[發明專利]一種基于節點全覆蓋的配電網電能質量評估方案

在審

• 申請號: 202011067285.2
• 申請日: 2020-10-05
• 公開（公告）號: CN112649695A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 尹忠東;盧筱莉
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;北京科力源能源技術有限公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R31/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種基于節點全覆蓋的配電網電能質量評估方案，該方案的設計步驟包括：1)建立基于虛擬節點的電網故障理論計算模型。引入故障位置參數λ。2)確定電壓跌落評估方法。明確電壓暫降評估中電壓暫降頻次和電壓凹陷域的評估分析方法，比較各種不同故障下電壓各相分量的變化；根據網絡拓撲計算，得到正常運行時各節點的電壓幅值和相位角，以及節點阻抗矩陣；編程求解各節點的故障電壓、電壓跌落頻次和電壓凹陷域，仿真證明結論。3)設計出基于PQMS監測數據的粒子群復雜故障位置識別方案。根據PQMS和SCADA系統確定故障類型、故障線路，因此知道故障位置參數就能故障定位。

技術領域

改善電能質量是電力系統安全、穩定、經濟運行的必要條件，是電網運行水平高低的重要指標，同時也是電力企業管理水平考核的重要標準。電網的電壓暫降的評估是分析電壓跌落的情況，從而用于指導電網規劃、建設和改造，進一步提高電能質量，是當前電能質量研究中的一項重要內容。對特定關注節點進行電壓暫降的分析能輔助敏感用戶選擇適合的電網接入點，避免因電壓暫降問題而造成的經濟損失，提高工業企業的總體經濟效益。對于供電方來說，改善電氣環境可以提高面向電力市場的電網經濟效益。研究將日益豐富的電能質量監測數據用于故障定位的可能性，可以為供電部門快速精確的找到故障點并排除故障點提供新的方案和途徑。

背景技術

電能質量的主要問題是電壓暫降。對于電力系統來說，電能質量擾動會使得繼電保護裝置誤動作、降低變壓器的壽命、輸電線損失增加，諧波還會影響電力系統的正常通訊，影響到電能質量監測的正常工作；對于用電企業來說，由于現代工業的發展，大量精密儀器和電力電子設備的使用，用戶對于各種電磁干擾都極為敏感，輕微的電壓暫降都可能會影響負荷端控制系統的正常運行，甚至導致生產線中斷、產品報廢等，直接影響到企業的經濟效益；對于居民用戶來說，電能質量污染會減低家用電器設備、電子設備等的使用壽命，影響日常生活。

對電壓暫降評估研究目前主要方法有兩大類，一是基于實測數據的評估分析方法，就是在節點安裝電能質量監測設備從而獲得數據，進而評估；二是基于數學模擬的隨機預測評估分析方法，這種方法是以目標系統為研究對象，利用短時故障發生的概率來評估電壓暫降時間的期望次數。對故障定位方面的研究目前國內和國外運用的算法都基本差不多，應用較為廣泛的人工智能算法主要包括人工神經網絡、遺傳算法、蟻群算法、灰狼算法、模糊理論、粒子群算法、帝國競爭算法等，但利用人工智能算法總體存在故障模型不夠完整、定位問題模型建立相對復雜和定位效率不高的缺點。本發明提出的基于PQMS監測數據的粒子群復雜故障位置識別方案能在大數據的基礎上準確定位故障。

發明內容

本申請人針對現有技術，進行研究與改進，提供一種基于節點全覆蓋的配電網電能質量評估方案。為了解決上述問題，本發明采用如下方案：

一種基于節點全覆蓋的配電網電能質量評估方案，包括下述步驟：

1)建立基于虛擬節點的電網故障理論計算模型。將故障點視為新增的虛擬節點，引入故障位置參數λ，通過求解虛擬節點的自阻抗、與非故障點和敏感節點之間的互阻抗，求出當電網發生單相接地故障、兩相故障、兩相接地故障、三相故障時敏感節點的故障電壓，從而求出電壓跌落幅值；由于大部分故障發生在線路上，母線節點的故障情況較少，在線路故障分析時，特殊點λ＝0和λ＝1是母線節點故障；系統如果由變壓器時，變壓器的聯接方式會影響故障電壓，故障接地與故障不接地的電壓轉換公式不一樣。

2)確定電壓跌落評估方法。首先明確電壓暫降評估中電壓暫降頻次和電壓凹陷域的評估分析方法，然后用MATLAB/Simulink搭建IEEE-33節點配電網模型，對正常運行和故障運行時的仿真結果進行分析，比較各種不同故障下，電壓各相分量的變化；接著根據網絡拓撲結構和參數，編寫程序對IEEE-33節點網絡進行潮流計算，得到正常運行時各節點的電壓幅值和相位角，以及節點阻抗矩陣；最后運用MATLAB編程，求解各節點的故障電壓、電壓跌落頻次和電壓凹陷域，用MATLAB/Simulink仿真證明結論的正確性。