数据驱动的含IIDG配电网短路电流计算多输出模型

“双碳”目标下大量逆变型分布式电源(IIDG)接入配电网,使基于机理建模的配电网短路电流计算中,计算速度与准确性间的矛盾日益突出。数据驱动建模方法已被证实能有效解决两者间的矛盾,但采用单输出模型难以满足实际应用中要输出多个计算点的需求,容易产生模型数量问题。针对上述问题,提出了配电网短路电流多输出回归计算模型与计算方法。对问题转化与算法适应这2类多输出模型进行了分析对比,提出基于多目标回归模型融合方法、回归链方法等问题转化方法以及神经网络多输出方法,适合解决含IIDG配电网短路电流计算问题。分析了输入特征选择、性能评价指标、计算流程以及超参数寻优方法等关键问题。算例表明多输出模型能同时满足计算准确性和计算速度要求,性能强于单输出模型,且避免了模型数量问题。     

含分布式电源配电网短路计算的改进方法

接入配电网的分布式电源按照其接口可以分为基于同步发电机的分布式电源、基于异步发电机的分布式电源及基于脉宽调制逆变器的分布式电源3类。随着其在配电网中渗透率不断提高,文中提出一种含分布式电源的配电网短路电流计算改进方法。该方法首先利用潮流计算得到正常运行情况下分布式电源的某些状态量,根据分布式电源不同接口类型的特性,短路计算时保持某些状态量不变,由此求得短路时各种分布式电源提供的电流值。在20节点算例系统中进行验证,结果说明了该方法的可行性和有效性。     

含换流器型分布式电源配电网的不对称短路电流计算方法

为了满足配电网不对称短路计算的通用性要求,针对换流器型分布式电源(inverter based distributed generation, IBDG)不对称短路特征的多样性,研究含IBDG配电网的不对称短路电流计算方法。该方法从通用计算模型出发,根据IBDG不对称短路的正负序电流控制原理及在不同控制目标下的短路电流输出特性,结合低电压穿越和限流控制对IBDG输出不对称短路电流的具体要求,建立一种通用的、适用于多种控制目标的IBDG不对称短路正负序等效模型。基于该模型建立含IBDG配电网通用的不对称短路等效电路和计算方程,得到一种适用于多种IBDG控制目标的、配电网任意节点发生任意不对称短路的短路电流通用计算流程。最后,在一个配电网算例中对所提计算方法进行验证,结果表明了所提方法的正确性和有效性。     

含逆变型分布式电源的不平衡配电网短路电流计算方法研究

逆变型分布式电源（IBDG）的输出由其控制策略决定而具有很强的非线性,使传统配电网的短路电流计算方法不再适用,而配电网的不对称更是进一步增加了其短路计算的难度。根据对称分量法推导出不平衡配电网的故障点各序电流,提出一种基于序网络迭代修正的不平衡配电网短路电流计算方法,在每一次迭代中,根据当前节点各序电压分别修正IBDG的输出电流和各不对称元件补偿电流源的输出电流,利用节点电压方程得到新的节点各序电压和故障点各序电流,直到满足收敛条件。最后,基于PSCAD/EMTDC对含IBDG不平衡配电网的进行了仿真计算,验证了所提方法的准确性和有效性。     

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。     

含高密度分布式电源的配电网短路电流快速计算方法

小容量高密度的分布式电源(distributed resources,DR)接入配电网将显著改变配电网的短路电流分布。传统的短路电流计算要求获取系统无源网络的节点导纳矩阵,而小容量分布式电源数量的大幅增加将使得节点导纳矩阵维数剧增,导致矩阵的存储空间与求逆计算时间增加,从而降低效率。针对该问题,基于二阶变系数差分方程,提出了含小容量高密度分布式电源的配电网短路电流计算方法。该方法的优点在于使得系统无源网络节点导纳矩阵的维数不随着分布式电源接入数量的增加而增加,从而显著降低了存储空间与计算时间。在IEEE测试系统中仿真算例验证了所提方法的正确性与高效性。     

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。     

基于GIS数据平台的配电网短路电流计算

介绍了一种基于地理信息系统（GIS）的配电网可视化短路电流计算方法,实现了GIS与短路电流算法的有效结合,避免了用户手动建模的繁琐工作。采用基于叠加原理的短路电流计算方法,克服了传统的对称分量法应用于配电网短路电流计算时所遇到的困难。     

感应发电机接入配网的三相短路电流峰值评估

短路电流计算是分布式发电接入配网规划和保护的基础。研究感应发电机(IG)的故障暂态特性,利用IG静态等值电路推导出配网三相短路时其定子短路电流的解析表达式,进而比较配网近端和远端短路情况下的IG三相短路电流,分析IG转子和定子磁链强制分量比例系数特性,研究IG转速变化对其短路电流直流分量和周期分量的影响。根据配网短路故障后IG转速的变化规律,提出IG接入配网的三相短路电流峰值评估方法。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。     

励磁变压器事故分析与短路电流计算

介绍江苏利港电厂3号励磁变压器爆炸事故的经过。通过解体分析,长期的高温运行,变压器绝缘老化是变压器故障的原因;变压器过流速断保护出口配置不合理是故障范围扩大、设备损坏严重的原因。通过计算短路电流,证明了励磁变压器过流速断保护和发变组大差保护(287GMT)动作的正确性。     

适用于含新能源逆变电源网络的全时域短路电流计算方法

含新能源逆变电源在故障后无恒定电动势,因而传统交流网络短路电流计算所用的内电动势-阻抗方法不再适用。为解决该问题,提出了一种包含新能源逆变电源故障稳态和暂态2种时间尺度下的全时域短路电流计算方法。故障稳态计算中结合逆变电源的控制策略,将逆变电源视为非线性电流源,充分反映了逆变电源短路后的故障特性。故障暂态计算中基于稳态短路电流结果,利用由控制系统推演出的暂态微分方程,求解出暂态过程中的电流表达式。最后将计算值和仿真结果、录波结果进行对比,验证了该方法的可行性。     

基于图形模型的配电网短路计算拓扑分析及数据生成

给出了基于故障电流补偿的配电网络短路计算网络图形模型,提出了“结点”图形模型概念。“结点”包含网络拓扑结构中所有的“节点”,是连接网络其他图形模型的交叉点。根据结点和其他图形元件的连接关系分析获得短路计算网络拓扑结构算法。该算法不仅能够准确地描述配电网络拓扑结构,还能生成短路计算所需的数据。在实际系统运行中表明,该算法具有一定的实用价值。     

基于IIDG电流相位控制的配电网故障电流抑制方法

我国配电网正面临着高渗透率分布式电源接入的挑战,配电网的拓扑结构与潮流方向发生了本质改变,易导致继电保护装置产生拒动或者误动。针对分布式电源大多通过电压源型逆变器并网这一现状,提出了基于逆变器电流相位控制的故障电流抑制方法,在dq坐标系下对逆变器输出电流相位进行控制,使得流过继电保护装置的故障电流幅值近似等于电网侧的短路电流,消除逆变型分布式电源提供的短路电流对继电保护装置的影响,减少继电保护装置的升级需求。在DIgSILENT/PowerFactroy仿真软件中搭建IEEE 13节点系统,仿真结果验证了所提控制策略的正确性及有效性。     

高阻接地的船舶中压电网暂态短路电流计算

针对高阻接地方式的船舶中压电网,提出一种系统化的暂态短路电流计算方法。考虑同步发电机及异步电动机暂态特性,根据故障点位置,基于分层等效方法将系统中所有发电机和电动机等效为一台发电机。对于等效发电机,考虑系统分布电容,用对称分量法求解三相对称及各种不对称故障的暂态电流。用Simulink仿真结果对比验证了该方法的有效性和精确性。     

基于MMC的多端直流电网双极短路故障电流计算

直流侧故障切除能力是衡量直流输电系统的重要指标。针对子模块采用半桥拓扑的模块化多电平换流器(MMC)直流侧发生双极短路故障的机理进行分析,定量研究了影响故障电流峰值的主要因素;并将结论延伸至多端直流电网,提出了不同电网拓扑和不同位置发生故障后10 ms内各换流站出口、线路电流的计算方法;在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建三端电磁暂态仿真模型,并将故障电流计算结果与仿真结果进行对比验证,结果表明所提计算方法具有一定的精度和速度,对直流电网规划、直流断路器选型具有一定的指导意义。     

含分布式电源配电网通用故障电流计算方法

针对含分布式电源的配电网故障电流计算通用性差或计算量大的问题,提出一种通用、计算量小的故障电流计算方法。将分布式电源分为机组并网与逆变器并网两类激励源,考虑低电压穿越要求,给出分布式电源的故障特性。在此基础上,根据叠加定理,将线性故障配电网分为不同激励源作用下的两部分,对两类激励源作用下的配电网分别进行故障电流分量计算,叠加求得总故障电流。计算过程中,对逆变器并网激励源产生的故障电流分量采用迭代算法进行求解。编制了所提的算法程序,计算实际配电网的短路电流。计算结果表明,所提通用故障电流计算方法正确、有效。