[发明专利]一种含分布式电源的电网短路电流计算方法及装置

权利要求书

1.一种含分布式电源的电网短路电流计算方法，其特征在于，包括：

步骤A：利用潮流计算方法计算发电机节点故障前的电压和注入电流；

步骤B：建立发生三相对称短路故障后的等效电路模型，所述等效电路模型中电压源与电抗串联由发电机等效形成，接地导纳由故障点等效形成，导纳由负荷等效形成，压控流源由分布式电源等效形成；

根据各节点和各支路的已知参数形成节点导纳矩阵，所述节点导纳矩阵的表达式为：

，

式中，为节点1的自电导，为节点1的自电纳，为节点1与节点n的互电导，为节点1与节点n的互电纳，为节点n与节点1的互电导，为节点n与节点1的互电纳，为节点n的自电导，为节点n的自电纳，为单位虚部；

并将分布式电源中电流关于电压的分段表达式转成离散化数据后经三次多项式拟合得到光滑曲线的解析表达式，其中，所述分段表达式为：

，

式中，为节点i的注入电流幅值，为分布式电源的额定电流，为节点i的注入电流相角，为节点i的电压相角，为节点i的电压幅值；

所述解析表达式为：

，

式中，、、、、、、、均为参数；

步骤C：将系统节点类型分为负荷节点、发电机节点以及新能源接入节点三类，并构建各个节点的修正方程；

步骤D：以各节点的节点电压幅值、节点电压相角为变量，采用牛顿-拉夫逊法求解短路方程，并将求解后的各节点电压值代入各节点注入电流公式中，使计算出各节点注入电流值。

2.根据权利要求1所述的一种含分布式电源的电网短路电流计算方法，其特征在于，在步骤C中，所述将系统节点类型分为负荷节点、发电机节点以及新能源接入节点三类，并列写各个节点的修正方程包括：

步骤C1：根据网络推导列写各节点的注入电流公式，由节点导纳方程得：

，

式中，为节点注入电流，为节点导纳矩阵，为节点电压，为节点i的注入电流，为第i行第j列元素实部，为节点j的电压，为第i行第j列元素虚部，为节点j的相角，为节点数；

步骤C2：列写每个节点的实际注入电流式：

，

式中，为发电机电抗，为发电机节点故障前的电压，为发电机节点故障前的注入电流向量；

其中，对于负荷节点，根据每个节点的实际注入电流式和各节点的注入电流公式将实部虚部分列成两组实数方程，得：

，

式中，为负荷节点下注入电流实部的表达式，为负荷节点下注入电流虚部的表达式，为节点j的电压幅值；

对于发电机节点，根据每个节点的实际注入电流式和各节点的注入电流公式将实部虚部分列成两组实数方程，得：

，

式中，为发电机节点下注入电流实部的表达式，为发电机节点下注入电流虚部的表达式，为节点的初始相角，为节点的初始注入电流相角，为发电机节点故障前的初始注入电流；

对于新能源节点，根据每个节点的实际注入电流式和各节点的注入电流公式将实部虚部分列成两组实数方程，得：

，

其中， ，

式中，为新能源节点下注入电流实部的表达式，为新能源节点下注入电流虚部的表达式；

按节点顺序列些上述方程，简写成，式中，为关于各节点电压幅值和相角的修正方程。

3.根据权利要求1所述的一种含分布式电源的电网短路电流计算方法，其特征在于，在步骤D中，所述以各节点的节点电压幅值、节点电压相角为变量，采用牛顿-拉夫逊法求解短路方程包括：

步骤D1：以各节点的节点电压幅值、节点电压相角为变量，构建雅克比矩阵，所述雅克比矩阵的表达式为：

，

式中，为雅可比矩阵第2n行第2n列的元素，为分子对分母求偏导，为修正方程，为节点电压相角，为节点电压幅值；

步骤D2：令k为迭代次数，设置初始值；

步骤D3：计算雅可比矩阵，式中，为第k次迭代的雅可比矩阵，为第k次迭代的各节点电压幅值，为第k次迭代的各节点电压相角；

步骤D4：计算不平衡量以及修正量；

步骤D5：计算修正状态量，令k=k+1;

步骤D6：若，转到步骤D3，否则输出结果。