[发明专利]一种含分布式电源的配电网电气仿真计算方法

权利要求书

1.一种含分布式电源的配电网电气仿真计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：建立通用的分布式电源等效模型，包括通用的电机型分布式电源短路电流计算等效模型和变流器型分布式电源短路电流计算等效模型；具体过程为：

在对分布式电源分类的基础上，分析电机型分布式电源和变流器型分布式电源不同控制方式下的短路电流特性，得到电机型分布式电源短路全电流表达式和变流器型分布式电源短路全电流表达式，为短路电流计算中分布式电源的等效分析提供依据，得到通用的电机型分布式电源短路电流计算等效电路和变流器型分布式电源短路电流计算等效电路；

第二步：确定通用的含分布式电源配电网的短路电流计算方法

根据配电网的对称短路电流计算方法及节点阻抗电压方程和通用的分布式电源等效模型，推导出对称故障下含分布式电源配电网的短路电流计算方法；根据不含分布式电源的配电网不对称故障推导出不对称故障下含分布式电源配电网的短路电流计算方法。

2.根据权利要求1所述的含分布式电源的配电网电气仿真计算方法，其特征在于，第一步中电机型分布式电源短路全电流表达式：

其中，U_N为发电机额定相电压；x”_s为发电机次暂态电抗；T_s和T_τ为发电机定子和转子的次暂态时间常数；σ为发电机总漏抗系数；α为短路时发电机的电子电压相角；

第一步中变流器型分布式电源短路全电流表达式：

(a)矢量解耦控制策略下变流器型分布式电源短路电流：

其中，I_sc.max为最大稳态短路电流；I_sc.lim为限制后的稳态短路电流；T_DG.C为分布式电源控制系统的响应时间，τ为短路回路的时间常数；

(b)电流瞬时值控制策略下变流器型分布式电源短路电流：

3.根据权利要求1所述的含分布式电源的配电网电气仿真计算方法，其特征在于，第二步中称故障下含分布式电源配电网的短路电流计算方法，具体过程为：

将系统电源和电机型分布式电源转换为等值的电流源，变流器型分布式电源等效为电流源；当含分布式电源配电网的节点k发生故障后，根据配电网的通用端口网络列出节点电压方程：

U＝ZI

其中，U为各节点电压，I为各节点电流，Z为电网的节点阻抗矩阵，n为电网的节点个数；

根据叠加定理，故障后配电网各节点电压U表示为：

U＝U₀+ΔU

其中，U₀为配电网节点电压的正常分量，ΔU为配电网节点电压的故障分量；

U₀＝ZI_SC

其中，I_SC为正常运行时的节点电流，为节点k接入分布式电源的短路电流，为节点k处电压的正常分量；

ΔU＝Z_kkI_k

其中，为短路点电流，Z_kk为故障点处的等效电阻，为节点k处电压的故障分量；对于短路点的故障电压：

其中，Z_k为接地电阻；

由此得短路点电流为：

其余点的电压和各支路电流计算方法与不含分布式电源的计算方法相同。

4.根据权利要求1所述的含分布式电源的配电网电气仿真计算方法，其特征在于，第二步中不对称故障下含分布式电源配电网的短路电流计算方法，具体过程为：首先，按照对称故障计算方法将所有的电源等效成电流源；其次，k点发生三相不对称故障后，电压与电流均不对称，应用对称分量法，将k点不对称向量分解为三组对称向量，即正序分量、负序分量和零序分量；此时，该网络用三个序网络叠加表示；

根据叠加定理，含分布式电源配电网的各序电压分解为正常分量和故障分量：

其中，U⁽¹⁾、U⁽²⁾、U⁽³⁾分别为各节点电压的正序、负序、零序分量；分别为各节点电压正常分量的正序、负序、零序分量；ΔU⁽¹⁾、ΔU⁽²⁾、ΔU⁽⁰⁾分别为各节点电压故障分量的正序、负序、零序分量；

对于正常分量建立如下方程：

由于配电网中的电源在正常运行时只有正序分量，因此配电网各节点电压只含有正序分量，即：

其中，

对于故障分量建立如下方程：

其中：

分别为正序、负序、零序分量网络的电流故障分量；Z⁽¹⁾、Z⁽²⁾、Z⁽⁰⁾分别为与短路点相关的各序节点阻抗矩阵列向量；

由上述得：

U⁽¹⁾＝U₀⁽¹⁾+Z⁽¹⁾I⁽¹⁾

U⁽²⁾＝0+Z⁽²⁾I⁽²⁾

U⁽⁰⁾＝0+Z⁽⁰⁾I⁽⁰⁾

其中

此时共有3n个方程，但是未知变量包括n个正序、负序、零序电压及故障点三序故障电流，比方程多了3个未知量；此外，在求解短路电流时，应当考虑不同的短路情形不同短路故障下的三序电流计算如下：

(a)单相接地故障

发生单相接地故障情况下，以A相为基准相，就故障点k三相电压和电流而言，单相接地故障的边界条件为：

其中，为k点处A相电压，分别为对应的k点处A相、B相、C相电流；

将上式转换成对称分量，得到：

进而得故障处的三序电流为：

(b)两相短路故障

两相短路故障情况下，以A相为基准相，故障点k发生两相短路(B、C相)，就三相电压和电流而言，两相短路故障时具有下列边界条件：

其中，为k点处B相、C相电压；

应用对称分量法将它们转换为对称分量表示：

故障处的三序电流分量：

(c)两相对地短路故障

两相对地短路故障情况下，以正常相A为基准相，在k点发生两相(B、C相)短路接地，其边界条件为：

转换成对称分量的形式为

得故障处的三序电流分量：