[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

说明书

本发明公开一种含分布式电源的电网短路电流计算方法及装置，方法包括：利用潮流计算计算出发电机节点故障前的电压和注入电流；建立发生三相对称短路故障后的等效电路模型，建立导纳矩阵，并将分布式电源表达式进行拟合；对系统节点进行分类，列写修正方程；将求解后的各节点电压值代入各节点注入电流公式，解出各节点注入电流值。适用于多个分布式电源接入电网时的故障计算，契合当前电力系统的需求。

技术领域

本发明属于电力系统故障分析技术领域，尤其涉及一种含分布式电源的电网短路电流计算方法及装置。

背景技术

研究电网发生短路故障后的短路电流的主要方法是构建故障后的等效电路模型，列写发电机节点、负荷节点和故障节点的注入电流方程，通过解线性的矩阵方程来计算出短路电流。

然而，在大量分布式电源接入电网后，由于分布式电源模型的表达式是非线性的，因此通过直接解方程的方法难以求解，所以需要迭代计算。由于牛顿-拉夫逊法在迭代过程中要不断更新变量对于函数的偏导值，即雅克比矩阵，而分布式电源模型的表达式是分段函数，难以求导。

发明内容

本发明提供一种含分布式电源的电网短路电流计算方法及装置，用于至少解决上述技术问题之一。

第一方面，本发明提供一种含分布式电源的电网短路电流计算方法，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，并列写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。

第二方面，本发明提供一种含分布式电源的电网短路电流计算装置，包括：

计算模块，配置为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；

拟合模块，配置为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：

，