[发明专利]一种超高压电网故障电流限制器优化布点的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种短路电流限制方法，具体涉及一种超高压电网故障电流限制器优化布点的计算方法。

背景技术

随着电网发展，电源装机不断增加，电网结构不断增强，网内电气联系紧密，电力系统中短路电流水平逐年增大，目前己成为电力系统规划、运行方面面临的重要问题。

短路电流限制措施主要由运行方面的解开电磁环网、母线分列运行、断线、跳通以及设备方面的采用高阻抗变压器、变压器中性点加装小电抗、加装故障电流限制器等。

各种限流措施适用场合不同，需依据实际情况合理配置，如解开电磁环网对220kV侧单相及三相短路电流均有明显降低作用，且对500kV侧短路电流也具有一定降低作用，而加装变压器中性点小电抗仅对限制500kV变电站220kV侧单相短路电流效果明显。而变电站500kV短路电流超标问题应主要从500kV电网着手解决，因为500kV侧自阻抗主要取决于500kV电网结构，措施有：更换遮断容量不足断路器、500kV线路跳通、断线、加装限流电抗器、加装故障电流限制器，由于500kV线路跳通、断线对网架结构产生影响，串联电抗器接入将增加系统运行损耗、降低经济性，以上三种措施均会对电网运行带来一定的负面影响，更换断路器则涉及到施工停电、费用问题，且随着电网发展短路电流突出问题需要更换更多的设备，而故障电流限制器仅在短路电流流过时发挥作用，因此故障电流限制器是应对超高压电网故障电流快速增长的一种重要技术手段。

故障电流限制器是一种限制短路电流的电气设备。FCL主要有以下四部分组成，如图所示：快速故障电流探测元件、快速切换开关、限流电抗器以及过电压保护元件，在系统正常运行时，开关装置处于闭合状态，FCL无电抗投入；而只在系统故障时开关快速断开投入电抗器进行限流，即：当发生短路故障时，自动投入限流阻抗，起到限制短路电流的作用。

故障电流限制器种类主要由：超导限流器、固态限流器、磁性限流器、串联谐振限流器。500kV故障电流限制器已有实际工程投产，即为华东电网在2009年底投产了安装在瓶窑～杭北单线上的8欧姆、额定电流为2kA的故障电流限制器，设备安装在500kV瓶窑变内，为串联谐振型。

随着电力电子技术、超导技术、计算机技术和新材料的发展，故障电流限制器的研制和开发快速推进，其设备造价会降低，性能得到改善，限制短路电流以减轻断路器的开断负担成为可能，因此对于超高压电网限制短路电流而言，加装故障电流限制器是一种较为理想、有效的解决措施。

故障电流限制器在超高压电网中的布点属于优化问题，其优化布点的原则是满足各节点断路器遮断容量的前提下最小化故障电流限制器布点数目和总限流电抗，也可以同时考虑配置故障电流限制器产生的收益问题。

当电网中短路电流超标节点较少时，采用枚举法即可得出故障电流限制器的布点方案，但当电网有多个短路电流超标点且分布位置不同时，采用枚举法则繁琐且较难获取优化组合，从电网规划和经济性角度来考虑，如何确定故障电流限制器最优安装位置、阻抗值成为难点，这是一个大规模的非连续、非线性的多目标优化问题，目前常用的优化算法主要是各种人工智能算法，比如模拟退火算法、禁忌搜索算法、遗传算法、群智能算法等，这些算法主要应用于学术研究，应用算例多是节点较少的标准系统，当实际电网规模大，约束众多时，求解速度很慢，适应性较差。

本专利主要从工程实用角度出发，首先建立故障电流限制器优化布点的数学模型，然后采用启发式优化算法求解，最后进行结果校验及评价，得出优化布点方案，形成一套系统的算法。

发明内容

鉴于上述分析，本发明旨在提供一种超高压电网故障电流限制器优化布点的计算方法，用于解决上述问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种超高压电网故障电流限制器优化布点的计算方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：对目标电网进行短路电流计算，筛选出短路电流超标的超高压节点集合；

步骤2：建立故障电流限制器优化布点的数学模型，对建立的数学模型采用内点法求解，得出优化布点结果；

步骤3：对执行故障电流限制器优化布点后的电网短路电流和安全稳定分析；

步骤4：判别故障电流限制器优化布点个数的满意度，若满意，则输出故障电流限制器优化布点结果，否则增加故障电流限制器布点数目限制，并引入开断线路降低短路电流措施，继续优化求解，输出增加故障电流限制器数目约束的优化布点结果及开断线路结果。