含低电压穿越型分布式电源配电网的短路电流计算方法

换流器型分布式电源(DG)在配电网中的应用使传统配电网的短路电流计算方法不再适用。根据DG在配电网故障点前后位置的不同,将DG处理为不同类型的故障等效模型,故障点上游DG采用低电压穿越故障等效模型,故障点下游DG采用恒定电流源故障等效模型。提出了一种基于叠加定理的短路电流迭代计算方法,在每一次迭代过程中,根据当前节点电压和DG的故障等效模型分别修正故障点上游DG和下游DG的输出短路电流,并利用节点电压方程求解配电网的短路电流和节点电压分布,直到满足收敛条件。通过对算例系统的分析计算,验证了所提方法的正确性。该方法可应用于含DG的大规模配电网的短路电流求解。     

含逆变型分布式电源的不平衡配电网快速短路电流计算

为实现含逆变型分布式电源的不平衡配电网快速短路电流计算,首先建立计及故障穿越控制的逆变型分布式电源序等效受控电流源模型,通过引入虚拟线路和虚拟节点并结合广义Fortescue变换建立不平衡配电网的系统序导纳矩阵。在此基础上构建含逆变型分布式电源不平衡配电网的序节点电压方程,提出基于序分量的短路电流迭代计算方法。通过引入预条件处理的广义极小残余法可避免求解系统序阻抗矩阵,能够有效提升短路电流迭代计算的计算速度。最后,通过对含逆变型分布式电源的13节点、123节点和多个大型合成系统仿真结果对比,验证了所提方法的正确性和可行性。     

含多感应发电机的配电网短路计算对称分量法

短路电流计算是分布式电源接入配电网规划和保护的基础。文中根据感应发电机(IG)的故障响应特性,建立IG短路计算的序分量电流源模型;比较不同短路比下配电网发生短路故障时IG端电压和故障电流的响应,揭示出IG短路电流与配电网的耦合关系。应用叠加原理研究IG与配电网正负序网络的交互作用,推导了计及负序电压的故障点短路电流序分量计算公式,提出计算含多IG配电网短路电流的对称分量迭代算法。采用PSCAD/EMTDC仿真软件中IG的5阶动态模型仿真验证了该方法的正确性。     

含逆变型DG配电网的短路电流快速计算方法

逆变型分布式电源(IIDG)接入配电网使得传统短路的电流计算方法不再适用。现有含IIDG配电网的短路计算方法基于节点阻抗矩阵迭代求解，当故障发生在线路中间时，存在计算量大、计算时间长的问题。通过对配电网故障时的复合序网分析，并考虑IIDG并网点电压和其输出电流的耦合关系，提出了一种以系统接入IIDG前三相金属性短路电流为初值，直接迭代计算含IIDG配电网短路电流的新方法。该方法不需要生成和处理节点阻抗矩阵，节点数目不影响计算用时，可快速计算含IIDG配电网的各种相间短路电流。通过算例仿真计算并与现有计算方法相比较，验证了所提方法的有效性和快速性。     

基于叠加原理的配电网短路电流计算

根据配电网的结构特点,提出了一种利用叠加原理计算配电网短路电流的方法。该方法首先将短路故障分解为正常运行方式和具有一个电压源的故障分量,然后利用故障前的三相潮流计算结果并结合故障边界条件计算出故障点的短路电流,该短路电流作为附加的注入电流叠加到故障节点,利用回推前推法计算出短路后各支路电流和节点电压。 所提出的方法采用abc三相模型,克服了传统的对称分量法应用于配电网短路电流计算所遇 到的困难。而且该方法符合配电网的结构特点,能够适应于大规模配电网的短路计算,具有 很高的效率。     

含逆变型分布式电源的配电网自适应正序电流速断保护

在故障情况下,光伏发电系统等逆变型分布式电源(IBDG)的输出电流与IBDG的容量或出力、故障类型以及故障位置等均有关,这将导致传统配电网电流保护的定值较难整定。自适应电流保护可有效解决这一问题。根据含IBDG的配电网故障特性,分析了原有自适应电流保护存在的问题。此外,考虑到IBDG仅存在于正序网络中,通过分析不同位置处发生两相相间短路故障和三相短路故障时保护安装处的正序电压和流过保护的正序电流之间的关系,提出了适用于含IBDG配电网的自适应正序电流速断保护,改善了保护的性能。最后,通过对一个含IBDG的10kV配电网的仿真分析,验证了该保护的有效性。     

可控移相器对系统不对称短路电流的影响研究

以可控移相器在电力系统中得到广泛应用为研究背景,以研究可控移相器接入系统后对不对称短路电流的影响为目标,提出了基于可控移相器的不对称短路电流实用计算方法。首先根据可控移相器的结构与原理建立其正序、负序以及零序模型。然后基于对称分量法建立含可控移相器系统的各序分量网络方程,进而提出含可控移相器系统的各类型不对称短路电流实用计算方法,并分析影响短路电流的因素。最后基于三机九节点系统,运用上述实用计算方法进行不对称短路电流计算,算例仿真结果表明该方法具备有效性。通过对比分析可知移相器的移相角和短路点位置是影响短路电流的因素,而影响情况需通过具体计算得出。     

考虑分布式电源低电压穿越特性的配电网短路电流计算方法

随着并入配电网的DG容量逐渐增加,DG对配电网短路电流的影响不宜忽略。为了获得更加准确的短路电流计算结果,提出了一种含分布式电源配电网的通用短路电流计算方法。该方法基于换流器型分布式电源在配电网故障后的低电压穿越输出特性,得到了通用的低电压穿越故障等效模型;基于该模型,对传统的基于节点电压方程的短路电流计算方法进行了改进,满足了配电网对三相对称和不对称短路电流计算方法的通用性要求。最后,利用仿真算例验证了所提短路电流计算方法的正确性。     

含双馈风电机组的电力系统故障计算方法研究

双馈风电机组馈出的短路电流特性极其复杂,传统以交流同步电机供电电源为基础的电网故障分析方法不能适用于含双馈电源的电网短路计算。根据双馈风电机组低压穿越运行的技术要求,在电网对称故障和不对称故障条件下,建立了计及其励磁调节特性影响的短路电流计算模型。在此基础上,基于对称分量法建立了含多双馈风电机组接入的电网各序等效电路,通过对电网电动势方程、故障边界条件方程和双馈风电机组短路计算模型方程进行迭代求解,计算电网各支路的故障电流和各节点电压。与算例的仿真结果对比表明,该短路电流计算方法计算准确度高,可较好地满足工程应用要求。     

基于故障距离分布函数的配电网故障定位

为提高配电网故障定位精度,提出了基于母线电压暂降特征信息和故障距离分布函数实现配电网故障定位的单点定位算法。由节点阻抗矩阵建立反映故障距离变化的故障距离分布函数,根据故障距离分布函数和故障后变电站端测量到的电压暂降数据计算故障距离,通过数据匹配和逐步逼近搜索法确定过渡电阻值,引入了排序算法对所有可能故障点进行排序,减弱了伪故障点对故障定位结果的影响。该方法也适用于三相不平衡配网,不需多次短路计算迭代。算例结果验证了该方法的有效性。     

新能源电源接入不平衡配电网的短路计算方法

当新能源机组接入三相不平衡的配电网后,由于配电网不平衡元件在正、负、零序条件下难以解耦,将使得以传统对称分量法为基础的电网短路电流存在难以准确计算等问题,需要以相分量故障分析方法为基础进行计算。同时,新能源电源在电网故障条件下将进行低电压穿越运行,受其接入方式、低电压穿越控制策略及机组Crowbar保护等因素的影响,其短路电流特性将不同于传统同步电机,需要建立不同类型的新能源电源短路计算相分量模型。因此,文中首先根据不同类型新能源机组的低电压穿越控制策略综合分析了现有新能源电源等值计算模型,并建立了相应的短路计算相分量模型,然后基于传统相分量故障分析法,根据故障条件建立故障后的相分量导纳矩阵和电压方程,进而提出了含不同类型新能源接入不平衡配电网的短路计算方法。最后,通过仿真案例对所提方法的有效性进行验证。     

Fault analysis of unbalanced radial and meshed distribution system with inverter based distributed generation (IBDG)

The fault current contribution of inverter based DGs (IBDGs) may affect the operation of protective devices present in the system. Hence, it is necessary to consider the presence of IBDGs in short-circuit analysis of distribution system. A short-circuit analysis approach for unbalanced distribution system with IBDG, incorporating different voltage dependent control modes, is proposed in this paper. Comparison of the results obtained by the proposed method with those obtained by the time domain simulation studies carried out using PSCAD/EMTDC software, shows the accuracy of the proposed technique.     

孤岛微电网逆变器不平衡负载下的控制策略

提出一种孤岛微电网逆变器在不平衡负载下的控制策略,采用分序网络解耦控制,在虚拟同步发电机(VSG)控制的基础上引入自适应负序补偿环.对三相负载不平衡下的电路进行分析,得到逆变器分序网络等效电路和逆变器间负序环流产生机理.通过分序网络解耦控制得到电压环参考电压各序分量,引入分序网络虚拟阻抗改进逆变器各序输出阻抗.正序网络采用VSG控制实现正序调频调压和电流的自主分配,负序网络加入负序补偿环抑制微电网三相电压负序分量.详细分析了微电网电压负序分量与负序补偿系数和逆变器输出电流负序分量的关系.负序补偿环采用自适应控制,在实现微电网三相电压平衡的同时根据逆变器额定容量自主分配输出电流负序分量.建模仿真结果验证了所提控制策略的有效性.     

基于正序阻抗角的海上DFIG定子绕组匝间短路故障辨识

为了保证海上双馈风力发电系统的安全可靠运行,提高海上DFIG定子绕组匝间短路故障辨识的精准度,文中提出一种以定子侧正序阻抗角为故障特征量的定子绕组匝间短路故障辨识方法。由于故障后各序分量不再对称,首先基于DFIG定子匝间短路故障状态下的序分量模型,推导得出DFIG定子侧正序阻抗角的表达式;然后分析电网电压不平衡、负载和转差率变化等非理想工况对该故障特征的影响规律,提出合理的故障辨识阈值。仿真与实验结果表明,该故障特征对电网电压不平衡具有鲁棒性,且通过合理设置故障阈值可实现对海上DFIG定子绕组匝间短路故障的精确辨识。     

考虑分布式光伏低电压穿越的配电网改进短路电流计算

分布式光伏电源规模化并网使传统的短路电流计算方法不再适用。文中通过对光伏电源的并网点电压和故障输出电流进行定量分析,改进了考虑低电压穿越策略的光伏电源故障等效模型,使其更适用于实际工程计算。在此基础上利用叠加原理将配电网短路故障等效电路分解为电源不突变网络和电源突变网络,提出了改进的含分布式光伏电源配电网短路电流计算方法。通过对算例的仿真计算和数据分析,验证了所提方法的准确性和时效性。     

高压直流输电系统接入下的交流系统不对称故障下序网等值及短路电流算法

随着高压直流输电技术的日益发展,交直流混联系统的相互影响已成为高压直流输电领域的研究重点。针对含高压直流输电系统接入的交流系统,本文研究了其在不对称故障下的故障分析方法,提出了LCC-HVDC在交流侧的复合序网等值模型以及短路电流计算方法。首先搭建了基于不对称工况下的LCC-HVDC开关函数模型,随后根据开关函数模型建立了相应的LCC相量模型,并推导了LCC交流侧复合序网的计算方法。最后将LCC复合序网模型与交流系统不对称故障的边界条件结合,提出了适用于求解含高压直流输电系统接入的交流系统不对称故障短路电压电流的迭代算法并进行了仿真验证。仿真结果表明,本文提出的故障电流算法均可以满足工程计算要求。     

含分布式电源的城市电网故障分析方法研究

分布式电源大规模接入城市电网会给城市电网的故障特征带来一定的影响,其出力的随机性会引起故障特征的不确定。针对现有故障分析方法未考虑出力随机性的影响,提出一种基于蒙特卡洛法的含分布式电源的城市电网故障分析方法。首先,基于分布式电源出力的概率模型,利用蒙特卡洛法进行随机抽样;然后,通过PQ控制和低电压穿越策略下的故障模型进行计算,形成故障电压、短路电流的概率分布;最后,通过算例进行仿真分析。结果表明,分布式电源接入城市电网后故障特征具有概率特性,该方法计及分布式电源出力随机性的影响,可得故障电压、短路电流的概率分布,可对城市电网故障特性分析以及整定值的选取提供依据。     

基于补偿法的快速短路电流算法

提出一种基于戴维南定理和补偿法的快速短路电流计算方法,算法中采用补偿法在故障端口引入补偿电流,以此来模拟节点短路故障对原网络的影响。该方法无需修改节点导纳矩阵,仍采用故障前的导纳矩阵来解算网络的状态,可达到求解整个网络的目的。与通用算法相比,既能计算各种类型的短路故障,又节省了求解故障后导纳矩阵的时间。计算结果表明,该...     

Fault current calculation in distribution systems with inverter‐based distributed generations

Fault current calculation in distribution systems faces the problem with participation of inverter‐based distributed generation (IBDG). This paper analyzes the fault response of IBDG in order to model it under fault condition. An adaptive algorithm based on an iterative technique is then proposed to calculate the fault current in a system with the installation of IBDG. This algorithm is first validated by the conventional fault calculation technique in case of a system without IBDG. Then, a time‐variant simulation is performed to validate the proposed algorithm for the system with IBDG. © 2013 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.