一种逆变型DG准入容量计算方法

摘要

本发明涉及一种逆变型DG准入容量计算方法，该方法首先定义了三种运行状态：当故障情况下并网点电压的跌落程度不同时，具有低电压穿越能力的IBDG存在三种运行状态，将这三种运行状态分别定义为恒功率态,中间态，恒流态；并将IBDG等效为压控电流源，当IBDG下游区域和相邻馈线各条线路末端发生三相短路故障时，根据等效电路图和节点电压法，得到系统电势和并网点电压之间关系的表达式，通过忽略IBDG并网点电压和系统电势之间的相角差，得到流过线路的短路电流近似计算公式；然后进行IBDG准入容量计算。本发明可以得到能够满足保护选择性和灵敏性要求的、更加准确的IBDG准入容量。

主权项

一种逆变型DG准入容量计算方法，该方法首先定义了三种运行状态：当故障情况下并网点电压的跌落程度不同时，具有低电压穿越能力的IBDG存在三种运行状态，将这三种运行状态分别定义为恒功率态，即并网点电压大于0.9p.u.，只输出有功电流；中间态，即并网点电压大于0.3p.u.且小于0.9p.u.，输出的无功电流随并网点电压变化而变化；恒流态，即并网点电压小于0.3p.u.，输出的无功电流为1.2倍的额定电流；同时，将IBDG等效为压控电流源，当IBDG下游区域和相邻馈线各条线路末端发生三相短路故障时，根据等效电路图和节点电压法，得到系统电势和并网点电压之间关系的表达式，通过忽略IBDG并网点电压和系统电势之间的相角差，且近似认为系统阻抗和线路阻抗的阻抗角相等，即得到流过线路的短路电流近似计算公式，以IBDG下游线路发生三相短路故障为例，由节点电压法得到如下表达式：$(\frac{1}{Z_{AB}+Z_s}+\frac{1}{Z_f})·\stackrel{·}{U}=\frac{{\stackrel{·}{E}}_S}{Z_{AB}+Z_s}+{\stackrel{·}{I}}_{DG}$其中：Z_s、Z_AB和Z_f分别为系统阻抗、线路AB的阻抗和故障点到并网点之间的线路阻抗，阻抗角均为β；和分别为系统相电势和并网点相电压；为IBDG的输出电流；若此时IBDG运行于中间态，则IBDG输出电流的表达式为：其中：P_N和U_N分别为IBDG的额定功率和额定电压；忽略系统电势和并网点电压之间的相角差，则根据上述两式得到并网点电压公式：$U=\frac{E_S·{U_N}^2·Z_f+1.8·P_N·U_N·(Z_{AB}+Z_s)·Z_f·sin\beta }{{U_N}^2·(Z_f+Z_{AB}+Z_s)+2·P_N·Z_f·(Z_{AB}+Z_s)·sin\beta }$因此，流过DG下游保护和上游保护的短路电流近似计算公式分别为：$I_f=\frac{E_S·{U_N}^2+1.8·P_N·U_N·(Z_{AB}+Z_s)·sin\beta }{{U_N}^2·(Z_f+Z_{AB}+Z_s)+2·P_N·Z_f·(Z_{AB}+Z_s)·sin\beta }$$I_{AB}=\frac{E_S·{U_N}^2+2·P_N·Z_f·sin\beta ·(E_S-0.9·U_N)}{{U_N}^2·(Z_f+Z_{AB}+Z_s)+2·P_N·Z_f·(Z_{AB}+Z_s)·sin\beta }$当故障情况下IBDG运行于恒功率态和恒流态时，根据同样的方法得到不同线路上短路电流近似计算公式；按照下述步骤进行IBDG准入容量计算：第1步：首先按照IBDG运行于中间态时的短路电流近似计算公式计算保护灵敏性约束下IBDG容量P1，并转入第2步；第2步：在正常状况下，IBDG运行于恒功率态；因此，将第1步中得到的IBDG容量P1，代入到IBDG运行于恒功率态时的并网点电压公式中，判断IBDG下游线路和相邻馈线保护所在线路末端发生三相故障时并网点电压是否存在大于0.9p.u.的情况；若不存在，则不满足IBDG恒功率运行的条件，转入第3步；否则，对相关保护按照IBDG运行于恒功率态时的短路电流近似计算公式进行重新整定和灵敏性校验，并计算得到修正后的IBDG容量P2；将计算得到的IBDG容量P2，再次代入到相关线路末端发生三相短路且IBDG运行于恒功率态时的并网点电压公式中；若并网点电压大于0.9p.u.，则计算过程结束，P2为保护灵敏性约束下的IBDG容量；否则，不断增大IBDG的容量至P3，使得并网点电压等于0.9p.u.，P3为保护灵敏性约束下的IBDG容量；第3步：恒流态是中间态的一种特殊情况，故将P1代入到IBDG运行于中间态时的并网点电压计算公式中，判断IBDG下游线路和相邻馈线保护末端三相故障时并网点电压是否存在小于0.3pu的情况；若不存在，则判断校验结果和假设前提吻合，计算过程结束，P1为保护灵敏性约束下的IBDG容量；否则，对相关保护按照IBDG运行于恒流态时的短路电流近似计算公式进行重新整定和灵敏性校验，并计算得到修正后的IBDG容量P4；将P4再次代入到相关线路末端发生三相短路且IBDG运行于中间态时的并网点电压公式中进行校验；若并网点电压小于0.3p.u.，则判断校验结果和假设前提吻合，P4为保护灵敏性约束下的IBDG容量；否则，减小IBDG的容量至P5，使得并网点电压恰好等于0.3p.u.，此时P5为保护灵敏性约束下的IBDG容量；第4步：利用IBDG能够提供的最大反向电流即1.2倍的额定电流小于IBDG上游线路保护的整定值，计算得到保护选择性约束下的IBDG容量P6；第5步：将保护灵敏性约束下的IBDG容量和保护选择性约束下的IBDG容量P6进行比较，取其较小值即为计及配电网电流保护整定原则的IBDG准入容量。