[发明专利]逆变型分布式电源高比例渗透配电网的故障暂态计算方法

说明书

本发明公开了属于电力系统分析技术领域的一种逆变型分布式电源高比例渗透配电网的故障暂态计算方法。包括步骤1：保留网络故障前运行数据、网络与分布式电源参数和故障信息；构造节点阻抗矩阵，并求解配电网节点故障稳态电压；步骤2：根据逆变型电源接入配电网的母线故障前后降落值，计算其暂态电流，将输出电流Id，Iq换算至统一参考系ID，IQ；步骤3：对各线路阻抗进行暂态修正，生成配网的暂态时变节点阻抗矩阵；步骤4：计算各节点电压暂态，进而求得故障电流波形。本发明可实现高比例新能源电源渗透下配电网交流故障暂态的降阶计算，对未来配电网的保护适应性分析、保护新原理设计及其整定具有重要的指导意义。

技术领域

本发明涉及电力系统分析技术领域，尤其涉及一种逆变型分布式电源高比例渗透配电网的故障暂态计算方法。

背景技术

随着逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed generation，IIDG)高比例渗透入配电系统，配电网的故障特性将发生本质变化。一方面，IIDG的接入导致配网由常见的单一电源辐射型拓扑转为多端有源复杂网络，为配网系统的故障分析带来困难；另一方面，IIDG的输出特性由机组控制与控制输入量(如端电压之于压控型逆变器)共同决定，传统电力系统分析中惯用的电源等效分析法不再适用，并且机组控制结构中存在的非线性环节，如输出电流限幅、故障穿越控制切换等更使其故障分析面临挑战。

目前针对IIDG单机故障解析已有较为完备的研究，但与传统交流电源不同，IIDG的单机故障解析结果无法直接推广至多机网络分析。其原因有二：鉴于逆变型电源的设计特点，其输出电流指令值均为以机端电压为参考系的计算值，在进行多机分析时需进行向统一参考系下的相位换算；其次，常见的压控型逆变电源其输出极大程度上取决于机组端电压情况，而作为现有的单机故障解析研究的重要边界条件——“故障后机组端电压瞬降且不经历暂态过程”在多机系统故障分析中将存在争议。仿真结果表明对于输电网，其线路感抗远大于电阻，故障后各节点电压将存在较长的过渡过程(约几百毫秒)。综上所述，有必要对含逆变型电源的多机系统故障暂态展开进一步研究，以求为快速保护或其他新能源保护新原理的设计整定提供理论依据。

发明内容

本发明的目的是提出一种逆变型分布式电源高比例渗透配电网的故障暂态计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：运行数据和系统参数的采集与故障暂态计算预处理；

步骤1.1：采集运行数据，包括各节点电压各IIDG的输出电流各配电线路阻抗Z_l；采集各IIDG的参数，包括外环PI控制的比例系数k_up和积分系数k_ui、内环PI控制的比例系数k_ip和积分系数k_ii、直流电容值C、交流滤波器电感值L和故障前IIDG直流侧电压初值U_dc0；

步骤1.2：根据故障点位置和故障电阻R_f，结合配电网拓扑形成不含新能源电源内阻抗的系统故障稳态节点阻抗矩阵Z_nxn|_f∞；

步骤1.3：求解配电网各节点电压故障稳态值U_f和相位δ_f；

步骤2：根据各新能源机组端电压降落程度，求解IIDG的dq坐标系下的故障暂态电流输出dq分量i_d和i_q；并依据端电压与统一参考坐标间的动态相对相位差，将i_d和i_q换算至统一参考坐标下对应的i_D和i_Q；

步骤3：根据各线路流经的暂态电流计算暂态等效阻抗附加项Δz(t)，进而对步骤1.2中系统故障稳态节点阻抗矩阵Z_nxn|_f∞进行修正，生成时变的配网暂态节点阻抗矩阵Z_nxn|_f-transient；