[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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，尤其是涉及一種含逆變器接口電源電力系統(tǒng)的短路電流分析方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代社會隨著經(jīng)濟發(fā)展，用電需求不斷增長。而傳統(tǒng)的一次能源資源越來越枯竭。面對能源缺乏、氣候變化和環(huán)境污染等問題，發(fā)展環(huán)境友好的新能源與可再生能源已成為世界各國的共同選擇，如：風(fēng)力、太陽能、燃料電池、海洋能、地?zé)岚l(fā)電等。利用這些能源發(fā)電，其電頻率通常有別于現(xiàn)有電網(wǎng)50Hz的工作頻率，需要通過逆變器與電網(wǎng)相連。

由于逆變器的構(gòu)造和工作原理與傳統(tǒng)同步發(fā)電機截然不同，當(dāng)電網(wǎng)運行中發(fā)生短路時，通過逆變器并網(wǎng)的電源提供的短路電流其特性也將不同于傳統(tǒng)的發(fā)電機。對于容量小的逆變器電源發(fā)生短路，逆變器的保護將立即動作切除逆變器以保護其自身不被損壞；而容量比較大的逆變器電源通常被要求具有低電壓穿越功能，即短路后仍然并網(wǎng)運行，以給電網(wǎng)提供電壓支撐，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。因此具有低電壓穿越功能的逆變器短路過程中的動態(tài)特性，不但會影響電力系統(tǒng)短路電流的特性和大小，還影響到短路電流計算的方法，使傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)短路電流計算方法不能適用于含逆變器電源的系統(tǒng)短路電流計算。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種方法先進、計算準確的含逆變器接口電源電力系統(tǒng)的短路電流分析方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種含逆變器接口電源電力系統(tǒng)的短路電流分析方法，包括以下步驟：

1)將逆變器電源作為PQ節(jié)點，進行常規(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：

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：

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

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

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：

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：

即：

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：

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：

其中，m為與短路故障節(jié)點f相連的支路數(shù)。

所述的步驟2)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：

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

其中，S_LDi互為共軛，V_i為第i節(jié)點的電壓值；