[發明專利]一種超高壓電網故障電流限制器優化布點的計算方法

在審

• 申請號: 201710347998.6
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107423478A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 劉民偉;錢紋;郭洪芹;胡凱;趙爽;張秀釗;劉娟;趙慶麗;陳瑾;錢衛華;吳政聲;彭俊春
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司;中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 昆明大百科專利事務所53106
• 代理人: 何健

技術領域

本發明涉及一種短路電流限制方法，具體涉及一種超高壓電網故障電流限制器優化布點的計算方法。

背景技術

隨著電網發展，電源裝機不斷增加，電網結構不斷增強，網內電氣聯系緊密，電力系統中短路電流水平逐年增大，目前己成為電力系統規劃、運行方面面臨的重要問題。

短路電流限制措施主要由運行方面的解開電磁環網、母線分列運行、斷線、跳通以及設備方面的采用高阻抗變壓器、變壓器中性點加裝小電抗、加裝故障電流限制器等。

各種限流措施適用場合不同，需依據實際情況合理配置，如解開電磁環網對220kV側單相及三相短路電流均有明顯降低作用，且對500kV側短路電流也具有一定降低作用，而加裝變壓器中性點小電抗僅對限制500kV變電站220kV側單相短路電流效果明顯。而變電站500kV短路電流超標問題應主要從500kV電網著手解決，因為500kV側自阻抗主要取決于500kV電網結構，措施有：更換遮斷容量不足斷路器、500kV線路跳通、斷線、加裝限流電抗器、加裝故障電流限制器，由于500kV線路跳通、斷線對網架結構產生影響，串聯電抗器接入將增加系統運行損耗、降低經濟性，以上三種措施均會對電網運行帶來一定的負面影響，更換斷路器則涉及到施工停電、費用問題，且隨著電網發展短路電流突出問題需要更換更多的設備，而故障電流限制器僅在短路電流流過時發揮作用，因此故障電流限制器是應對超高壓電網故障電流快速增長的一種重要技術手段。

故障電流限制器是一種限制短路電流的電氣設備。FCL主要有以下四部分組成，如圖所示：快速故障電流探測元件、快速切換開關、限流電抗器以及過電壓保護元件，在系統正常運行時，開關裝置處于閉合狀態，FCL無電抗投入；而只在系統故障時開關快速斷開投入電抗器進行限流，即：當發生短路故障時，自動投入限流阻抗，起到限制短路電流的作用。

故障電流限制器種類主要由：超導限流器、固態限流器、磁性限流器、串聯諧振限流器。500kV故障電流限制器已有實際工程投產，即為華東電網在2009年底投產了安裝在瓶窯～杭北單線上的8歐姆、額定電流為2kA的故障電流限制器，設備安裝在500kV瓶窯變內，為串聯諧振型。

隨著電力電子技術、超導技術、計算機技術和新材料的發展，故障電流限制器的研制和開發快速推進，其設備造價會降低，性能得到改善，限制短路電流以減輕斷路器的開斷負擔成為可能，因此對于超高壓電網限制短路電流而言，加裝故障電流限制器是一種較為理想、有效的解決措施。

故障電流限制器在超高壓電網中的布點屬于優化問題，其優化布點的原則是滿足各節點斷路器遮斷容量的前提下最小化故障電流限制器布點數目和總限流電抗，也可以同時考慮配置故障電流限制器產生的收益問題。

當電網中短路電流超標節點較少時，采用枚舉法即可得出故障電流限制器的布點方案，但當電網有多個短路電流超標點且分布位置不同時，采用枚舉法則繁瑣且較難獲取優化組合，從電網規劃和經濟性角度來考慮，如何確定故障電流限制器最優安裝位置、阻抗值成為難點，這是一個大規模的非連續、非線性的多目標優化問題，目前常用的優化算法主要是各種人工智能算法，比如模擬退火算法、禁忌搜索算法、遺傳算法、群智能算法等，這些算法主要應用于學術研究，應用算例多是節點較少的標準系統，當實際電網規模大，約束眾多時，求解速度很慢，適應性較差。

本專利主要從工程實用角度出發，首先建立故障電流限制器優化布點的數學模型，然后采用啟發式優化算法求解，最后進行結果校驗及評價，得出優化布點方案，形成一套系統的算法。

發明內容

鑒于上述分析，本發明旨在提供一種超高壓電網故障電流限制器優化布點的計算方法，用于解決上述問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

一種超高壓電網故障電流限制器優化布點的計算方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

步驟1：對目標電網進行短路電流計算，篩選出短路電流超標的超高壓節點集合；

步驟2：建立故障電流限制器優化布點的數學模型，對建立的數學模型采用內點法求解，得出優化布點結果；

步驟3：對執行故障電流限制器優化布點后的電網短路電流和安全穩定分析；

步驟4：判別故障電流限制器優化布點個數的滿意度，若滿意，則輸出故障電流限制器優化布點結果，否則增加故障電流限制器布點數目限制，并引入開斷線路降低短路電流措施，繼續優化求解，輸出增加故障電流限制器數目約束的優化布點結果及開斷線路結果。