多PV節(jié)點(diǎn)的不平衡配電網(wǎng)潮流故障分析方法

本文根據(jù)配電網(wǎng)具有輻射狀、弱環(huán)網(wǎng)和三相不平衡的特點(diǎn)，在已有前代回推的基礎(chǔ)上，結(jié)合多端口混合補(bǔ)償技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了三相潮流和非接地故障計(jì)算的統(tǒng)一。而將接地故障進(jìn)行單獨(dú)處理，這樣就避免了一般潮流和故障統(tǒng)一計(jì)算中由于接地點(diǎn)電壓為零引起的計(jì)算不收斂現(xiàn)象。同時(shí)針對(duì)配電網(wǎng)中存在一個(gè)或者多個(gè)PV節(jié)點(diǎn)的情況，提出了對(duì)PV節(jié)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/方法">方法。
關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；補(bǔ)償技術(shù)；PV節(jié)點(diǎn)

An Approach for Power Flow Analysis and Fault Analysis of Asymmetrical Distribution System with Multi-PV Node

PENG Shu-tao，LIAO Pei-jin，LI Lin，WANG Guang-ming

(Department of Electrical Engineering, Xi'an Jiaotong University,
Xi'an, 710049)

Abstract: This paper shows a uniform approach for three-phase power flow and un-grounding fault. Based on forward and backward sweep method and distribution system specialties, the approach makes use of multi-port compensation technology. In order to avoid divergence in the common uniform approach because of grounding fault, grounding fault is dealt with other method. This paper also presents a compensation method for PV node.
Key words: distribution system；compensation technology；PV node

0 引言
潮流故障計(jì)算是電網(wǎng)的一項(xiàng)基本計(jì)算，可靠的潮流故障計(jì)算方法必須精確、穩(wěn)定、實(shí)用的。對(duì)于配電網(wǎng)而言，由于自身的特點(diǎn)，比如一般都是以輻射狀或弱環(huán)網(wǎng)的方式運(yùn)行，三相負(fù)荷和電氣參數(shù)都存在不平衡的現(xiàn)象，支路參數(shù)R和X相差不大等。因此也就對(duì)配電網(wǎng)的潮流故障計(jì)算方法提出了特殊的要求。首先收斂性問題在配電網(wǎng)潮流計(jì)算中備受重視，例如由于支路參數(shù)R與X比值比較大，使得原來在輸電網(wǎng)中行之有效的算法，如快速解耦法，在配電網(wǎng)中不再有效。其次在故障計(jì)算中由于三相不對(duì)稱元件和負(fù)荷的存在使得潮流故障計(jì)算也不能采用一相計(jì)算的方法，而必須進(jìn)行三相潮流故障計(jì)算。在三相潮流故障計(jì)算中根據(jù)處理三相的方式的不同可以分為相分量法和序分量法。而由于配電網(wǎng)自身的特點(diǎn)使得在不平衡的配電系統(tǒng)的潮流故障計(jì)算中應(yīng)用相分量法效果較好^[1,2]。
目前針對(duì)配電網(wǎng)的潮流故障計(jì)算主要是利用前代回推和多端口補(bǔ)償技巧^[3-6]。文獻(xiàn)[3]已經(jīng)指出了這種方法的優(yōu)點(diǎn)，但是也有一定的不足之處^[6]。文獻(xiàn)[5]針對(duì)配電網(wǎng)的電網(wǎng)為輻射狀的特點(diǎn)，在前代回推潮流算法的基礎(chǔ)上采用了疊加原理計(jì)算故障電流。該方法處理純輻射狀電網(wǎng)時(shí)具有很高的計(jì)算效率，但該文沒有給出環(huán)網(wǎng)情況下的計(jì)算方法，同時(shí)給出的計(jì)算公式是針對(duì)平衡配電網(wǎng)系統(tǒng)的。文獻(xiàn)[6]采用一種系統(tǒng)化的方法，解決了配電網(wǎng)三相不平衡弱環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)的潮流和故障統(tǒng)一分析的問題，具有較好的收斂性和較高的計(jì)算精度。但是這種方法沒有提到如何對(duì)配電網(wǎng)中存在的PV節(jié)點(diǎn)的處理。同時(shí)在發(fā)生接地故障時(shí)，會(huì)出現(xiàn)接地節(jié)點(diǎn)的電壓在迭代中趨于零的情況，從而使節(jié)點(diǎn)的注入電流趨于無窮大，影響了這種方法的收斂性。
針對(duì)以上的問題，在參閱了大量中外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文給出了一種解決配電網(wǎng)中存在的PV節(jié)點(diǎn)的方法，提出了按故障是否接地進(jìn)行分別處理的方法，解決了潮流故障統(tǒng)一計(jì)算中存在的問題。從算例結(jié)果上看收斂性，計(jì)算速度，計(jì)算精度都可以達(dá)到要求。

1 規(guī)范的故障端口補(bǔ)償電路模型
文獻(xiàn)[7]指出對(duì)任何不對(duì)稱故障總可以在故障點(diǎn)處將不對(duì)稱故障從電力網(wǎng)絡(luò)中分離開來，圖1就是從電力網(wǎng)絡(luò)中分離出的故障補(bǔ)償電路的示意圖。

圖1中故障補(bǔ)償電路的阻抗為：

這樣就可以通過選擇Z_fg，Z_fa,Z_fb，Z_fc的值來模擬不同的故障。幾種典型性故障形式下Z_fg，Z_fa,Z_fb，Z_fc的取值如表1所示。

其中ALG表示A相單相接地；BCLL表示BC相間短路；BCLG表示BC相間接地；ABCLL表示三相短路；ABCLG表示三相接地。

2 弱環(huán)網(wǎng)的潮流故障計(jì)算
對(duì)于弱環(huán)網(wǎng)而言，進(jìn)行潮流故障計(jì)算前先要撕裂各個(gè)環(huán)網(wǎng)，形成輻射狀，對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，對(duì)支路進(jìn)行分層。對(duì)節(jié)點(diǎn)的編號(hào)時(shí)先將根節(jié)點(diǎn)選出，默認(rèn)根節(jié)點(diǎn)編號(hào)為1，編號(hào)原則是：假設(shè)某一步需要對(duì)m個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，那么這m個(gè)節(jié)點(diǎn)的新順序是根據(jù)它們所連的下一級(jí)節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)所定。當(dāng)某些節(jié)點(diǎn)所連的下一級(jí)節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)相同時(shí)，這些節(jié)點(diǎn)的新順序按照它們?cè)瓉淼捻樞蛩ā＿@里以圖2來說明節(jié)點(diǎn)編號(hào)的方法。假設(shè)1號(hào)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)完成編號(hào)，由圖中可見，和1號(hào)節(jié)點(diǎn)相連的是2、3、4號(hào)節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)在就是要對(duì)它們進(jìn)行重新編號(hào)?？梢钥吹?，3，4號(hào)節(jié)點(diǎn)所連的下一級(jí)節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)分別是1，2，3，那么2，3，4號(hào)節(jié)點(diǎn)在新順序下的編號(hào)是2，3，4(這里新順序和原順序一樣是因?yàn)閳D2是已經(jīng)按照編號(hào)原則完成的網(wǎng)絡(luò)圖)。完成了對(duì)2，3，4號(hào)的節(jié)點(diǎn)編號(hào)后就可以按照同樣的方法完成圖2中所有節(jié)點(diǎn)的編號(hào)。對(duì)支路分層是在節(jié)點(diǎn)編號(hào)完成后，按照支路兩端節(jié)點(diǎn)的大小對(duì)支路進(jìn)行排序，按照小節(jié)點(diǎn)優(yōu)先的原則進(jìn)行支路的編號(hào)和分層。圖2就是一個(gè)完成了的新網(wǎng)絡(luò)圖(這里只標(biāo)出了節(jié)點(diǎn)的編號(hào))。