[发明专利]含逆变型分布式电源小电阻接地系统的接地故障分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统故障分析领域，具体涉及一种含逆变型分布式电源小电阻接地系统的接地故障分析方法。

背景技术

为了应对化石能源危机和缓解环境压力，以光伏发电和风力发电为代表的分布式发电技术在我国得到了大力发展，尤其是逆变型分布式电源(Inverter Interface Distribution Generator，IIDG)在电网中的接入日渐广泛。IIDG是通过逆变器实现并网，其输出特性主要由逆变器的控制策略决定，具有较强的非线性；而且并网规定要求IIDG 应具有低电压穿越能力，即在电网发生故障后，故障相的电压跌落时，IIDG能够优先输出无功以支撑起电网电压。IIDG复杂的故障输出特性改变了配电网的短路电流分布，将可能造成传统配电网继电保护无法正确动作。

目前我国配电网大量采用中性点经消弧线圈接地方式。由于土地资源的紧缺以及对供电可靠性要求的提高，地下电缆输电被我国很多大中型城市所采用。电缆线路因具有较大的对地电容，以至于消弧线圈接地方式很难满足迅速增长的补偿容量需求，容易造成欠补偿、过电压等危险。由于小电阻接地系统具有较强的故障排除能力，能够有效地抑制过电压，越来越多的大型城市开始采用小电阻接地方式。小电阻接地系统发生接地故障时故障相会出现较大的压降，在低电压穿越期间IIDG将输出较大的故障电流，极大地改变了馈线零序电流分布，因此IIDG对于小电阻接地系统馈线零序电流保护的影响不可忽略。但是，目前IIDG在小电阻接地系统中的应用尚缺乏完善的理论和经验指导，含IIDG小电阻接地系统的故障分析成为了亟待研究的课题。

传统的接地故障分析方法是通过列写回路电流或节点电压方程求出各节点电压及注入电流，并在此基础上求解零序电流。但由于IIDG的故障输出特性复杂，输出电流与公共联结点(Point of Common Coupling，PCC)电压呈非线性关系，因此无法通过线性变换的方法直接求解回路电流方程。并且当电网发生不对称故障时，如果采取普通的控制策略，IIDG将输出负序电流，这不仅会影响逆变器的性能，还会加剧电网的不对称程度，不利于故障的恢复。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供了一种计及IIDG低电压穿越能力与消除负序电流控制策略的小电阻接地系统接地故障分析方法，所述方法通过高斯迭代法对回路电流方程进行求解，即以回路电流方程作为迭代方程，IIDG输出电流与PCC 电压的关系式作为修正方程，经过数次迭代修正后得到各节点电压和注入电流；同时，本IIDG控制系统采用消除负序电流的控制策略，即把PCC正序电压作为参考，并将 IIDG的负序电流参考值设为0，使得IIDG输出电流仅含正序分量。所述方法提高了故障分析的准确性，在工程实践中具有很强的实用性。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

一种含逆变型分布式电源小电阻接地系统的接地故障分析方法，所述方法包括以下步骤：

S1、计算小电阻接地系统正常运行时的公共联结点PCC的电压幅值U_PCC.0；

S2、根据正序等效定则，建立小电阻接地系统发生接地故障时的复合序网、负序序网和零序序网；

S3、利用负序序网和零序序网计算附加阻抗Z_Δ，再利用复合序网列写故障时的回路电流方程：

其中k为当前迭代次数，Z′为故障时的回路电流方程对应的阻抗矩阵，表示接地故障时小电阻接地系统中各个节点的正序电压，其中为小电阻接地系统的电源电压，为故障点的正序电压，为接地故障时PCC结点的正序电压，m表示PCC结点的序号；表示接地故障时小电阻接地系统中各个节点的注入电流，其中为流经电源侧母线的馈线正序电流，为流经故障点的正序电流，为接地故障时分布式电源注入PCC结点的电流；

由于和呈非线性关系，该回路电流方程无法通过线性变换直接求解，此处通过高斯迭代法进行求解，令该回路电流方程作为迭代方程，并利用逆变型分布式电源输出电流和PCC结点电压的关系式作为修正方程：