[发明专利]一种含逆变器接口电源电力系统的短路电流分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其是涉及一种含逆变器接口电源电力系统的短路电流分析方法。

背景技术

现代社会随着经济发展，用电需求不断增长。而传统的一次能源资源越来越枯竭。面对能源缺乏、气候变化和环境污染等问题，发展环境友好的新能源与可再生能源已成为世界各国的共同选择，如：风力、太阳能、燃料电池、海洋能、地热发电等。利用这些能源发电，其电频率通常有别于现有电网50Hz的工作频率，需要通过逆变器与电网相连。

由于逆变器的构造和工作原理与传统同步发电机截然不同，当电网运行中发生短路时，通过逆变器并网的电源提供的短路电流其特性也将不同于传统的发电机。对于容量小的逆变器电源发生短路，逆变器的保护将立即动作切除逆变器以保护其自身不被损坏；而容量比较大的逆变器电源通常被要求具有低电压穿越功能，即短路后仍然并网运行，以给电网提供电压支撑，提高系统运行的稳定性。因此具有低电压穿越功能的逆变器短路过程中的动态特性，不但会影响电力系统短路电流的特性和大小，还影响到短路电流计算的方法，使传统的电力系统短路电流计算方法不能适用于含逆变器电源的系统短路电流计算。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种方法先进、计算准确的含逆变器接口电源电力系统的短路电流分析方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种含逆变器接口电源电力系统的短路电流分析方法，包括以下步骤：

1)将逆变器电源作为PQ节点，进行常规潮流计算，获取电力系统正常运行的节点导纳矩阵Y为：

其中，Y_ii为节点i的自导纳，Y_in为节点i对于节点n的互导纳；

2)根据第i节点的类型修改节点导纳矩阵Y，获取新的节点导纳矩阵Y′：

当第i节点连接传统电源，传统电源的内阻抗为Z_i时，则有：

当第i节点连接负荷节点，负荷节点的功率为S_LDi时，则有：

其中，S_LDi互为共轭，V_i为第i节点的电压值；

当第i节点连接逆变器接口电源时，则有：

Y′_ii＝Y_ii；

3)根据新的节点导纳矩阵Y′求逆得到节点阻抗矩阵Z′，节点阻抗矩阵Z′的计算式为：

Z′＝(Y′)^-1

其中，Z′_ii为节点i的自阻抗，Z′_in为节点i对于节点n的互阻抗；

4)根据节点阻抗矩阵Z′计算带有短路故障节点f的故障节点阻抗矩阵Z，所述的故障节点阻抗矩阵Z各元素Z_ij的计算式为：

其中，Z_f为短路故障节点f的故障阻抗，Z_ff为短路故障节点f的自阻抗；Z′_if为短路故障节点f与节点i之间的互阻抗，Z′_fj为短路故障节点f与节点j之间的互阻抗；

5)根据带有短路故障节点f的故障节点阻抗矩阵Z，计算对应的节点电压方程，所述的节点电压方程为：

即：

其中，为带有短路故障节点f的电力系统节点电压矩阵，为带有短路故障节点f的电力系统节点注入电流矩阵；

6)计算所有与短路故障节点f相连的支路的短路电流的计算式为：

其中，Z_kf为相连节点k到短路故障节点f的k-f支路的支路阻抗，为短路故障节点f短路时节点k的电压，为短路故障节点f的短路电压；

7)根据与短路故障节点f相连的所有支路短路电流计算短路故障节点f的短路电流的计算式为：

其中，m为与短路故障节点f相连的支路数。

所述的步骤2)中，

当第i节点连接传统电源，传统电源的内阻抗为Z_i时，则有：

当第i节点连接负荷节点，负荷节点的功率为S_LDi时，则有：

其中，S_LDi互为共轭，V_i为第i节点的电压值；