[發(fā)明專利]一種含逆變器接口電源電力系統(tǒng)的短路電流分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410598176.1
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN104331619B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁海生;丁一波;呂征宇;李帆;曹煒;杜公言;王永志
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)上海市電力公司;國網(wǎng)上海電力設(shè)計有限公司;上海電力學(xué)院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31225
• 代理人: 宣慧蘭

1.一種含逆變器接口電源電力系統(tǒng)的短路電流分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將逆變器電源作為PQ節(jié)點，進(jìn)行常規(guī)潮流計算，獲取電力系統(tǒng)正常運行的節(jié)點導(dǎo)納矩陣Y為：

$Y=\left[\begin{array}{ccccc}{Y}_{11}& \mathrm{...}& Y_{1i}& \mathrm{...}& Y_{1n}\\ \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}\\ Y_{i1}& \mathrm{...}& Y_{ii}& \mathrm{...}& Y_{in}\\ \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}\\ Y_{n1}& \mathrm{...}& Y_{ni}& \mathrm{...}& Y_{nn}\end{array}\right]$

其中，Y_ii為節(jié)點i的自導(dǎo)納，Y_in為節(jié)點i對于節(jié)點n的互導(dǎo)納；

2)根據(jù)第i節(jié)點的類型修改節(jié)點導(dǎo)納矩陣Y，獲取新的節(jié)點導(dǎo)納矩陣Y′：

當(dāng)?shù)趇節(jié)點連接傳統(tǒng)電源，傳統(tǒng)電源的內(nèi)阻抗為Z_i時，則有：

$Y_{ii}^{\′}=Y_{ii}+\frac{1}{Z_i};$

當(dāng)?shù)趇節(jié)點連接負(fù)荷節(jié)點，負(fù)荷節(jié)點的功率為S_LDi時，則有：

$Y_{ii}^{\′}=Y_i+\frac{S_{LDi}^{*}}{V_i^2},$

其中，S_LDi互為共軛，V_i為第i節(jié)點的電壓值；

當(dāng)?shù)趇節(jié)點連接逆變器接口電源時，則有：

Y′_ii＝Y(jié)_ii；

3)根據(jù)新的節(jié)點導(dǎo)納矩陣Y′求逆得到節(jié)點阻抗矩陣Z′，節(jié)點阻抗矩陣Z′的計算式為：

Z′＝(Y′)^-1

$Z^{\′}=\left[\begin{array}{ccccc}{Z}_{11}^{\′}& \mathrm{...}& Z_{1i}^{\′}& \mathrm{...}& Z_{1n}^{\′}\\ \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}\\ Z_{i1}^{\′}& \mathrm{...}& Z_{ii}^{\′}& \mathrm{...}& Z_{in}^{\′}\\ \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}\\ Z_{n1}^{\′}& \mathrm{...}& Z_{ni}^{\′}& \mathrm{...}& Z_{nn}^{\′}\end{array}\right],$

其中，Z′_ii為節(jié)點i的自阻抗，Z′_in為節(jié)點i對于節(jié)點n的互阻抗；

4)根據(jù)節(jié)點阻抗矩陣Z′計算帶有短路故障節(jié)點f的故障節(jié)點阻抗矩陣Z，所述的故障節(jié)點阻抗矩陣Z各元素Z_ij的計算式為：

$Z_{ij}=Z_{ij}^{\′}-\frac{Z_{if}^{\′}{Z}_{fj}^{\′}}{Z_{ff}+Z_f},(i,j=1,2,...,n),$

其中，Z_f為短路故障節(jié)點f的故障阻抗，Z_ff為短路故障節(jié)點f的自阻抗；Z′_if為短路故障節(jié)點f與節(jié)點i之間的互阻抗，Z′_fj為短路故障節(jié)點f與節(jié)點j之間的互阻抗；

5)根據(jù)帶有短路故障節(jié)點f的故障節(jié)點阻抗矩陣Z，計算對應(yīng)的節(jié)點電壓方程，所述的節(jié)點電壓方程為：

$\stackrel{\·}{V}=Z\stackrel{\·}{I}$

即：

$\left[\begin{array}{c}\stackrel{\·}{V_1}\\ \mathrm{...}\\ \stackrel{\·}{V_f}\\ \mathrm{...}\\ \stackrel{\·}{V_n}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccccc}{Z}_{11}& ...& Z_{1i}& ...& Z_{ln}\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ Z_{f1}& ...& Z_f& ...& Z_{fn}\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ Z_{n1}& ...& Z_{nf}& ...& Z_{nn}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\stackrel{\·}{I_1}\\ ...\\ \stackrel{\·}{I_f}\\ ...\\ \stackrel{\·}{I_n}\end{array}\right]$

其中，為帶有短路故障節(jié)點f的電力系統(tǒng)節(jié)點電壓矩陣，為帶有短路故障節(jié)點f的電力系統(tǒng)節(jié)點注入電流矩陣；

6)計算所有與短路故障節(jié)點f相連的支路的短路電流的計算式為：

$\stackrel{\·}{I_{kf}}=\frac{\stackrel{\·}{V_k}-\stackrel{\·}{V_f}}{Z_{kf}},$

其中，Z_kf為相連節(jié)點k到短路故障節(jié)點f的k-f支路的支路阻抗，為短路故障節(jié)點f短路時節(jié)點k的電壓，為短路故障節(jié)點f的短路電壓；

7)根據(jù)與短路故障節(jié)點f相連的所有支路短路電流計算短路故障節(jié)點f的短路電流的計算式為：

$\stackrel{\·}{I_f}=\stackrel{m}{\Σ}\stackrel{\·}{I_{kf}},$

其中，m為與短路故障節(jié)點f相連的支路數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含逆變器接口電源電力系統(tǒng)的短路電流分析方法，其特征在于，所述的步驟5)中，

當(dāng)?shù)趇節(jié)點連接傳統(tǒng)電源，傳統(tǒng)電源的內(nèi)阻抗為Z_i時，則有：

$\stackrel{\·}{I_i}=\frac{\stackrel{\·}{E_{oi}}}{Z_i},$

其中，為傳統(tǒng)電源次暫態(tài)電勢；

當(dāng)?shù)趇節(jié)點連接逆變器接口電源時，則有：

其中，I_Ni為該逆變器的額定輸出電流，為短路前正常運行時輸出電流相位，γ_i為短路后輸出電流與短路前輸出電流的相位差；

當(dāng)節(jié)點i為發(fā)生短路故障的節(jié)點f或負(fù)荷節(jié)點時，則有：

${\stackrel{\·}{I}}_i=0.$