CN108306270B - 光伏电源配电网短路电流控制方法、智能终端及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光伏电源配电网短路电流控制方法、智能终端以及存储介质，其中所述控制方法包括：当配电网发生短路故障时，获取发生短路故障的位置以及所述配电网中各所述光伏电源的电压；当各所述光伏电源的电压均小于或等于0.5pu时，计算各所述光伏电源与所述位置之间的电气距离；比较各所述电气距离的大小，获得最小的所述电气距离对应的所述光伏电源；断开设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器。本发明通过切除对短路故障点作用最大的分布式光伏电源，来有效降低短路电流的注入，同时又不会对分布式光伏电源的利用造成影响，达到动态的、实时的对电网不同时间不同地点的短路故障产生的短路电流进行抑制的效果。
Description
技术领域
本发明涉及电力***技术领域，具体涉及一种光伏电源配电网短路电流控制方法、智能终端及存储介质。
背景技术
在全球节能减排、化石能源日枯竭的巨大挑战下，大力发展可再生能源成为发展低碳经济、实现可持续发展的重要手段。光伏并网发电作为一种具有广阔前景的绿色能源已成为国、内外学术界和工业界研究的热点。光伏并网发电有集中式和分布式两种形式。分布式光伏发电倡导“就近发电、就近并网、就近使用”的原则，主要用于就近解决用户的用电问题，通过并网实现供电差额的补偿与外送。分布式光伏电源接入配电网中会引起短路电流上升。
现有短路电流抑制策略主要是针对传统电网的电网拓扑结构优化及在设备上采取抑制措施，这两种措施都是在短路电流水平即将超标或部分超标的情况下采取的一种静态的短路电流抑制措施。这种抑制措施不能动态的、实时的对电网不同时间不同地点的短路故障产生的短路电流进行抑制。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种光伏电源配电网短路电流控制方法、智能终端及存储介质，旨在解决现有短路电流抑制措施不能动态的、实时的对电网不同时间不同地点的短路故障产生的短路电流进行抑制的问题。
为实现上述目的，本发明提出的一种含分布式光伏电源的配电网短路电流控制方法，其包括以下步骤：
当配电网发生短路故障时，获取发生短路故障的位置以及所述配电网中各所述光伏电源的电压；
当各所述光伏电源的电压均小于或等于0.5pu时，计算各所述光伏电源与所述位置之间的电气距离；
比较各所述电气距离的大小，获得最小的所述电气距离对应的所述光伏电源；
断开设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器。
优选地，所述断开设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器步骤之后包括：
获取发生短路故障所在线路的短路电流；
若所述短路电流大于预设安全值，获取所述电气距离小于或等于预设临界值的各所述电气距离对应的所述光伏电源；
断开设置于所述电气距离小于或等于预设临界值的各所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器。
优选地，所述断开设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器的步骤之后包括：
在预设时间后，将断开的设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器关合。
优选地，所述在预设时间后，将断开的设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器关合的步骤之后包括：
若所述断路器再次断开则不再自动关合。
优选地，各所述光伏电源与所述位置之间的电气距离通过2πfl/v计算获得，其中，l为所述位置到各所述光伏电源的距离，f为所述配电网的***频率，v为线路上电磁波的传播速度。
为实现上述目的，本发明提供的一种智能终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的含分布式光伏电源的配电网短路电流控制方法的步骤。
为实现上述目的，本发明提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的含分布式光伏电源的配电网短路电流控制方法的步骤。
本发明的技术方案中，通过计算短路故障的位置与各个光伏电源之间的电气距离，获得与短路故障的位置电气距离最近的光伏电源对应的断路器的位置，并控制电源断路器断开，切除对短路故障点作用最大的分布式光伏电源，来有效降低短路电流的注入，同时又不会对分布式光伏电源的利用造成影响，达到动态的、实时的对电网不同时间不同地点的短路故障产生的短路电流进行抑制的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明含分布式光伏电源的配电网短路电流控制方法第一实施例的流程示意图；
图2为本发明含分布式光伏电源的配电网短路电流控制方法第二实施例的流程示意图；
图3为本发明含分布式光伏电源的配电网短路电流控制方法第三实施例的流程示意图；
图4为本发明含分布式光伏电源的配电网短路电流控制方法第四实施例的流程示意图；
图5为本发明智能终端的模块结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提出一种光伏电源的配电网短路电流控制方法、智能终端及存储介质。
请参照图1，图1为本发明第一实施例提出的含分布式光伏电源的配电网短路电流控制方法。在该实施例中，所述含分布式光伏电源的配电网短路电流控制方法包括以下步骤：
步骤S100，当配电网发生短路故障时，获取发生短路故障的位置以及所述配电网中各所述光伏电源的电压。
具体地，分布式光伏发电倡导“就近发电、就近并网、就近使用”的原则，主要用于就近解决用户的用电问题，通过并网实现供电差额的补偿与外送。分布式光伏电源接入配电网中会引起短路电流上升。当所述配电网发生短路故障时，故障指示器获取故障信息，并将故障信息发送给故障定位单元。其中，若干个故障指示器设置于配电网中的各个位置，其与故障定位单元通过有线或无限的方式相连，故障指示器包括短路故障传感器以及读数仪表等，且各个故障指示器均被编号区分。故障定位单元根据故障信息、结合数据库中的故障指示器数据以及地理位置的数据来确定故障点位置。并将故障点的位置发送给与之相连的处理器。故障定位单元将故障点的位置发送给与之相连的显示器，显示器显示配电网***并在配电网***中与这个故障位置相匹配的地方用闪烁的圆点标示出来；同时将与故障点最近的光伏电源高亮显示出来，各个光伏电源通过编号区分，在光伏电源被切断后，这个光伏电源显示为灰色，显示屏上还显示配电网中当前的数据信息，如各个光伏电源的电压、电流等。
步骤S200，当各所述光伏电源的电压均小于或等于0.5pu时，计算各所述光伏电源与所述位置之间的电气距离。
具体地，当光伏电源电压小于或等于0.5pu时，配电网中发生短路故障所在线路的短路电流较大，使配电网处于高危状态，此时的短路电流可通过减少电流的注入来抑制；而当光伏电源电压大于0.5pu时，对配电网产生影响较小。电气距离是研究电源供电路径上两个节点间电气关系的物理量，其在一定程度上表征了节点之间电气连接的紧密程度。电气距离越小表明两个节点间的电气连接越紧密，两个节点间的相互影响也越大。
步骤S300，比较各所述电气距离的大小，获得最小的所述电气距离对应的所述光伏电源。
具体地，现有电气距离的计算方法主要有灵敏度法、阻抗法和相角法。灵敏度法适用于线性***，即对电网中的电流、电压参量的灵敏度分析，不能用于功率(能量)的网络分布分析，多用于对电网的区分，常用的灵敏度计算方法有：电压幅值随无功功率变化的灵敏度电压相角随有功功率变化的灵敏度灵敏度越大，表明两节点间电气距离越小，节点耦合关系越强。阻抗法具有清晰的物理意义但不能全面反应电气距离，在阻抗法计算电气距离时，电气距离用节点阻抗矩阵中的非对角元素Zij来表示，其物理意义为节点j注入单位电流，其他节点不注入电流时，节点i的电压。相角法同时具有清晰的物理意义，且能准确把握节点间的功率传递距离，同时考虑了功率大小对电气距离的影响，因而可提高电气距离的准确性。通过相角θ表征两节点间实际电气距离，其计算公式为2πfl/v，其中，l为所述位置到各所述光伏电源的距离，f为所述配电网的***频率，v为线路上电磁波的传播速度。
通过计算电气距离，并分析各个光伏电源与短路故障之间的影响，会得到各个光伏电源与短路故障点的电气连接紧密程度，获得与短路故障的位置联系最紧密的光伏电源，即与短路故障的位置电气距离最小的光伏电源。
步骤S400，断开设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器。
具体地，最小的电气距离对应的光伏电源与短路故障点的电气连接最紧密，对短路故障点的影响也最大，因而切断最小电气距离对应的光伏电源的断路器，最小电气距离对应的光伏电源断开连接，达到减少短路电流的注入，从源头抑制短路电流。
本发明的技术方案中，通过计算短路故障的位置与各个光伏电源之间的电气距离，获得与短路故障的位置电气距离最近的光伏电源对应的断路器的位置，并控制电源断路器断开，切除对短路故障点作用最大的分布式光伏电源，来有效降低短路电流的注入，同时又不会对分布式光伏电源的利用造成影响，达到动态的、实时的对电网不同时间不同地点的短路故障产生的短路电流进行抑制的效果，且不需要采用额外的大型设备，也不需要改变配电网结构，大大降低了成本，提高了经济效益。
请参照图2，图2为本发明含分布式光伏电源的配电网短路电流的控制方法的第二实施例，基于本发明含分布式光伏电源的配电网短路电流的控制方法的第一实施例，所述断开设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器步骤之后包括：
步骤S500，获取发生短路故障所在线路的短路电流；
步骤S600，若所述短路电流大于预设安全值，获取所述电气距离小于或等于预设临界值的各所述电气距离对应的所述光伏电源；通过获取的短路电流与预设的安全值相比，若此时的短路电流仍然高于预设安全值，则获取配电网中所有电气距离小于或等于预设临界值的电气距离对应的光伏电源。
具体地，切断了最小电气距离对应的光伏电源后，故障所在线路的短路电流会得到抑制，故障指示器获取切断了最小电气距离对应的光伏电源后再次获取配电网中的短路电流，用以确认这个短路电流的抑制效果。预设安全值为配电网中电流允许的最大值，在配电网中若电流超过预设安全值将导致配电网不安全，须立即采取措施降低配电网中的电流。当前短路电流与预设安全值的差值与预设临界值之间存在映射关系。使电气距离小于这个预设临界值，可使配电网中发生短路故障所在线路的短路电流快速下降至安全范围内。
步骤S700，断开设置于所述电气距离小于或等于预设临界值的各所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器。
具体地，在切断最小的电气距离对应的光伏电源后，配电网中的短路电流依旧高于预设安全值时，配电网处于高危状态，断开设置于所述电气距离小于或等于预设临界值的各所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器，大幅减少电流的注入，抑制短路电流，使配电网处于安全状态。
获取切断设置于电气距离小于或等于预设临界值的各电气距离对应的各光伏电源后短路故障所在线路的短路电流，若短路电流仍然高于预设安全值，则断开所有光伏电源，并发送报警信号，通知电力工作人员进行抢修。
本实施例中，在切断最小的电气距离对应的光伏电源后配电网中的电流仍然高于预设安全值，表明此时配电网处于高危状态，则将电气距离小于或等于预设临界值的所有光伏电源均切断，达到大幅减少电流注入，抑制短路电流的目的，达到使配电网处于安全状态的效果。
请参照图3，图3为本发明含分布式光伏电源的配电网短路电流的控制方法的第三实施例，基于本发明含分布式光伏电源的配电网短路电流的控制方法的第一实施例或第二实施例，所述断开设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器步骤之后包括：
步骤S800，在预设时间后，将断开的设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器关合。
本实施例中，短路电流的峰值电流消失后，配电网恢复正常，经过预设时间后，则重新将切断的光伏电源接入配电网中，使光伏电源合理有效的利用，提高经济效益。预设时间优选为2.5S，在配电网的可承受范围内，考虑到断路器的机械动作时间以及电弧熄灭时间，使短路电流中的峰值电流消失后，断路器自动关合。
请参照图4，图4为本发明含分布式光伏电源的配电网短路电流的控制方法的第四实施例，基于本发明含分布式光伏电源的配电网短路电流的控制方法的第一实施例、第二实施例或第三实施例，所述在预设时间后，将断开的设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器关合的步骤之后包括：
步骤S900，若所述断路器再次断开则不再自动关合。
本实施例中，断路器在一次断开后经过预设时间后将会进行一次自动关合，若自动关合失败，表明配电网中的短路电流仍然过大，且无法消除，需将最小的电气距离对应的光伏电源切断以减少电流的注入，达到抑制短路电流的目的，同时向电力工作人发送故障信息，电力工作人员到达短路故障点进去检修维护，检修完成之后由电力工作人员将断开的光伏电源重新接入配电网中，使断开的光伏电源重新投入使用。使光伏电源合理有效的利用，提高经济效益。
本发明还提供一种智能终端，请参照图5，在一实施例中，该智能终端包括存储器100、处理器200及存储在存储器100上并可在处理器200上运行的计算机程序，所述处理器200执行所述计算机程序时实现上述任一实施例中的含分布式光伏电源的配电网短路电流控制方法的步骤。可以理解，该智能终端可以为电视、IPAD、PC、手机等。
具体地，所述处理器200执行所述计算机程序时用于实现如下步骤：
步骤S100，当配电网发生短路故障时，获取发生短路故障的位置以及所述配电网中各所述光伏电源的电压；
步骤S200，当各所述光伏电源的电压均小于或等于0.5pu时，计算各所述光伏电源与所述位置之间的电气距离；
步骤S300，比较各所述电气距离的大小，获得最小的所述电气距离对应的所述光伏电源；
步骤S400，断开设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器。
本发明中的智能终端根据计算短路故障的位置与各个光伏电源之间的电气距离，获得与短路故障的位置电气距离最近的光伏电源对应的断路器的位置，并控制电源断路器断开，切除对短路故障点作用最大的分布式光伏电源，来有效降低短路电流的注入，同时又不会对分布式光伏电源的利用造成影响，达到动态的、实时的对电网不同时间不同地点的短路故障产生的短路电流进行抑制的效果，且不需要采用额外的大型设备，也不需要改变配电网结构，大大降低了成本，提高经济效益。
优选地，所述断开设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器步骤之后包括：
步骤S500，获取发生短路故障所在线路的短路电流；
步骤S600，若所述短路电流大于预设安全值，获取所述电气距离小于或等于预设临界值的各所述电气距离对应的所述光伏电源；
步骤S700，断开设置于所述电气距离小于或等于预设临界值的各所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器。
优选地，所述断开设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器的步骤之后包括：
步骤S800，在预设时间后，将断开的设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器关合。
优选地，所述在预设时间后，将断开的设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器关合的步骤之后包括：
步骤S900，若所述断路器再次断开则不再自动关合。
优选地，各所述光伏电源与所述位置之间的电气距离通过2πfl/v计算获得，其中，l为所述位置到各所述光伏电源的距离，f为所述配电网的***频率，v为线路上电磁波的传播速度。
智能终端还包括故障定位检测***，故障定位检测***包括设置于配电网中的若干个故障指示器，与故障指示器通过有线或无线方式相连的故障定位单元，故障定位单元还与处理器200相连，故障指示器包括短路故障传感器以及读数仪表等。当所述配电网发生短路故障时，故障指示器获取故障信息，并将故障信息发送给故障定位单元。故障定位单元根据故障信息、结合数据库中的故障指示器数据以及地理位置的数据来确定故障点位置。并将故障点的位置发送给与之相连的处理器200。
同时，智能终端还包括显示器，显示器与故障定位单元相连，并获取故障定完单元定位的短路故障位置，显示器显示配电网***并在配电网***中与这个故障位置相匹配的地方用闪烁的圆点标示出来；同时将与故障点最近的光伏电源高亮显示出来，各个光伏电源通过编号区分，在光伏电源被切断后，这个光伏电源显示为灰色，显示屏上还显示配电网中当前的数据信息，如各个光伏电源的电压、电流等。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器200执行时实现上述任一实施例中的含分布式光伏电源的配电网短路电流控制方法的步骤。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、或“第一实施例～第X实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料、方法步骤或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (7)
1.一种含分布式光伏电源的配电网短路电流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
当配电网发生短路故障时，获取发生短路故障的位置以及所述配电网中各所述光伏电源的电压；
当各所述光伏电源的电压均小于或等于0.5pu时，计算各所述光伏电源与所述位置之间的电气距离，其中0.5pu表示光伏电源的额定电压的0.5倍；
比较各所述电气距离的大小，获得最小的所述电气距离对应的所述光伏电源；
断开设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器。
2.如权利要求1所述的含分布式光伏电源的配电网短路电流控制方法，其特征在于，所述断开设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器步骤之后包括：
获取发生短路故障所在线路的短路电流；
若所述短路电流大于预设安全值，获取所述电气距离小于或等于预设临界值的各所述电气距离对应的所述光伏电源；
断开设置于所述电气距离小于或等于预设临界值的各所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器。
3.如权利要求1或2所述的含分布式光伏电源的配电网短路电流控制方法，其特征在于，所述断开设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器的步骤之后包括：
在预设时间后，将断开的设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器关合。
4.如权利要求3所述的含分布式光伏电源的配电网短路电流控制方法，其特征在于，所述在预设时间后，将断开的设置于最小的所述电气距离对应的所述光伏电源的断路器关合的步骤之后包括：
若所述断路器再次断开则不再自动关合。
5.如权利要求1所述的含分布式光伏电源的配电网短路电流控制方法，其特征在于，各所述光伏电源与所述位置之间的电气距离通过2πfl/v计算获得，其中，l为所述位置到各所述光伏电源的距离，f为所述配电网的***频率，v为线路上电磁波的传播速度。
6.一种智能终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任一项所述的含分布式光伏电源的配电网短路电流控制方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的含分布式光伏电源的配电网短路电流控制方法的步骤。
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