所述短路计算模型为正序分量短路计算模型，表示为：
3.根据权利要求1所述的基于多阶段分区算法的并行电压暂降评估方法，其特征在于，所述采用多阶段电网自动分区算法进行电网自动分区的步骤包括：
4.根据权利要求3所述的基于多阶段分区算法的并行电压暂降评估方法，其特征在于，所述撕裂节点的选取步骤包括：
5.根据权利要求3所述的基于多阶段分区算法的并行电压暂降评估方法，其特征在于，所述进行单次短路计算的计算量的计算式表示为：
6.根据权利要求1所述的基于多阶段分区算法的并行电压暂降评估方法，其特征在于，所述短路电流的迭代计算包括：
7.根据权利要求6所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，沈冰，潘玲，陈冉，冯倩，杨心刚，潘爱强，何涛，汪颖，胡文曦，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：
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