[发明专利]一种配网电压源型分布式电源的故障分析方法及系统

说明书

本公开提出了一种配网电压源型分布式电源的故障分析方法及系统，包括：建立电力电子变换器的有向图，基于有向图比较电力电子变换器正常工作和各种故障状态下的工作路径，进行电力电子变换器结构性故障定位；故障定位之后，根据低电压穿越策略比较不同故障条件下的短路响应，计算在不同故障期间的短路电流穿越电力电子变换器的端电压和通断时间，得到穿越时间与电力电子变换器短路电流的关系。本公开基于有向图论进行电力电子变换器结构性故障诊断，通过邻接矩阵可以直接比较故障前后特征电量的变化情况，简单直观，自动化程度高，可以达到故障诊断的目的，并且可以推广到其他电力电子变换器的故障诊断。

技术领域

本公开属于配电网故障分析技术领域，尤其涉及一种配网电压源型分布式电源的故障分析方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

电压源型三相变换器结构的分布式电源，包括光伏、燃料电池、风能和涡轮机，应用广泛。电力电子变换器的基本控制模式可分为电压控制和电流控制，而电力电子变换器的短路电流，主要取决于作为电流源的控制策略。

假设电网故障前后输出功率恒定，基于此建立了电流控制的三相电力电子变换器框架电流源模型，用于短路计算，现基于序列组件框架对电力电子变换器进行建模，建立一个由电流控制的三相电力电子变换器提供无功支持的等效电源模型，能够注入负序电流，在非对称电网故障期间提高其输出性能。

基于序分量的故障分析的优点是，可以将序网络分解为三相解耦的分布式网络。与其他方法相比，序分量法可以简化短路电流计算，并通过并行处理来解决序网络间的耦合问题。在非对称故障下，短路电流的序分量可用于对电力电子变换器的保护和控制。

本公开发明人发现，注入的短路电流负序分量可以抑制电力电子变换器的直流电压和功率波动，确保其安全运行。在配电网故障期间所提出的正序和负序电流的统一公式来调整电力电子变换器控制方法，并没有考虑电力电子变换器的序电流与序网络之间的相互作用，不能为多电力电子变换器配电网的短路电流提供解决方案。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种配网电压源型分布式电源的故障分析方法，解决不平衡配电网的序网络间的相互耦合问题。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了一种配网电压源型分布式电源的故障分析方法，包括：

建立电力电子变换器的有向图，基于有向图比较电力电子变换器正常工作和各种故障状态下的工作路径，进行电力电子变换器结构性故障定位；

故障定位之后，根据低电压穿越策略比较不同故障条件下的短路响应，计算在不同故障期间的短路电流穿越电力电子变换器的端电压和通断时间，得到穿越时间与电力电子变换器短路电流的关系。

进一步的技术方案，建立电力电子变换器的有向图的方式为：将电力电子变换器的拓扑图转换为有向图，基于有向图找到正常工作路径后，再根据故障类型求出邻接矩阵，利用邻接矩阵得到故障时的工作路径，与正常工作路径进行比较后，得到特征电量的变化情况，从而获得故障诊断的判据。

进一步的技术方案，电力电子变换器结构性故障定位之后，建立电力电子变换器正、负序分量的等效电源模型，进行故障分析。

进一步的技术方案，进行故障分析时，在非对称电网故障中通过向序网络注入正负序电流，以此作为动态电流源来控制消除电网电压的零序分量。

进一步的技术方案，得到穿越时间与电力电子变换器短路电流的关系之后，结合低电压穿越策略的分析，针对电力电子变换器的序列电流与序列网络之间的相互作用，以及穿越时间和顺序电流控制，确定多电力电子变换器配电网的短路电流。