[发明专利]一种低压光伏发电故障的诊断算法

权利要求书

1.一种低压光伏发电故障的诊断算法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：利用目前的用电信息采集系统平台，实时采集低压台区的实时数据；

步骤二：对步骤一中获取的输入采集数据进行主成分分析处理；

步骤三：通过潮流计算得到台区中各个节点的电压、电流和功率数据；

步骤四：建立光伏及负荷-低压配电网-台区变压器的“台变为中心配电网”模拟仿真模型，以模拟仿真各类无故障、老化、局部阴影、短路四个场景下的对象运行特征，用于研究低压光伏发电对低压台区配电网电压、线损以及对配电变压器的影响；

步骤五：针对已安装有用户光伏的台区，利用用户智能电表以及台区公变终端的量测数据，对真实发生配电网电压、线损以及配电变压器运行状态进行分布式光伏相关性分析和严重度评估，从而提出相应的对策；

步骤六：比较无故障、老化、局部阴影、短路四个场景下的潮流计算结果，分析出无故障、老化、局部阴影、短路四个场景下的台区配电网的运行状态；

步骤七：尝试提出基于无功补偿装置、三相平衡装置、带无功补偿的光伏系统、台区变压器侧集中储能装置的解决方案。

2.根据权利要求1所述的一种低压光伏发电故障的诊断算法，其特征在于，所述用电信息采集系统平台包括用户光伏的计量智能电表、用户用电的计量智能电表和公变低压侧的公变智能采集终端；所述“台变为中心配电网”模拟仿真模型包括配电线路模拟仿真模型以及光伏四参数模型。

3.根据权利要求1或2所述的一种低压光伏发电故障的诊断算法，其特征在于，所述步骤三的具体步骤为：

步骤三一：读入原始用户电气数据和拓扑连接关系数据，读入电源点数据；

步骤三二：计算连接单相用户的主干节点的功率，并在拓扑连接关系表格中取出单相用户，形成三相参数对称的电压配电网；

步骤三三：数据标幺化；

步骤三四：基于序分量法的三相潮流计算；

步骤三五：将标幺制下的潮流计算得到的电压、电流、线路参数数据转换成实际数据；

步骤三六：根据连接单相用户的主干节点的数据计算单相用户的电压、电流、功率；

步骤三七：计算线路损耗和零线电流，并结合低压配电网实际情况估算零线损耗。

4.根据权利要求3所述的一种低压光伏发电故障的诊断算法，其特征在于，所述基于序分量法的三相潮流计算按下方操作进行：

a.设置电压初始值；

b.计算线路序阻抗；

c.计算末梢节点注入相电流；

d.计算末梢节点序电流；

e.前推求各个支路的序电流；

f.回代求节点序电压，回代的过程采用基于路径搜索算法求解节点序电压；

g.将节点序电压转换成相电压，支路序电流转换成支路相电流；

h.判断是否满足收敛条件，满足条件则输出结果，否则回到步骤c。

5.根据权利要求2所述的一种低压光伏发电故障的诊断算法，其特征在于，所述步骤四中“台变为中心配电网”模拟仿真模型的研究过程如下：

针对已安装有用户光伏的台区，首先分析用户光伏的计量智能电表的数据，分析判断找出光伏发电正常、异常、故障的用户，分别采用这三种场景下的数据进行潮流计算得出三种场景下的潮流计算数据，其次将用电计量智能电表中的光伏用户接入电网的光伏数据用用户家用电的消耗数据代替，即将光伏数据用无光伏的数据代替，得到不含光伏用户的基础数据后进行潮流计算得到结果。

6.根据权利要求5所述的一种低压光伏发电故障的诊断算法，其特征在于，还包括配电线路的模拟仿真模型的简化过程，所述简化过程如下：

经简化的含光伏电源的配电线路模拟仿真模型，包括配电变压器、馈线等值阻抗、光伏电源和等值负荷节点，以母线等值系统为平衡节点，线路传输功率为P+j Q，线路阻抗为R+jX，末端负荷功率为PL+j QL，光伏电源功率为P₀+j Q₀。

7.根据权利要求6所述的一种低压光伏发电故障的诊断算法，其特征在于，所述光伏四参数模型的识别公式如下：

四个参数分别是短路电流Isc、开路电压Uoc、最大功率电压Um和最大功率电流Im，这四个参数与光伏电池输出特性曲线有紧密的对应关系，以此为基础构造的数学表达式即可模拟出与实际输出特性类似的U-I曲线；

根据光伏半导体器件的电压–电流关系可以得到基本输出特性公式：

C₂＝(U_m/U_OC-1)[ln(1-I_m/I_SC)]^-1

式中：U、I为光伏电池输出电压与电流；C1与C2为修正系数；

将U关于I的公式进行变形可得：

将其代入UI＝P中可得将C1与C2展开，得到

该式为五个未知参数与已知功率的表达式，其中所有参数均为单块光伏板的值；

由光伏电池的等效电路可得出电流I的公式为：

I＝I_ph-I_d-I_sh

I为光伏电池的输出电流；Iph为光生电流；Id为流过二极管的电流；Ish为流过内部并联电阻Rsh的电流

其中：

代入I的表达式可得：

式中，I0为二极管反向饱和电流；U为输出电压；K是玻耳兹曼常数,为1.38×10^-23J/K；Rs为电阻Rs的电阻,T是绝对温度；A是P-N结的理想因子,当温度T＝300K时,取值为2.8；q是电子电荷,为1.6×10^-19C；S为光照强度；Tref为标准绝对温度；CT的取值为10^-3级。