多PV節(jié)點的不平衡配電網(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，在已有前代回推的基礎上，結(jié)合多端口混合補償技術，實現(xiàn)了三相潮流和非接地故障計算的統(tǒng)一。而將接地故障進行單獨處理，這樣就避免了一般潮流和故障統(tǒng)一計算中由于接地點電壓為零引起的計算不收斂現(xiàn)象。同時針對配電網(wǎng)中存在一個或者多個PV節(jié)點的情況，提出了對PV節(jié)點進行補償?shù)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/方法">方法。
關鍵詞：配電網(wǎng)；補償技術；PV節(jié)點

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
潮流故障計算是電網(wǎng)的一項基本計算，可靠的潮流故障計算方法必須精確、穩(wěn)定、實用的。對于配電網(wǎng)而言，由于自身的特點，比如一般都是以輻射狀或弱環(huán)網(wǎng)的方式運行，三相負荷和電氣參數(shù)都存在不平衡的現(xiàn)象，支路參數(shù)R和X相差不大等。因此也就對配電網(wǎng)的潮流故障計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。其次在故障計算中由于三相不對稱元件和負荷的存在使得潮流故障計算也不能采用一相計算的方法，而必須進行三相潮流故障計算。在三相潮流故障計算中根據(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)自身的特點使得在不平衡的配電系統(tǒng)的潮流故障計算中應用相分量法效果較好^[1,2]。
目前針對配電網(wǎng)的潮流故障計算主要是利用前代回推和多端口補償技巧^[3-6]。文獻[3]已經(jīng)指出了這種方法的優(yōu)點，但是也有一定的不足之處^[6]。文獻[5]針對配電網(wǎng)的電網(wǎng)為輻射狀的特點，在前代回推潮流算法的基礎上采用了疊加原理計算故障電流。該方法處理純輻射狀電網(wǎng)時具有很高的計算效率，但該文沒有給出環(huán)網(wǎng)情況下的計算方法，同時給出的計算公式是針對平衡配電網(wǎng)系統(tǒng)的。文獻[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算精度。但是這種方法沒有提到如何對配電網(wǎng)中存在的PV節(jié)點的處理。同時在發(fā)生接地故障時，會出現(xiàn)接地節(jié)點的電壓在迭代中趨于零的情況，從而使節(jié)點的注入電流趨于無窮大，影響了這種方法的收斂性。
針對以上的問題，在參閱了大量中外文獻的基礎上，本文給出了一種解決配電網(wǎng)中存在的PV節(jié)點的方法，提出了按故障是否接地進行分別處理的方法，解決了潮流故障統(tǒng)一計算中存在的問題。從算例結(jié)果上看收斂性，計算速度，計算精度都可以達到要求。

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

圖1中故障補償電路的阻抗為：

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)的潮流故障計算
對于弱環(huán)網(wǎng)而言，進行潮流故障計算前先要撕裂各個環(huán)網(wǎng)，形成輻射狀，對節(jié)點進行編號，對支路進行分層。對節(jié)點的編號時先將根節(jié)點選出，默認根節(jié)點編號為1，編號原則是：假設某一步需要對m個節(jié)點進行編號，那么這m個節(jié)點的新順序是根據(jù)它們所連的下一級節(jié)點的個數(shù)所定。當某些節(jié)點所連的下一級節(jié)點的個數(shù)相同時，這些節(jié)點的新順序按照它們原來的順序所定。這里以圖2來說明節(jié)點編號的方法。假設1號節(jié)點已經(jīng)完成編號，由圖中可見，和1號節(jié)點相連的是2、3、4號節(jié)點，現(xiàn)在就是要對它們進行重新編號?？梢钥吹?，3，4號節(jié)點所連的下一級節(jié)點的個數(shù)分別是1，2，3，那么2，3，4號節(jié)點在新順序下的編號是2，3，4(這里新順序和原順序一樣是因為圖2是已經(jīng)按照編號原則完成的網(wǎng)絡圖)。完成了對2，3，4號的節(jié)點編號后就可以按照同樣的方法完成圖2中所有節(jié)點的編號。對支路分層是在節(jié)點編號完成后，按照支路兩端節(jié)點的大小對支路進行排序，按照小節(jié)點優(yōu)先的原則進行支路的編號和分層。圖2就是一個完成了的新網(wǎng)絡圖(這里只標出了節(jié)點的編號)。