一种含逆变型分布式电源的配电网故障计算通用方法

摘要

一种含逆变型分布式电源的配电网故障计算通用方法，它首先针对逆变型分布式电源的短路电流特性进行建立次暂态及稳态的短路等效模型，然后进行故障计算：步骤1，输入系统参数，形成系统导纳矩阵；步骤2:将滤波电抗并入分布式电源导纳矩阵；步骤3:形成次暂态电流的三相分量迭代格式；步骤4:计算稳态模型的内电势正序分量；步骤5:形成稳态电流的三相分量迭代格式；步骤6:统一求解方程得到次暂态故障电压三相分量和稳态故障电压三相分量；步骤7:判断方程是否收敛，如果收敛则迭代结束，否则返回步骤3继续迭代。本发明提出了一种相序混合通用计算方法，可适用于含逆变型分布式电源的配电网故障计算。

主权项

一种含逆变型分布式电源的配电网故障计算通用方法，其特征是，包括以下过程：一、对逆变型分布式电源进行统一化建模(1)建立短路电流的次暂态模型定义逆变器的虚拟内电势E，因此短路电流次暂态值的模型用公式(1)描述：${\stackrel{·}{I}}^{\prime \prime }=\frac{{\stackrel{·}{E}}_0-{\stackrel{·}{U}}_f}{R+jX}---\left(1\right)$式中，表示短路前的逆变器内电势正序分量，为逆变器并网短路正序电压，R表示逆变器出口电阻，X为逆变器滤波电抗，j为虚数单位；(2)建立短路电流的稳态模型逆变型分布式电源采用恒功率控制，按照给定的功率指令输出，在有低电压穿越控制要求时，逆变器按照并网技术要求输出设定的无功功率，在逆变器并网电压小于90％时，低电压穿越控制下的无功功率指令为：Q_ref1＝K(U_f‑U₀)U_f (K≥2)   (2)式中，U₀为故障前逆变器并网正序电压，U_f为并网短路电压正序分量，K为无功支撑的比例系数；该阶段分布式电源的短路计算模型采用恒功率模型表示为：$\left\{\begin{array}{c}P=P_{ref},Q=Q_{ref}(U_f>0.9)\\ P=P_{ref},Q=Q_{ref1}(0.2<U_f<0.9)\end{array}\right.---\left(3\right)$式中，P表示逆变器输出有功功率，Q表示逆变器输出无功功率，P_ref为有功功率参考值，Q_ref与Q_ref1为不同电压情况下的无功功率参考值；短路电流稳态值的模型用公式(4)描述：$\left\{\begin{array}{c}E=\frac{QX}{U_f}+\frac{PR}{U_f}\\ \delta =\frac{PX}{U_f}-\frac{QR}{U_f}\\ \stackrel{·}{I}=\frac{\stackrel{·}{E}-{\stackrel{·}{U}}_f}{R+jX}\end{array}\right.---\left(4\right)$式中，表示短路后的内电势，δ为的相角，R表示逆变器出口电阻，X为逆变器滤波电抗；二、故障计算过程步骤1，输入系统参数，形成系统导纳矩阵Y_Sys；步骤2:将滤波电抗并入分布式电源导纳矩阵：$Y_{abc}=Y_{Sys}+\frac{1}{R+jX}---\left(5\right)$其中R与X分别为逆变器出口电阻和电抗；步骤3:形成次暂态电流的三相分量迭代格式：$Y_{abc}{\stackrel{·}{U}}_{fabc0}^{k+1}=\frac{{\stackrel{·}{E}}_{abc}^0}{R+jX}---\left(6\right)$其中，表示第k+1次迭代的次暂态故障电压三相分量，表示内电势的三相分量；步骤4:计算稳态模型的内电势正序分量：${\stackrel{·}{E}}^{k+1}=\frac{QX}{{\stackrel{·}{U}}_f^k}+j\frac{P_{ref}R}{{\stackrel{·}{U}}_f^k}---\left(7\right)$其中表示第k+1次迭代时的稳态内电势正序分量，为第k次迭代时的稳态故障电压正序分量，Q与P_ref由式(4)计算，R与X分别为逆变器出口电阻和电抗；步骤5:形成稳态电流的三相分量迭代格式：$Y_{abc}{\stackrel{·}{U}}_{fabc}^{k+1}=\frac{{\stackrel{·}{E}}_{abc}^{k+1}}{R+jX}---\left(8\right)$其中，表示第k+1次迭代时的稳态内电势三相分量，表示第k+1次迭代的稳态故障电压三相分量；步骤6:统一求解方程：$\left\{\begin{array}{c}{Y}_{abc}{\stackrel{·}{U}}_{fabc0}^{k+1}=\frac{{\stackrel{·}{E}}_{abc}^0}{R+jX}\\ Y_{abc}{\stackrel{·}{U}}_{fabc}^{k+1}=\frac{{\stackrel{·}{E}}_{abc}^{k+1}}{R+jX}\end{array}\right.---\left(9\right)$得到次暂态故障电压三相分量和稳态故障电压三相分量；步骤7:判断方程是否成立，即判断方程是否收敛，如果成立则迭代结束，否则返回步骤3继续迭代，其中，1≤i≤n，ε为给定的迭代计算误差，i表示各节点编号，n表示总节点数。