多PV節點(diǎn)的不平衡配電網(wǎng)潮流故障分析方法

本文根據配電網(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上，結合多端口混合補償技術(shù)，實(shí)現了三相潮流和非接地故障計算的統一。而將接地故障進(jìn)行單獨處理，這樣就避免了一般潮流和故障統一計算中由于接地點(diǎn)電壓為零引起的計算不收斂現象。同時(shí)針對配電網(wǎng)中存在一個(gè)或者多個(gè)PV節點(diǎn)的情況，提出了對PV節點(diǎn)進(jìn)行補償的方法。
關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；補償技術(shù)；PV節點(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、穩定、實(shí)用的。對于配電網(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)的方式運行，三相負荷和電氣參數都存在不平衡的現象，支路參數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(wèn)題在配電網(wǎng)潮流計算中備受重視，例如由于支路參數R與X比值比較大，使得原來(lái)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(chēng)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(jìn)行三相潮流故障計算。在三相潮流故障計算中根據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(diǎn)，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(diǎn)，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(shí)具有很高的計算效率，但該文沒(méi)有給出環(huán)網(wǎng)情況下的計算方法，同時(shí)給出的計算公式是針對平衡配電網(wǎng)系統的。文獻[6]采用一種系統化的方法，解決了配電網(wǎng)三相不平衡弱環(huán)網(wǎng)系統的潮流和故障統一分析的問(wèn)題，具有較好的收斂性和較高的計算精度。但是這種方法沒(méi)有提到如何對配電網(wǎng)中存在的PV節點(diǎn)的處理。同時(shí)在發(fā)生接地故障時(shí)，會(huì )出現接地節點(diǎn)的電壓在迭代中趨于零的情況，從而使節點(diǎn)的注入電流趨于無(wú)窮大，影響了這種方法的收斂性。
針對以上的問(wèn)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，解決了潮流故障統一計算中存在的問(wèn)題。從算例結果上看收斂性，計算速度，計算精度都可以達到要求。

1 規范的故障端口補償電路模型
文獻[7]指出對任何不對稱(chēng)故障總可以在故障點(diǎn)處將不對稱(chēng)故障從電力網(wǎng)絡(luò )中分離開(kāi)來(lái)，圖1就是從電力網(wǎng)絡(luò )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(guò)選擇Z_fg，Z_fa,Z_fb，Z_fc的值來(lái)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(jìn)行潮流故障計算前先要撕裂各個(gè)環(huán)網(wǎng)，形成輻射狀，對節點(diǎn)進(jìn)行編號，對支路進(jìn)行分層。對節點(diǎn)的編號時(shí)先將根節點(diǎn)選出，默認根節點(diǎn)編號為1，編號原則是：假設某一步需要對m個(gè)節點(diǎn)進(jìn)行編號，那么這m個(gè)節點(diǎn)的新順序是根據它們所連的下一級節點(diǎn)的個(gè)數所定。當某些節點(diǎn)所連的下一級節點(diǎn)的個(gè)數相同時(shí)，這些節點(diǎn)的新順序按照它們原來(lái)的順序所定。這里以圖2來(lái)說(shuō)明節點(diǎn)編號的方法。假設1號節點(diǎn)已經(jīng)完成編號，由圖中可見(jiàn)，和1號節點(diǎn)相連的是2、3、4號節點(diǎn)，現在就是要對它們進(jìn)行重新編號?？梢钥吹?，3，4號節點(diǎn)所連的下一級節點(diǎn)的個(gè)數分別是1，2，3，那么2，3，4號節點(diǎn)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(luò )圖)。完成了對2，3，4號的節點(diǎn)編號后就可以按照同樣的方法完成圖2中所有節點(diǎn)的編號。對支路分層是在節點(diǎn)編號完成后，按照支路兩端節點(diǎn)的大小對支路進(jìn)行排序，按照小節點(diǎn)優(yōu)先的原則進(jìn)行支路的編號和分層。圖2就是一個(gè)完成了的新網(wǎng)絡(luò )圖(這里只標出了節點(diǎn)的編號)。