CN116773971B - 有源配电网故障电流的确定方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种有源配电网故障电流的确定方法、装置、设备及介质，属于电力***技术领域，其中方法包括：建立以有源配电网中至少一个电源为叶子节点，母线为根节点的树状线路结构；确定故障线路和第一阻抗值；获取非故障线路上至少一个非故障电源各自到母线的第二阻抗值；基于预设的等效恒流源模型、母线的短路电压、第一阻抗值、各第二阻抗值及各非故障电源的短路电流，确定各非故障电源中每一个非故障电源的接入容量阈值；基于预设约束方程及各接入容量阈值，确定非故障线路的故障电流之和；基于非故障线路的故障电流之和，确定故障线路的故障电流；基于非故障线路的故障电流之和及故障线路的故障电流，确定有源配电网的故障电流。
Description
技术领域
本发明涉及电力***技术领域，尤其涉及一种有源配电网故障电流的确定方法、装置、设备及介质。
背景技术
随着分布式电源开始大量接入配电网，使得传统的配电网逐步有源化，工作人员需要对线路进行继电保护正定计算，工作人员对线路进行继电保护正定计算时，往往会忽略分布式电源产生的故障电流的影响，造成保护装置的误动作，因此需要对保护装置是否会因为分布式电源而出现误动作进行校核。
现有技术中，在进行保护误动作校核时，采用“恒流源”模型或“受控电流源”模型进行计算。
“恒流源”模型的精确度很低，导致故障计算结果偏差过大，由该计算结果触发误判断保护装置会出现误动作；“受控电流源”模型需要迭代计算，计算效率低且可能会出现迭代不收敛的情况，导致计算失败，增加电网运行风险。
发明内容
本发明提供一种有源配电网故障电流的确定方法、装置、设备及介质，用以解决现有技术中对有源配电网的故障电流计算效率低下，准确度低的缺陷，实现对有源配电网故障电流的快速、准确计算。
本发明提供一种有源配电网故障电流的确定方法，包括：
建立以有源配电网中至少一个电源为叶子节点，母线为根节点的树状线路结构；
确定故障线路和第一阻抗值；所述第一阻抗值为所述故障线路上的故障点到所述母线的阻抗值；
获取非故障线路上至少一个非故障电源各自到所述母线的第二阻抗值；
基于预设的等效恒流源模型、所述母线的短路电压、所述第一阻抗值、各所述第二阻抗值及各所述非故障电源的短路电流，确定各所述非故障电源中每一个非故障电源的接入容量阈值；
基于预设约束方程及各所述接入容量阈值，确定所述非故障线路的故障电流之和；
基于所述非故障线路的故障电流之和，确定所述故障线路的故障电流；
基于所述非故障线路的故障电流之和及所述故障线路的故障电流，确定所述有源配电网的故障电流。
根据本发明提供的一种有源配电网故障电流的确定方法，所述等效恒流源模型表示为方程组（1）：
(1)
其中，为各所述非故障电源的短路电压，/>为各所述非故障电源的短路电流，/>为各所述第二阻抗值，/>为所述母线的电压，/>为所述母线的短路电压，/>为各所述非故障电源的接入容量阈值，/>为各所述非故障电源在所述母线处的短路电压之和，/>为所述第一阻抗值。
根据本发明提供的一种有源配电网故障电流的确定方法，所述基于预设约束方程及各所述接入容量阈值，确定所述非故障线路的故障电流之和，包括：
确定各所述非故障电源中，满足所述预设约束方程的至少一个接入电源；
获取各所述接入电源中每一个接入电源的极限短路电流；
比较各所述极限短路电流，确定各所述极限短路电流中的最大值；
基于所述最大值，确定所述非故障线路的故障电流之和。
根据本发明提供的一种有源配电网故障电流的确定方法，所述预设约束方程表示为方程组（2）：
(2)
其中，为满足所述预设约束方程的接入电源的接入容量阈值，/>为所述接入电源的极限短路电流，/>为除过所述接入电源的各所述非故障电源的短路电流，/>为除过所述接入电源的各所述非故障电源的接入容量阈值。
根据本发明提供的一种有源配电网故障电流的确定方法，所述基于所述非故障线路的故障电流之和，确定所述故障线路的故障电流，包括：
确定所述故障线路上的至少一个节点；所述节点为所述故障线路上的每一个分布电源与所述故障点的T接点；
基于所述非故障线路的故障电流之和，确定各所述节点的电压增值；
获取各所述分布电源的端电压，并判断各所述分布电源的端电压是否满足目标函数；
在判定所述分布电源的端电压满足目标函数的情况下，获取满足所述目标函数的分布电源的对应的故障电流；
基于各所述满足所述目标函数的分布电源的故障电流之和，确定所述故障线路的故障电流。
根据本发明提供的一种有源配电网故障电流的确定方法，所述基于所述非故障线路的故障电流之和，确定各所述节点的电压增值，包括：
基于所述非故障线路的故障电流之和，采用公式（3）计算各所述节点的电压增值：
（3）
其中，为各所述节点的电压增值，/>为所述非故障线路的故障电流之和，为各所述节点到所述故障点的阻抗。
根据本发明提供的一种有源配电网故障电流的确定方法，所述方法还包括：
基于各所述节点的电压增值、各所述节点的短路电压和各所述分布电源到所述故障点的阻抗，采用公式（4）计算所述目标函数：
（4）
其中，为各所述节点的短路电压，/>为各所述分布电源的故障电流，/>为各所述分布电源到所述故障点的阻抗。
本发明还提供一种有源配电网故障电流的确定装置，包括：
建立模块，用于建立以所述有源配电网中至少一个电源为叶子节点，母线为根节点的树状线路结构；
第一确定模块，用于确定故障线路和第一阻抗值；所述第一阻抗值为所述故障线路上的故障点到所述母线的阻抗值；
获取模块，用于获取非故障线路上至少一个非故障电源各自到所述母线的第二阻抗值；
第二确定模块，用于基于预设的等效恒流源模型、所述母线的短路电压、所述第一阻抗值、各所述第二阻抗值及各所述非故障电源的短路电流，确定各所述非故障电源中每一个非故障电源的接入容量阈值；
第三确定模块，用于基于预设约束方程及各所述接入容量阈值，确定所述非故障线路的故障电流之和；
第四确定模块，用于基于所述非故障线路的故障电流之和，确定所述故障线路的故障电流；
第五确定模块，用于基于所述非故障线路的故障电流之和及所述故障线路的故障电流，确定所述有源配电网的故障电流。
本发明还提供一种电子设备，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，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述的有源配电网故障电流的确定方法。
本发明还提供一种非暂态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执行时实现如上述任一种所述的有源配电网故障电流的确定方法。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的有源配电网故障电流的确定方法。
本发明提供的有源配电网故障电流的确定方法，通过以有源配电网中的分布式电源为叶子节点，母线为根节点建立树状单线图，并获取非故障线路上的非故障电源到母线的阻抗值、故障线路上故障点到母线的阻抗值，然后基于预设的等效恒流源模型、确定每一个非故障电源的接入容量阈值；以每一个非故障电源的接入容量阈值为约束条件，基于约束方程确定非故障线路的故障电流之和，进而得到故障线路的故障电流，基于故障线路的故障电流与非故障线路的故障电流，最终确定有源配电网的故障电流。本发明的有源配电网故障电流的确定方法，通过计算各个电源产生的故障电流，避免了迭代计算导致的不收敛的缺陷，提升了有源配电网故障电流计算的准确性；利用树状单线图构成等效模型，降低了存储空间，提升了有源配电网故障电流计算的速度，实现了对有源配电网故障电流的快速计算。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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获得其他的附图。
图1是本发明提供的有源配电网故障电流的确定方法的流程示意图之一；
图2是本发明提供的有源配电网故障电流的确定方法的树状线路图；
图3是本发明提供的有源配电网故障电流的确定方法的流程示意图之二；
图4是本发明提供的有源配电网故障电流的确定方法的流程示意图之三；
图5是本发明提供的有源配电网故障电流的确定装置的结构示意图；
图6是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了便于更加清晰地理解本发明各实施例，首先对一些相关的背景知识进行如下介绍。
配电网：从电源侧（输电网、发电设施、分布式电源等）接受电能，并通过配电设施逐级或就地分配给各类用户的电力网络。
分布式光伏电源：指在用户场地附近建设，运行方式以用户侧自发自用、多余电量上网，且在配电***平衡调节为特征的光伏发电设备。
随着分布式光伏电源开始大量接入配电网，使得传统的配电网逐步有源化，工作人员需要对线路进行继电保护正定计算，工作人员对线路进行继电保护正定计算时，往往会忽略分布式电源产生的故障电流的影响，造成保护装置的误动作，因此需要对保护装置是否会因为分布式电源而出现误动作进行校核。
现有技术中，在进行保护误动作校核时，采用“恒流源”模型或“受控电流源”模型进行计算。“恒流源”模型的精确度很低，导致故障计算结果偏差过大，由该计算结果触发误判断保护装置会出现误动作；而“受控电流源”模型需要迭代计算，计算效率低且可能会出现迭代不收敛的情况，导致计算失败，增加电网运行风险。
现有技术中，针对有源配电网，无法快速、准确计算故障电流，无法校核继电保护装置是否会出现误动作的情况，因而增加电网运行风险。
综上所述，为了提高对有源配电网故障电流计算的效率和准确度，降低电网的运行风险，本发明实施例提供一种有源配电网故障电流的确定方法、装置、设备及介质。本发明提供的有源配电网故障电流的确定方法涉及电力设备***领域，尤其涉及有源配电网***的管理技术领域，本发明的有源配电网故障电流的确定方法的执行主体可以是能够实现有源配电网故障电流的确定方法的任何电子设备。
下面结合图1-图6描述本发明的有源配电网故障电流的确定方法、装置、设备及介质。
图1是本发明提供的有源配电网故障电流的确定方法的流程示意图之一，如图1所示，本发明实施例的有源配电网故障电流的确定方法，包括以下步骤：
步骤101、建立以有源配电网中至少一个电源为叶子节点，母线为根节点的树状线路结构；
具体地，图2是本发明提供的有源配电网故障电流的确定方法的树状线路图，如图2所示，本步骤中获取有源配电网中同一母线上各线路的单线图，在每一条单线上都有一个分布式电源，本发明实施例中具体为分布式光伏电源（Photo Voltaic，PV）。以图2所示的有源配电网的树状线路结构为例，共有三个间隔，分别为101间隔、102间隔和103间隔。在电力***中，配电装置通常由数个不同的间隔组成，间隔是指具有特定功能的电气回路，包括断路器、隔离开关、电流互感器等。如图2所示，在每个间隔上有若干单线，在每一条单线上都有一个PV，以有源配电网中的PV为叶子节点，母线为根节点，建立树状线路结构。
步骤102、确定故障线路和第一阻抗值；第一阻抗值为故障线路上的故障点到母线的阻抗值；
具体地，在本步骤中确定故障点所在的线路，一般处于测试场景，已知故障点所在线路，及故障点到母线的路径上的阻抗值和，即第一阻抗值，是可以直接获取的参数值，如上述图2所示，故障点在间隔103线路上，则103线路则为故障线路。
步骤103、获取非故障线路上至少一个非故障电源各自到母线的第二阻抗值；
具体地，本步骤中，除去故障线路之外的间隔线路都为非故障线路，如图2中的间隔102和间隔103；获取非故障线路上的每一个非故障电源，即非故障线路上的每一个PV分别到母线的路径上的累积阻抗值，即每一个非故障电源的分别对应的第二阻抗值。
步骤104、基于预设的等效恒流源模型、母线的短路电压、第一阻抗值、各第二阻抗值及各非故障电源的短路电流，确定各非故障电源中每一个非故障电源的接入容量阈值；
具体地，本步骤中，求解预设的等效恒流源模型，得到非故障线路上每一个非故障电源的接入容量阈值，配电网中的母线的短路电压，即大电网提供的母线短路电压，是假设配电网中不存在光伏电源时的母线故障电压。
步骤105、基于预设约束方程及各接入容量阈值，确定非故障线路的故障电流之和；
具体地，本步骤中，基于预设的约束方程，及步骤104得到的每一个非故障电源的接入容量阈值，计算同一母线上，除了故障线路之外，其他的非故障线路上的分布式光伏电源提供的故障电流之和。
步骤106、基于非故障线路的故障电流之和，确定故障线路的故障电流；
具体地，本步骤中，基于同一母线上，除了故障线路之外，其他的非故障线路上的分布式光伏电源提供的故障电流之和，确定故障线路上的各分布式光伏电源提供的故障电流之和。
步骤107、基于非故障线路的故障电流之和及故障线路的故障电流，确定有源配电网的故障电流。
具体地，本步骤中，将非故障线路的故障电流之和与故障线路上的各分布式光伏电源提供的故障电流之和相加，得到了故障线路上的各断路器节点的故障电流，视作有源配电网的故障电流。
本发明实施例提供的有源配电网故障电流的确定方法，通过以有源配电网中的分布式电源为叶子节点，母线为根节点建立树状单线图，并获取非故障线路上的非故障电源到母线的阻抗值、故障线路上故障点到母线的阻抗值，基于预设的等效恒流源模型、确定每一个非故障电源的接入容量阈值；以每一个非故障电源的接入容量阈值为约束条件，基于约束方程确定非故障线路的故障电流之和，进而得到故障线路的故障电流，基于故障线路的故障电流与非故障线路的故障电流，最终确定有源配电网的故障电流。本发明的有源配电网故障电流的确定方法，通过计算各个电源产生的故障电流，避免了迭代计算导致的不收敛的缺陷，提升了有源配电网故障电流计算的准确性；利用树状单线图构成等效模型，降低了存储空间，提升了有源配电网故障电流计算的速度，实现了对有源配电网故障电流的快速计算。
可选的，根据本发明实施例提供的一种有源配电网故障电流的确定方法，上述的等效恒流源模型表示为方程组（1）：
(1)
具体地，按照方程组（1）求解等效恒流源模型，通过求解方程组，得到非故障线路上的每一个分布式光伏电源的接入容量阈值。在方程组（1）中，为各非故障电源的短路电压，即非故障线路上的每一个分布式光伏电源的短路电压，/>为各非故障电源的短路电流，即非故障线路上的每一个分布式光伏电源的短路电流，/>为各第二阻抗值，即非故障线路上的每一个光伏电源到母线的路径的累积阻抗，/>为母线的电压，/>为母线的短路电压，/>为各非故障电源的接入容量阈值，/>为各非故障电源在母线处的短路电压之和，/>为第一阻抗值，即故障点到母线的阻抗。在本发明实施例的具体应用中，母线的短路电压的计算方式具体为：将故障分为两种情况，分别为三相短路故障，和两相相间、两相接地短路故障，三相短路指的是三相四线中两条及以上线路发生短路，种类主要有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。其中两相接地短路是指中性点不接地***中，任意两相发生单相接地而产生的短路；两相短路是指三相供配电***中任意两相导体间的短路；三相短路是指供配电***中三相导体间的短路。基于以下对应关系，确定不同短路故障下的母线故障电流：
其中，为故障点到母线的阻抗，即第一阻抗值，/>表示电网***的总阻抗值，是可以直接获得的，基于上式确定了母线故障电流，可以进一步的确定/>，即母线的短路电压，基于以下计算方式确定：在三相短路故障的情况下，/>，在两相相间、两相接地短路故障的情况下，/>由以下方程求得：/>。
本发明实施例提供的有源配电网故障电流的确定方法，通过等效恒流源模型，确定了非故障线路中每一个分布式光伏电源的接入容量阈值，为后续的约束方程的限定打下基础。
可选的，本发明实施例提供的一种有源配电网故障电流的确定方法中，上述步骤105具体包括以下步骤，图3是本发明提供的有源配电网故障电流的确定方法的流程示意图之二，如图3所示，基于预设约束方程及各接入容量阈值，确定非故障线路的故障电流之和，包括：
步骤1051、确定各非故障电源中，满足预设约束方程的至少一个接入电源；
具体地，本步骤中，非故障线路上有多个分布式光伏电源，依次判断每一个非故障线路的分布式光伏电源是否满足约束方程，约束方程是限定了一个分布式光伏电源与除过该电源的其他分布式光伏电源的关系，通过预设约束方程，依次将每一个非故障线路的光伏光源及除过该光伏电源的其他光伏电源带入约束方程，判断该光伏电源是否满足约束条件，若该光伏电源满足约束方程，则将该光伏电源视作接入电源，约束方程中通过非故障线路上的光伏电源的接入容量阈值作为限制条件，当除过该光伏电源的其他非故障线路上的光伏电源提供的短路电流之和小于接入容量阈值时，该光伏电源提供短路电流，若除过该光伏电源的其他非故障线路上的光伏电源提供的短路电流之和大于接入容量阈值时，该光伏电源则不接入。
步骤1052、获取各接入电源中每一个接入电源的极限短路电流；
步骤1053、比较各极限短路电流，确定各极限短路电流中的最大值；
具体地，步骤1052与步骤1053的具有实施方式如下：
首先计算配电网中，无光伏电源时的母线故障电压，即上述的，接着计算非故障线路中每一个光伏电源的短路电流，判断方式是当除过该光伏电源的其他非故障线路上的光伏电源提供的短路电流之和小于接入容量阈值时，该光伏电源提供短路电流，基于约束方程确定临界值，得到每一个非故障线路的光伏电源的极限短路电流，然后将每一个非故障线路的光伏电源的极限短路电流从小到大排序，获得这些极限短路电流中的最大值。
步骤1054、基于最大值，确定非故障线路的故障电流之和。
具体地，本步骤中，在获得非故障线路上每一个光伏电源的极限短路电流值之后，选取其中的最大值，作为非故障线路的故障电流之和。在约束方程中，除过该光伏电源的其他非故障线路上的光伏电源提供的短路电流之和与该光伏电源的极限短路电流是临界值。
本发明实施例提供的有源配电网故障电流的确定方法，通过母线模糊饱和法计算了非故障线路上的非故障电源产生的故障电流，基于上述步骤获得的每一个非故障电源的接入容量阈值，通过临界值确定法，确定了非故障线路的故障电流。
可选的，本发明实施例提供的一种有源配电网故障电流的确定方法中，上述步骤1051中的预设约束方程表示为方程组（2）：
(2)
其中，为满足预设约束方程的接入电源的接入容量阈值，在本发明实施例提供的约束方程中，视下标为0的非故障线路的光伏电源为满足约束方程的光伏电源，/>为该接入电源的极限短路电流，/>为除过该接入电源的其他非故障电源的短路电流，/>为除过该接入电源的其他非故障电源的接入容量阈值。
本发明实施例提供的有源配电网故障电流的确定方法，基于上述的约束方程，确定了满足约束条件的非故障线路的分布式光伏电源。
可选的，本发明实施例提供的一种有源配电网故障电流的确定方法中，上述步骤106具体包括以下步骤，图4是本发明提供的有源配电网故障电流的确定方法的流程示意图之三，如图4所示，基于非故障线路的故障电流之和，确定故障线路的故障电流，包括：
步骤1061、确定故障线路上的至少一个节点；节点为故障线路上的每一个分布电源与故障点的T接点；
具体地，在本步骤中，确定故障线路上每一个分布电源和故障点T接点，即每一个故障线路上的光伏电源T接在故障回路上的点，称作节点，并且获得每一个节点的电压和路径阻抗，即每一个节点分别到故障点的路径阻抗。
步骤1062、基于非故障线路的故障电流之和，确定各节点的电压增值；
经过上述步骤获得了非故障线路的故障电流之和，采用公式（3）计算每一个节点的电压增值：
（3）
其中，为各所述节点的电压增值，/>为所述非故障线路的故障电流之和，为各所述节点到所述故障点的阻抗。
步骤1063、获取各分布电源的端电压，并判断各分布电源的端电压是否满足目标函数；
本步骤中，获取故障线路上每一个分布电源的端电压，采用公式（4）计算目标函数：
（4）
事实上，即为分布电源的端电压，判断该端电压是否满足公式（4）中的目标函数。
步骤1064、在判定分布电源的端电压满足目标函数的情况下，获取满足目标函数的分布电源的对应的故障电流；
本步骤中，若故障线路上的分布电源的端电压满足目标函数，则获取该分布电源提供的故障电流，在具体实施中，满足该目标函数的分布电源会有多个。
步骤1065、基于各满足目标函数的分布电源的故障电流之和，确定故障线路的故障电流。
具体地，基于上述步骤1064，获得了满足目标函数的每一个分布电源提供的故障电流，将满足目标函数的分布电源提供的故障电流进行累加，得到故障线路上各分布电源提供的故障电流之和。
本发明实施例提供的有源配电网故障电流的确定方法，通过计算故障回路上各节点的电压增值，确定了目标函数，基于目标函数选出满足目标函数的故障线路的分布式光伏电源，获取这些电源的端电压，进而获取这些电源可以提供的故障电流，进而确定了故障线路上各个断路器节点的故障电流。
可选的，本发明实施例提供的一种有源配电网故障电流的确定方法，上述步骤1062，基于非故障线路的故障电流之和，确定各所述节点的电压增值，具体实施为：
采用公式（3）计算各节点点的电压增值：
（3）
其中，为各节点的电压增值，/>为非故障线路的故障电流之和，/>为各所述节点到所述故障点的阻抗。
可选的，本发明实施例提供的一种有源配电网故障电流的确定方法，还包括：
基于各节点的电压增值、各节点的短路电压和各分布电源到故障点的阻抗，采用公式（4）计算目标函数：
（4）
其中，为各节点的短路电压，/>为各所述分布电源的故障电流，/>为各所述分布电源到所述故障点的阻抗。具体地，/>的计算方式也同样分为两种情况，三相短路故障时，/>，两相相间、两相接地短路故障时，/>可由方程组解得：，/>为各节点到故障点的阻抗。
下面对本发明提供的有源配电网故障电流的确定装置进行描述，下文描述的有源配电网故障电流的确定装置与上文描述的有源配电网故障电流的确定方法可相互对应参照。图5是本发明提供的有源配电网故障电流的确定装置的结构示意图，如图5所示，有源配电网故障电流的确定装置，包括：
建立模块501，用于建立以所述有源配电网中至少一个电源为叶子节点，母线为根节点的树状线路结构；
第一确定模块502，用于确定故障线路和第一阻抗值；所述第一阻抗值为所述故障线路上的故障点到所述母线的阻抗值；
获取模块503，用于获取非故障线路上至少一个非故障电源各自到所述母线的第二阻抗值；
第二确定模块504，用于基于预设的等效恒流源模型、所述母线的短路电压、所述第一阻抗值、各所述第二阻抗值及各所述非故障电源的短路电流，确定各所述非故障电源中每一个非故障电源的接入容量阈值；
第三确定模块505，用于基于预设约束方程及各所述接入容量阈值，确定所述非故障线路的故障电流之和；
第四确定模块506，用于基于所述非故障线路的故障电流之和，确定所述故障线路的故障电流；
第五确定模块507，用于基于所述非故障线路的故障电流之和及所述故障线路的故障电流，确定所述有源配电网的故障电流。
本发明实施例提供的有源配电网故障电流的确定装置，通过各个模块的相互配合，实现了对有源配电网故障电流的准确、快速计算。通过以有源配电网中的分布式电源为叶子节点，母线为根节点建立树状单线图，并获取非故障线路上的非故障电源到母线的阻抗值、故障线路上故障点到母线的阻抗值，基于预设的等效恒流源模型、确定每一个非故障电源的接入容量阈值；以每一个非故障电源的接入容量阈值为约束条件，基于约束方程确定非故障线路的故障电流之和，进而得到故障线路的故障电流，基于故障线路的故障电流与非故障线路的故障电流，最终确定有源配电网的故障电流。本发明的有源配电网故障电流的确定方法，通过计算各个电源产生的故障电流，避免了迭代计算导致的不收敛的缺陷，提升了有源配电网故障电流计算的准确性；利用树状单线图构成等效模型，降低了存储空间，提升了有源配电网故障电流计算的速度，实现了对有源配电网故障电流的快速计算。
可选的，上述第三确定模块505具体包括以下单元：
接入电源确定单元，用于确定各非故障电源中，满足预设约束方程的至少一个接入电源；
具体地，非故障线路上有多个分布式光伏电源，依次判断每一个非故障线路的分布式光伏电源是否满足约束方程，约束方程是限定了一个分布式光伏电源与除过该电源的其他分布式光伏电源的关系，通过预设约束方程，依次将每一个非故障线路的光伏光源及除过该光伏电源的其他光伏电源带入约束方程，判断该光伏电源是否满足约束条件，若该光伏电源满足约束方程，则将该光伏电源视作接入电源，约束方程中通过非故障线路上的光伏电源的接入容量阈值作为限制条件，当除过该光伏电源的其他非故障线路上的光伏电源提供的短路电流之和小于接入容量阈值时，该光伏电源提供短路电流，若除过该光伏电源的其他非故障线路上的光伏电源提供的短路电流之和大于接入容量阈值时，该光伏电源则不接入。
极限短路电流获取单元，用于获取各接入电源中每一个接入电源的极限短路电流；
比较单元，用于比较各极限短路电流，确定各极限短路电流中的最大值；
具体地，极限短路电流获取单元与比较单元的具有实施方式如下：
首先计算配电网中，无光伏电源时的母线故障电压，即上述的，接着计算非故障线路中每一个光伏电源的短路电流，判断方式是当除过该光伏电源的其他非故障线路上的光伏电源提供的短路电流之和小于接入容量阈值时，该光伏电源提供短路电流，基于约束方程确定临界值，得到每一个非故障线路的光伏电源的极限短路电流，然后将每一个非故障线路的光伏电源的极限短路电流从小到大排序，获得这些极限短路电流中的最大值。
非故障线路故障电流确定单元，用于基于上述的极限短路电流中的最大值，确定非故障线路的故障电流之和。
具体地，在获得非故障线路上每一个光伏电源的极限短路电流值之后，选取其中的最大值，作为非故障线路的故障电流之和。在约束方程中，除过该光伏电源的其他非故障线路上的光伏电源提供的短路电流之和与该光伏电源的极限短路电流是临界值。
可选的，上述第四确定模块506具体包括以下单元：
节点确定单元，用于确定故障线路上的至少一个节点；节点为故障线路上的每一个分布电源与故障点的T接点；
具体地，确定故障线路上每一个分布电源和故障点T接点，即每一个故障线路上的光伏电源T接在故障回路上的点，称作节点，并且获得每一个节点的电压和路径阻抗，即每一个节点分别到故障点的路径阻抗。
电压增值确定单元，用于基于非故障线路的故障电流之和，确定各节点的电压增值；
经过上述步骤获得了非故障线路的故障电流之和，采用公式（3）计算每一个节点的电压增值：
（3）
其中，为各所述节点的电压增值，/>为所述非故障线路的故障电流之和，为各所述节点到所述故障点的阻抗。
判断单元，用于获取各分布电源的端电压，并判断各分布电源的端电压是否满足目标函数；
本步骤中，获取故障线路上每一个分布电源的端电压，采用公式（4）计算目标函数：
（4）
事实上，即为分布电源的端电压，判断该端电压是否满足公式（4）中的目标函数。
获取单元，用于在判定分布电源的端电压满足目标函数的情况下，获取满足目标函数的分布电源的对应的故障电流；
具体地，若故障线路上的分布电源的端电压满足目标函数，则获取该分布电源提供的故障电流，在具体实施中，满足该目标函数的分布电源会有多个。
故障电流确定单元，用于基于各满足目标函数的分布电源的故障电流之和，确定故障线路的故障电流。
具体地，在获得了满足目标函数的每一个分布电源提供的故障电流之后，将满足目标函数的分布电源提供的故障电流进行累加，得到故障线路上各分布电源提供的故障电流之和。
图6是本发明提供的电子设备的结构示意图，图6示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(Communications Interface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行有源配电网故障电流的确定方法，该方法包括：建立以有源配电网中至少一个电源为叶子节点，母线为根节点的树状线路结构；确定故障线路和第一阻抗值；所述第一阻抗值为所述故障线路上的故障点到所述母线的阻抗值；获取非故障线路上至少一个非故障电源各自到所述母线的第二阻抗值；基于预设的等效恒流源模型、所述母线的短路电压、所述第一阻抗值、各所述第二阻抗值及各所述非故障电源的短路电流，确定各所述非故障电源中每一个非故障电源的接入容量阈值；基于预设约束方程及各所述接入容量阈值，确定所述非故障线路的故障电流之和；基于所述非故障线路的故障电流之和，确定所述故障线路的故障电流；
基于所述非故障线路的故障电流之和及所述故障线路的故障电流，确定所述有源配电网的故障电流。
此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的有源配电网故障电流的确定方法，该方法包括：建立以有源配电网中至少一个电源为叶子节点，母线为根节点的树状线路结构；
确定故障线路和第一阻抗值；所述第一阻抗值为所述故障线路上的故障点到所述母线的阻抗值；获取非故障线路上至少一个非故障电源各自到所述母线的第二阻抗值；基于预设的等效恒流源模型、所述母线的短路电压、所述第一阻抗值、各所述第二阻抗值及各所述非故障电源的短路电流，确定各所述非故障电源中每一个非故障电源的接入容量阈值；基于预设约束方程及各所述接入容量阈值，确定所述非故障线路的故障电流之和；基于所述非故障线路的故障电流之和，确定所述故障线路的故障电流；基于所述非故障线路的故障电流之和及所述故障线路的故障电流，确定所述有源配电网的故障电流。
又一方面，本发明还提供一种非暂态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执行时实现以执行上述各方法提供的有源配电网故障电流的确定方法，该方法包括：建立以有源配电网中至少一个电源为叶子节点，母线为根节点的树状线路结构；
确定故障线路和第一阻抗值；所述第一阻抗值为所述故障线路上的故障点到所述母线的阻抗值；获取非故障线路上至少一个非故障电源各自到所述母线的第二阻抗值；基于预设的等效恒流源模型、所述母线的短路电压、所述第一阻抗值、各所述第二阻抗值及各所述非故障电源的短路电流，确定各所述非故障电源中每一个非故障电源的接入容量阈值；基于预设约束方程及各所述接入容量阈值，确定所述非故障线路的故障电流之和；基于所述非故障线路的故障电流之和，确定所述故障线路的故障电流；基于所述非故障线路的故障电流之和及所述故障线路的故障电流，确定所述有源配电网的故障电流。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
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各实施方式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。基于这样的理解，上述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，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种有源配电网故障电流的确定方法，其特征在于，包括：
建立以所述有源配电网中至少一个电源为叶子节点，母线为根节点的树状线路结构；
确定故障线路和第一阻抗值；所述第一阻抗值为所述故障线路上的故障点到所述母线的阻抗值；
获取非故障线路上至少一个非故障电源各自到所述母线的第二阻抗值；
基于预设的等效恒流源模型、所述母线的短路电压、所述第一阻抗值、各所述第二阻抗值及各所述非故障电源的短路电流，确定各所述非故障电源中每一个非故障电源的接入容量阈值；
基于预设约束方程及各所述接入容量阈值，确定所述非故障线路的故障电流之和；
基于所述非故障线路的故障电流之和，确定所述故障线路的故障电流；
基于所述非故障线路的故障电流之和及所述故障线路的故障电流，确定所述有源配电网的故障电流；
所述等效恒流源模型表示为方程组（1）：
(1)
其中，为各所述非故障电源的短路电压，/>为各所述非故障电源的短路电流，为各所述第二阻抗值，/>为所述母线的电压，/>为所述母线的短路电压，/>为各所述非故障电源的接入容量阈值，/>为各所述非故障电源在所述母线处的短路电压之和，为所述第一阻抗值；
所述基于预设约束方程及各所述接入容量阈值，确定所述非故障线路的故障电流之和，包括：
确定各所述非故障电源中，满足所述预设约束方程的至少一个接入电源；
获取各所述接入电源中每一个接入电源的极限短路电流；
比较各所述极限短路电流，确定各所述极限短路电流中的最大值；
基于所述最大值，确定所述非故障线路的故障电流之和；
所述预设约束方程表示为方程组（2）：
(2)
其中，为满足所述预设约束方程的接入电源的接入容量阈值，/>为所述接入电源的极限短路电流，/>为除所述接入电源之外的各所述非故障电源的短路电流，/>为除所述接入电源之外的各所述非故障电源的接入容量阈值。
2.根据权利要求1所述的有源配电网故障电流的确定方法，其特征在于，所述基于所述非故障线路的故障电流之和，确定所述故障线路的故障电流，包括：
确定所述故障线路上的至少一个节点；所述节点为所述故障线路上的每一个分布电源与所述故障点的T接点；
基于所述非故障线路的故障电流之和，确定各所述节点的电压增值；
获取各所述分布电源的端电压，并判断各所述分布电源的端电压是否满足目标函数；
在判定所述分布电源的端电压满足目标函数的情况下，获取满足所述目标函数的分布电源的对应的故障电流；
基于各所述满足所述目标函数的分布电源的故障电流之和，确定所述故障线路的故障电流。
3.根据权利要求2所述的有源配电网故障电流的确定方法，其特征在于，所述基于所述非故障线路的故障电流之和，确定各所述节点的电压增值，包括：
基于所述非故障线路的故障电流之和，采用公式（3）计算各所述节点的电压增值：
（3）
其中，为所述非故障线路的故障电流之和，/>为各所述节点到所述故障点的阻抗。
4.根据权利要求3所述的有源配电网故障电流的确定方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于各所述节点的电压增值、各所述节点的短路电压和各所述分布电源到所述故障点的阻抗，采用公式（4）计算所述目标函数：
（4）
其中，为各所述节点的短路电压，/>为各所述分布电源的故障电流，/>为各所述分布电源到所述故障点的阻抗。
5.一种有源配电网故障电流的确定装置，其特征在于，包括：
建立模块，用于建立以所述有源配电网中至少一个电源为叶子节点，母线为根节点的树状线路结构；
第一确定模块，用于确定故障线路和第一阻抗值；所述第一阻抗值为所述故障线路上的故障点到所述母线的阻抗值；
获取模块，用于获取非故障线路上至少一个非故障电源各自到所述母线的第二阻抗值；
第二确定模块，用于基于预设的等效恒流源模型、所述母线的短路电压、所述第一阻抗值、各所述第二阻抗值及各所述非故障电源的短路电流，确定各所述非故障电源中每一个非故障电源的接入容量阈值；
第三确定模块，用于基于预设约束方程及各所述接入容量阈值，确定所述非故障线路的故障电流之和；
第四确定模块，用于基于所述非故障线路的故障电流之和，确定所述故障线路的故障电流；
第五确定模块，用于基于所述非故障线路的故障电流之和及所述故障线路的故障电流，确定所述有源配电网的故障电流；
所述等效恒流源模型表示为方程组（1）：
(1)
其中，为各所述非故障电源的短路电压，/>为各所述非故障电源的短路电流，为各所述第二阻抗值，/>为所述母线的电压，/>为所述母线的短路电压，/>为各所述非故障电源的接入容量阈值，/>为各所述非故障电源在所述母线处的短路电压之和，为所述第一阻抗值；
所述基于预设约束方程及各所述接入容量阈值，确定所述非故障线路的故障电流之和，包括：
确定各所述非故障电源中，满足所述预设约束方程的至少一个接入电源；
获取各所述接入电源中每一个接入电源的极限短路电流；
比较各所述极限短路电流，确定各所述极限短路电流中的最大值；
基于所述最大值，确定所述非故障线路的故障电流之和；
所述预设约束方程表示为方程组（2）：
(2)
其中，为满足所述预设约束方程的接入电源的接入容量阈值，/>为所述接入电源的极限短路电流，/>为除所述接入电源之外的各所述非故障电源的短路电流，/>为除所述接入电源之外的各所述非故障电源的接入容量阈值。
6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述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程序时实现如权利要求1至4任一项所述的有源配电网故障电流的确定方法。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的有源配电网故障电流的确定方法。
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| DE202013102112U1 (de) * | 2013-05-15 | 2013-06-18 | Georgiy M. Mustafa | Einrichtung zur Erdschlussstromlöschung in Drehstromnetzen |
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