[发明专利]变流器并网型分布式电源的短路电流计算方法

说明书

本发明公开一种变流器并网型分布式电源的短路电流计算方法，包括：1)给定配电网系统电源和网架结构参数；2)给定变流器并网型分布式电源的额定与运行参数；3)给定故障参数；4)设定电网节点电压和分布式电源输出电流的初值；5)基于所建立的阻抗矩阵和节点电压方程进行短路电流计算；6)判断步骤5)所计算短路电流是否满足收敛条件；如果收敛转入步骤8)输出短路电流计算结果；如果不收敛转入步骤7)；7)根据分布式电源并网点电压修正输出电流并转入步骤5)；8)输出短路电流计算结果。本发明综合考虑了分布式电源的工作模式和低电压时的无功支撑特性，可以更加真实地反映变流器并网型分布式电源在配电网故障期间输出的短路电流。

技术领域

本发明属于电气工程领域，涉及一种变流器并网型分布式电源的短路电流计算方法。

背景技术

配电网在运行过程中难免发生故障，其中最严重的故障就是配电网发生短路现象。短路故障的直接结果就是配电网中流过极大的短路电流，而短路电流的热效应和力效应将可能损坏配电网中的电力设备，譬如变压器、线路和开关等，使得供电系统难以及时修复并恢复正常供电，不仅造成设备损失，还严重影响正常工业生产和人民生活。

为了避免短路故障的危害和减小损失，一方面在选择配电网设备时，要考虑到设备应具有一定的短时耐受短路电流的能力，另一方面要合理配置继电保护装置，在故障发生时能够及时将故障点从电网中切除。这两个方面的电气设计是否合理，严重依赖于短路电流数值的准确性。因此，短路电流计算是配电网设计的一项重要内容。

传统配电网的短路电流计算是相对简单的。传统配电网的设备属性和特征参数都是固定的，譬如电源、变压器、线路、开关、电抗器和补偿电容器等。电源认为是一个理想的电压源，变压器、线路、开关电抗器和补偿电容器都可以等值为一个线性的无源RLC阻抗网络，当系统发生短路，只是改变了配电网的网络结构而已，网络元件的特征参数没有变化，可以利用电路理论直接计算短路电流。

以风光等可再生能源发电为主的分布式电源在近年来得到快速发展，分布式电源在未来必将大量接入配电网。分布式电源接入配电网使得配电网由原来的单一电源配电网变为多电源配电网，分布式电源必将影响到配电网的短路电流的大小，因此，在含分布式电源的配电网的短路电流计算中，分布式电源如何处理是关键问题。

由于分布式电源容量小，尤其是分布式电源是一个根据外部应用条件可控的有源元件，在配电网短路电流计算中不可能等值为一个理想的电压源。由于风光分布式电源一般都是通过电力电子变流器并网，分布式电源并网变流器具有实时限流作用，因此目前的计算均将分布式电源看作一个恒流源来对待，短路电流取为分布式电源额定电流的一定倍数。

实际中，分布式电源是一个可控电源，具有不同的工作模式和要求，譬如单位功率因数模式、定功率模式、低电压无功支撑要求等，这些都将影响到分布式电源在配电网发生短路时的输出电流响应特性，此外分布式电源的当前出力也会影响到短路电流。对此，目前尚无相应的处理方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种变流器并网型分布式电源的短路电流计算方法，解决现有技术中存在的未能综合考虑分布式电源并网变流器的工作模式和无功支撑要求、进而导致短路电流计算结果不够精确的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

变流器并网型分布式电源的短路电流计算方法，包括以下步骤：

1)给定配电网系统电源和网架结构参数；

2)给定变流器并网型分布式电源的额定与运行参数；

3)给定故障参数：故障点和故障类型；

4)设定配电网节点电压和分布式电源输出电流的初值；

5)建立配电网阻抗矩阵和节点电压方程，并基于此方程进行短路电流计算；