[发明专利]含DG复杂配电网的电压暂降源定位方法

说明书

技术领域

本发明属于电力工程技术领域，具体是一种含DG复杂配电网的的电压暂降源定位方法。

背景技术

电能质量(Power Quality)是21世纪现代电网的关键特征之一。电压暂降(Voltage Sag)是目前电力系统中最重要的电能质量问题之一，电压暂降是指电网在系统频率时电压有效值(RMS)瞬时减小到额定值的10％～90％范围内,其持续时间一般为半个工频周期到数秒钟。据统计，约80％的电能质量问题是由电压暂降引起的，它会导致逻辑控制器误动、调速装置失灵、不可预计的欠电压跳闸及计算机重要数据丢失等。最近十几年来，电压暂降造成了巨大的经济损失，资料表明，美国每年因电压暂降事故造成经济损失达200多亿美元，欧美发达国家一次电压暂降事故造成经济损失都在百万美元以上，而电压暂降给单个电力用户造成给损失也十分巨大，上海华虹NEC一次电压低于87％持续0.12s的电压暂降造成直接损失就超100万美元。电压暂降已成为目前国内外电工领域迫切需要解决的重要课题。

为界定分清电压暂降事故中供用电双方各自的责任以及有效补偿和排除暂降扰动源，电压暂降源定位近年来受到了电气领域的较多关注。目前国内外不少研究人员在这方面作了较多有益的探索，但由于受电网结构、负荷动态特性及保护和接地、分布电源接入等多种因素的影响，电压暂降源定位一直是近年来电能质量研究领域的一个重点和难点。

电压暂降源的定位,就是确定引起电压暂降的干扰源位于监测点的哪一侧,从而界定供用电双方的责任。参照监测点有功潮流的方向,如果暂降干扰源位于有功潮流的流进方向,称电压暂降源位于监测点的上游；如果暂降干扰源发生在有功潮流的流出方向,则称电压暂降源位于监测点的下游。监测点一般放置在供用电双的责任分界点。目前电压暂降源定位计算方法主要有以下几种。A.C.Parsons等首先提出扰动功率和能量法来确定电压暂降源来自于监测设备的哪一侧，王成山等将此法改进推广到注入系统能量的扰动源定位，较好完成释放或注入系统能量的多种扰动源定位。章雪萌、徐永海等则利用小波多尺度分析获得的低频能量变化来定位电压暂降源，改善了噪声和高频谐波的影响。2008年董新洲等将扰动无功功率和无功量引入到暂降源定位中，使该定位法得到新扩展。该类方法较大程度上依赖于扰动功率和扰动能量两个量的吻合度，如果由两者得到的结果不匹配，那定位结果就易出错，且不同特性负荷在电压暂降时的功率响应也不同。另外一种方法基本是通过类似监测点等效阻抗的实部极性或大小变化来判断暂降源的上、下游位置，包括系统轨迹斜率、阻抗符号、实部电流等定位法。第三类方法仅基于电压量或者电流量，通过监测点的电压暂降幅度和相位跳变关系规律分析，考虑由传输线和工业用户内网故障引起电压暂降的幅度与相位跳变之间轨迹线有不同模式特征，从而确定暂降源的位置，或者是根据各支路电流变化量来实现暂降源定位。此类方法属于经验方法，很难去评估其可应用范围。还有另外一种方法是先对电压、电流及阻抗等量进行矢量变换，在变换后矢量基础上再根据跟前面类似策略建立定位判据，对不平衡暂降源定位起到一定的改善作用。此外，近年来状态估计技术开始在电能质量领域应用，多元回归定位法首先确定最优监测点，然后根据监测点数据利用多元回归模型计算出系统所有母线的电压偏差量等，再由此确定电压暂降源，主要也是基于电压暂降幅度变化定位，但能用于多监测点的全网源定位。

随着能源危机及环境问题的日益加剧，近年来分布式发电技术得到了快速发展，配电系统中分布式电源(DG)的渗透率水平不断提高。DG的引入使得配电系统从传统的放射状无源网络变为分布有中小型电源的有源网络，配电系统的分析、控制和管理将变得更加复杂。DG的接入能够在一定程度上改善电网电能质量，能抑制配电网电压暂降幅度和持续时间；同时，DG的控制和保护策略、接入位置和出力都会对电压暂降产生一定的影响，甚至本身会导致电压暂降。多个DG的并入将会使配电系统短路电流的大小、流向和分布发生较大变化，而且包含DG的综合负荷在电压暂降过程中的动态特性十分复杂，导致暂降源可靠定位变得更加困难，特别是风电、太阳能等DG的出力随自然条件变化随机波动较大，逆变型DG(IIDG)在暂降故障后的复杂暂态过程等，都给暂降源定位带来很多新实际问题。