CN114188944A - 一种含分布式电源的电网短路电流计算方法及装置 - Google Patents

一种含分布式电源的电网短路电流计算方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种含分布式电源的电网短路电流计算方法及装置，方法包括：利用潮流计算计算出发电机节点故障前的电压和注入电流；建立发生三相对称短路故障后的等效电路模型，建立导纳矩阵，并将分布式电源表达式进行拟合；对系统节点进行分类，列写修正方程；将求解后的各节点电压值代入各节点注入电流公式，解出各节点注入电流值。适用于多个分布式电源接入电网时的故障计算，契合当前电力系统的需求。

Description

一种含分布式电源的电网短路电流计算方法及装置
技术领域
本发明属于电力系统故障分析技术领域，尤其涉及一种含分布式电源的电网短路电流计算方法及装置。
背景技术
研究电网发生短路故障后的短路电流的主要方法是构建故障后的等效电路模型，列写发电机节点、负荷节点和故障节点的注入电流方程，通过解线性的矩阵方程来计算出短路电流。
然而，在大量分布式电源接入电网后，由于分布式电源模型的表达式是非线性的，因此通过直接解方程的方法难以求解，所以需要迭代计算。由于牛顿-拉夫逊法在迭代过程中要不断更新变量对于函数的偏导值，即雅克比矩阵，而分布式电源模型的表达式是分段函数，难以求导。
发明内容
本发明提供一种含分布式电源的电网短路电流计算方法及装置，用于至少解决上述技术问题之一。
第一方面，本发明提供一种含分布式电源的电网短路电流计算方法，包括：
步骤A：利用潮流计算方法计算发电机节点故障前的电压和注入电流；
步骤B：建立发生三相对称短路故障后的等效电路模型，所述等效电路模型中电压源与电抗串联由发电机等效形成，接地导纳由故障点等效形成，导纳由负荷等效形成，压控流源由分布式电源等效形成；
根据各节点和各支路的已知参数形成节点导纳矩阵，所述节点导纳矩阵的表达式为：
Figure 398274DEST_PATH_IMAGE001
，
式中，
Figure 555586DEST_PATH_IMAGE002
为节点1的自电导，
Figure 473863DEST_PATH_IMAGE003
为节点1的自电纳，
Figure 109244DEST_PATH_IMAGE004
为节点1与节点n的互电导，
Figure 796577DEST_PATH_IMAGE005
为节点1与节点n的互电纳，
Figure 124791DEST_PATH_IMAGE006
为节点n与节点1的互电导，
Figure 264785DEST_PATH_IMAGE007
为节点n与节点1的互电纳，
Figure 969436DEST_PATH_IMAGE008
为节点n的自电导，
Figure 511275DEST_PATH_IMAGE009
为节点n的自电纳，
Figure 10390DEST_PATH_IMAGE010
为单位虚部；
并将分布式电源中电流关于电压的分段表达式转成离散化数据后经三次多项式拟合得到光滑曲线的解析表达式，其中，所述分段表达式为：
Figure 637680DEST_PATH_IMAGE011
，
式中，
Figure 614864DEST_PATH_IMAGE012
为节点i的注入电流幅值，
Figure 276789DEST_PATH_IMAGE013
为分布式电源的额定电流，
Figure 946805DEST_PATH_IMAGE014
为节点i的注入电流相角，
Figure 795812DEST_PATH_IMAGE015
为节点i的电压相角，
Figure 842266DEST_PATH_IMAGE016
为节点i的电压幅值；
所述解析表达式为：
Figure 358698DEST_PATH_IMAGE017
，
式中，
Figure 199615DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 801497DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 386062DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 757001DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 768819DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure 592419DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 980675DEST_PATH_IMAGE024
、
Figure 206120DEST_PATH_IMAGE025
均为参数；
步骤C：将系统节点类型分为负荷节点、发电机节点以及新能源接入节点三类，并列写各个节点的修正方程；
步骤D：以各节点的节点电压幅值、节点电压相角为变量，采用牛顿-拉夫逊法求解短路方程，并将求解后的各节点电压值代入各节点注入电流公式中，使计算出各节点注入电流值。
第二方面，本发明提供一种含分布式电源的电网短路电流计算装置，包括：
计算模块，配置为利用潮流计算方法计算发电机节点故障前的电压和注入电流；
拟合模块，配置为建立发生三相对称短路故障后的等效电路模型，所述等效电路模型中电压源与电抗串联由发电机等效形成，接地导纳由故障点等效形成，导纳由负荷等效形成，压控流源由分布式电源等效形成；
根据各节点和各支路的已知参数形成节点导纳矩阵，所述节点导纳矩阵的表达式为：
Figure 388839DEST_PATH_IMAGE026
，
式中，
Figure 965314DEST_PATH_IMAGE002
为节点1的自电导，
Figure 891682DEST_PATH_IMAGE003
为节点1的自电纳，
Figure 971633DEST_PATH_IMAGE004
为节点1与节点n的互电导，
Figure 590834DEST_PATH_IMAGE005
为节点1与节点n的互电纳，
Figure 389025DEST_PATH_IMAGE006
为节点n与节点1的互电导，
Figure 876942DEST_PATH_IMAGE007
为节点n与节点1的互电纳，
Figure 76979DEST_PATH_IMAGE008
为节点n的自电导，
Figure 867081DEST_PATH_IMAGE009
为节点n的自电纳，
Figure 886989DEST_PATH_IMAGE010
为单位虚部；
并将分布式电源中电流关于电压的分段表达式转成离散化数据后经三次多项式拟合得到光滑曲线的解析表达式，其中，所述分段表达式为：
Figure 420739DEST_PATH_IMAGE027
，
式中，
Figure 475283DEST_PATH_IMAGE012
为节点i的注入电流幅值，
Figure 170706DEST_PATH_IMAGE013
为分布式电源的额定电流，
Figure 943490DEST_PATH_IMAGE014
为节点i的注入电流相角，
Figure 15351DEST_PATH_IMAGE015
为节点i的电压相角，
Figure 924401DEST_PATH_IMAGE016
为节点i的电压幅值；
所述解析表达式为：
Figure 790726DEST_PATH_IMAGE028
，
式中，
Figure 50806DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 926358DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 689915DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 727141DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 474517DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure 153760DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 771824DEST_PATH_IMAGE024
、
Figure 979951DEST_PATH_IMAGE025
均为参数；
列写模块，配置为将系统节点类型分为负荷节点、发电机节点以及新能源接入节点三类，并列写各个节点的修正方程；
求解模块，配置为以各节点的节点电压幅值、节点电压相角为变量，采用牛顿-拉夫逊法求解短路方程，并将求解后的各节点电压值代入各节点注入电流公式中，使计算出各节点注入电流值。
第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的含分布式电源的电网短路电流计算方法的步骤。
第四方面，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，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行本发明任一实施例的含分布式电源的电网短路电流计算方法的步骤。
本申请的含分布式电源的电网短路电流计算方法及装置，利用潮流计算计算出发电机节点故障前的电压和注入电流，建立发生三相对称短路故障后的等效电路模型，建立导纳矩阵，并将分段的分布式电源表达式进行拟合，形成一条连续光滑曲线，以便在后续牛拉法求解中对节点电压求偏导，对系统节点进行分类，分别列写各类节点的修正方程，对设定的初始值用牛拉法求解各节点的电压值，再将每次迭代后得到的新电压值代入修正方程，对节点电压值进行修正，直至满足收敛条件，用最后的结果解出各节点注入电流值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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为本发明一实施例提供的一种含分布式电源的电网短路电流计算方法的流程图；
图2为本发明一实施例提供的一种含分布式电源的电网短路电流计算装置的结构框图；
图3是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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。
请参阅图1，其示出了本申请的一种含分布式电源的电网短路电流计算方法的流程图。
如图1所示，含分布式电源的电网短路电流计算方法具体包括以下步骤：
步骤A：利用潮流计算方法计算发电机节点故障前的电压和注入电流。
步骤B：建立发生三相对称短路故障后的等效电路模型，所述等效电路模型中电压源与电抗串联由发电机等效形成，接地导纳由故障点等效形成，导纳由负荷等效形成，压控流源由分布式电源等效形成；
根据各节点和各支路的已知参数形成节点导纳矩阵，所述节点导纳矩阵的表达式为：
Figure 949044DEST_PATH_IMAGE029
，
式中，
Figure 166399DEST_PATH_IMAGE002
为节点1的自电导，
Figure 904548DEST_PATH_IMAGE003
为节点1的自电纳，
Figure 549156DEST_PATH_IMAGE004
为节点1与节点n的互电导，
Figure 5545DEST_PATH_IMAGE005
为节点1与节点n的互电纳，
Figure 761011DEST_PATH_IMAGE006
为节点n与节点1的互电导，
Figure 619246DEST_PATH_IMAGE007
为节点n与节点1的互电纳，
Figure 434755DEST_PATH_IMAGE008
为节点n的自电导，
Figure 112861DEST_PATH_IMAGE009
为节点n的自电纳，
Figure 672018DEST_PATH_IMAGE010
为单位虚部；
并将分布式电源中电流关于电压的分段表达式转成离散化数据后经三次多项式拟合得到光滑曲线的解析表达式，以便在后续牛拉法求解中对节点电压求偏导，其中，所述分段表达式为：
Figure 384759DEST_PATH_IMAGE030
，
式中，
Figure 371170DEST_PATH_IMAGE012
为节点i的注入电流幅值，
Figure 802151DEST_PATH_IMAGE013
为分布式电源的额定电流，
Figure 899420DEST_PATH_IMAGE014
为节点i的注入电流相角，
Figure 466668DEST_PATH_IMAGE015
为节点i的电压相角，
Figure 623980DEST_PATH_IMAGE016
为节点i的电压幅值；
所述解析表达式为：
Figure 276678DEST_PATH_IMAGE028
，
式中，
Figure 177638DEST_PATH_IMAGE018
为0.1508，
Figure 864971DEST_PATH_IMAGE019
为-0.3763，
Figure 193184DEST_PATH_IMAGE020
为0.06756，
Figure 333179DEST_PATH_IMAGE021
为1.21，
Figure 772250DEST_PATH_IMAGE022
为0.2982，
Figure 314090DEST_PATH_IMAGE031
为-0.04768，
Figure 813204DEST_PATH_IMAGE024
为-1.945，
Figure 440495DEST_PATH_IMAGE025
为1.896。
步骤C：将系统节点类型分为负荷节点、发电机节点以及新能源接入节点三类，并构建各个节点的修正方程。进而形成总的修正方程。
在本实施例中，具体包括：步骤C1：根据网络推导列写各节点的注入电流公式，由节点导纳方程
Figure 683257DEST_PATH_IMAGE032
得：
Figure 345183DEST_PATH_IMAGE033
，
式中，
Figure 15199DEST_PATH_IMAGE034
为节点注入电流，
Figure 864206DEST_PATH_IMAGE035
为节点导纳矩阵，
Figure 910659DEST_PATH_IMAGE036
为节点电压，
Figure 427091DEST_PATH_IMAGE037
为节点i的注入电流，
Figure 268008DEST_PATH_IMAGE038
为
Figure 604312DEST_PATH_IMAGE035
第i行第j列元素实部，
Figure 188877DEST_PATH_IMAGE039
为节点j的电压，
Figure 559815DEST_PATH_IMAGE040
为
Figure 571634DEST_PATH_IMAGE035
第i行第j列元素虚部，
Figure 660812DEST_PATH_IMAGE041
为节点j的相角，
Figure 783489DEST_PATH_IMAGE042
为节点数；
步骤C2：列写每个节点的实际注入电流式：
Figure 274513DEST_PATH_IMAGE043
，
式中，
Figure 457233DEST_PATH_IMAGE044
为发电机电抗，
Figure 768129DEST_PATH_IMAGE045
为发电机节点故障前的电压，
Figure 694496DEST_PATH_IMAGE046
为发电机节点故障前的注入电流向量；
其中，对于负荷节点，根据每个节点的实际注入电流式和各节点的注入电流公式将实部虚部分列成两组实数方程，得：
Figure 40027DEST_PATH_IMAGE047
，
式中，，
Figure 393648DEST_PATH_IMAGE048
为负荷节点下注入电流实部的表达式，
Figure 191840DEST_PATH_IMAGE049
为负荷节点下注入电流虚部的表达式，
Figure 921898DEST_PATH_IMAGE050
为节点j的电压幅值；
对于发电机节点，根据每个节点的实际注入电流式和各节点的注入电流公式将实部虚部分列成两组实数方程，得：
Figure 121936DEST_PATH_IMAGE051
，
式中，
Figure 646458DEST_PATH_IMAGE052
为发电机节点下注入电流实部的表达式，
Figure 931946DEST_PATH_IMAGE053
为发电机节点下注入电流虚部的表达式，
Figure 731274DEST_PATH_IMAGE054
为节点
Figure 785818DEST_PATH_IMAGE055
的初始相角，
Figure 481242DEST_PATH_IMAGE056
为节点
Figure 254026DEST_PATH_IMAGE057
的初始注入电流相角，
Figure 325887DEST_PATH_IMAGE058
为发电机节点故障前的初始注入电流；
对于新能源节点，根据每个节点的实际注入电流式和各节点的注入电流公式将实部虚部分列成两组实数方程，得：
Figure 234937DEST_PATH_IMAGE059
，
其中，
Figure 366841DEST_PATH_IMAGE060
，
式中，
Figure 361342DEST_PATH_IMAGE061
为新能源节点下注入电流实部的表达式，
Figure 236894DEST_PATH_IMAGE062
为新能源节点下注入电流虚部的表达式；
按节点顺序列些上述方程，简写成
Figure 451DEST_PATH_IMAGE063
，式中，
Figure 303256DEST_PATH_IMAGE064
为关于各节点电压幅值和相角的修正方程。
步骤D：以各节点的节点电压幅值、节点电压相角为变量，采用牛顿-拉夫逊法求解短路方程，并将求解后的各节点电压值代入各节点注入电流公式中，使计算出各节点注入电流值。
在本实施例中，具体包括：步骤D1：以各节点的节点电压幅值、节点电压相角为变量，构建雅克比矩阵，所述雅克比矩阵的表达式为：
Figure 785053DEST_PATH_IMAGE065
，
式中，
Figure 198717DEST_PATH_IMAGE066
为雅可比矩阵第2n行第2n列的元素，
Figure 82359DEST_PATH_IMAGE067
为分子对分母求偏导，
Figure 556066DEST_PATH_IMAGE068
为修正方程，
Figure 525159DEST_PATH_IMAGE069
为节点电压相角，
Figure 476934DEST_PATH_IMAGE070
为节点电压幅值；
其中，构建雅克比矩阵包括：对于负荷节点构建的雅克比矩阵为：
Figure 215083DEST_PATH_IMAGE071
，
Figure 125270DEST_PATH_IMAGE072
，
Figure 581659DEST_PATH_IMAGE073
，
Figure 337126DEST_PATH_IMAGE074
，
式中，
Figure 195360DEST_PATH_IMAGE075
为节点电压相角向量的转置，
Figure 745290DEST_PATH_IMAGE076
为节点电压幅值向量的转置；
对于发电机节点构建的雅克比矩阵为：
Figure 688976DEST_PATH_IMAGE077
，
Figure 248133DEST_PATH_IMAGE078
，
Figure 960874DEST_PATH_IMAGE079
，
Figure 947285DEST_PATH_IMAGE080
；
对于新能源节点构建的雅克比矩阵为：
Figure 112687DEST_PATH_IMAGE081
，
Figure 209956DEST_PATH_IMAGE082
，
Figure 42782DEST_PATH_IMAGE083
，
Figure 200094DEST_PATH_IMAGE084
，
其中，
Figure 852793DEST_PATH_IMAGE085
；
步骤D2：令k为迭代次数，设置初始值；
步骤D3：计算雅可比矩阵
Figure 753752DEST_PATH_IMAGE086
，式中，
Figure 441086DEST_PATH_IMAGE087
为第k次迭代的雅可比矩阵，
Figure 769299DEST_PATH_IMAGE088
为第k次迭代的各节点电压幅值，
Figure 909293DEST_PATH_IMAGE089
为第k次迭代的各节点电压相角；
步骤D4：计算不平衡量
Figure 348365DEST_PATH_IMAGE090
以及修正量
Figure 890205DEST_PATH_IMAGE091
；
步骤D5：计算修正状态量
Figure 389319DEST_PATH_IMAGE092
，令k=k+1;
步骤D6：若
Figure 16609DEST_PATH_IMAGE093
，转到步骤D3，否则输出结果。
综上，本申请的方法利用潮流计算计算出发电机节点故障前的电压和注入电流，建立发生三相对称短路故障后的等效电路模型，建立导纳矩阵，并将分布式电源表达式进行拟合，对系统节点进行分类，列写修正方程，将求解后的各节点电压值代入各节点注入电流公式，解出各节点注入电流值。
请参阅图2，其示出了本申请的一种含分布式电源的电网短路电流计算装置的结构框图。
如图2所示，电网短路电流计算装置200，包括计算模块210、拟合模块220、列写模块230以及求解模块240。
其中，计算模块210，配置为利用潮流计算方法计算发电机节点故障前的电压和注入电流；
拟合模块220，配置为建立发生三相对称短路故障后的等效电路模型，所述等效电路模型中电压源与电抗串联由发电机等效形成，接地导纳由故障点等效形成，导纳由负荷等效形成，压控流源由分布式电源等效形成；
根据各节点和各支路的已知参数形成节点导纳矩阵，所述节点导纳矩阵的表达式为：
Figure 259372DEST_PATH_IMAGE094
，
式中，
Figure 655718DEST_PATH_IMAGE002
为节点1的自电导，
Figure 325734DEST_PATH_IMAGE003
为节点1的自电纳，
Figure 440321DEST_PATH_IMAGE004
为节点1与节点n的互电导，
Figure 486774DEST_PATH_IMAGE005
为节点1与节点n的互电纳，
Figure 737627DEST_PATH_IMAGE006
为节点n与节点1的互电导，
Figure 578544DEST_PATH_IMAGE007
为节点n与节点1的互电纳，
Figure 180426DEST_PATH_IMAGE008
为节点n的自电导，
Figure 764992DEST_PATH_IMAGE009
为节点n的自电纳，
Figure 135930DEST_PATH_IMAGE010
为单位虚部；
并将分布式电源中电流关于电压的分段表达式转成离散化数据后经三次多项式拟合得到光滑曲线的解析表达式，其中，所述分段表达式为：
Figure 147748DEST_PATH_IMAGE095
，
式中，
Figure 236927DEST_PATH_IMAGE012
为节点i的注入电流幅值，
Figure 359604DEST_PATH_IMAGE013
为分布式电源的额定电流，
Figure 585049DEST_PATH_IMAGE014
为节点i的注入电流相角，
Figure 33348DEST_PATH_IMAGE015
为节点i的电压相角，
Figure 344243DEST_PATH_IMAGE016
为节点i的电压幅值；
所述解析表达式为：
Figure 270611DEST_PATH_IMAGE017
，
式中，
Figure 616142DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 969763DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 767954DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 521451DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 721488DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure 246010DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 531498DEST_PATH_IMAGE024
、
Figure 799668DEST_PATH_IMAGE025
均为参数；
列写模块230，配置为将系统节点类型分为负荷节点、发电机节点以及新能源接入节点三类，并列写各个节点的修正方程；
求解模块240，配置为以各节点的节点电压幅值、节点电压相角为变量，采用牛顿-拉夫逊法求解短路方程，并将求解后的各节点电压值代入各节点注入电流公式中，使计算出各节点注入电流值。
应当理解，图2中记载的诸模块与参考图1中描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征以及相应的技术效果同样适用于图2中的诸模块，在此不再赘述。
在另一些实施例中，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的含分布式电源的电网短路电流计算方法；
作为一种实施方式，本发明的计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：
利用潮流计算方法计算发电机节点故障前的电压和注入电流；
建立发生三相对称短路故障后的等效电路模型，所述等效电路模型中电压源与电抗串联由发电机等效形成，接地导纳由故障点等效形成，导纳由负荷等效形成，压控流源由分布式电源等效形成，根据各节点和各支路的已知参数形成节点导纳矩阵，并将分布式电源中电流关于电压的分段表达式转成离散化数据后经三次多项式拟合得到光滑曲线的解析表达式；
将系统节点类型分为负荷节点、发电机节点以及新能源接入节点三类，并构建各个节点的修正方程；
以各节点的节点电压幅值、节点电压相角为变量，采用牛顿-拉夫逊法求解短路方程，并将求解后的各节点电压值代入各节点注入电流公式中，使计算出各节点注入电流值。
计算机可读存储介质可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据含分布式电源的电网短路电流计算装置的使用所创建的数据等。此外，计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器，还可以包括存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，计算机可读存储介质可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至含分布式电源的电网短路电流计算装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
图3是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图3所示，该设备包括：一个处理器310以及存储器320。电子设备还可以包括：输入装置330和输出装置340。处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。存储器320为上述的计算机可读存储介质。处理器310通过运行存储在存储器320中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例含分布式电源的电网短路电流计算方法。输入装置330可接收输入的数字或字符信息，以及产生与含分布式电源的电网短路电流计算装置的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。
上述电子设备可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
作为一种实施方式，上述电子设备应用于含分布式电源的电网短路电流计算装置中，用于客户端，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：
利用潮流计算方法计算发电机节点故障前的电压和注入电流；
建立发生三相对称短路故障后的等效电路模型，所述等效电路模型中电压源与电抗串联由发电机等效形成，接地导纳由故障点等效形成，导纳由负荷等效形成，压控流源由分布式电源等效形成，根据各节点和各支路的已知参数形成节点导纳矩阵，并将分布式电源中电流关于电压的分段表达式转成离散化数据后经三次多项式拟合得到光滑曲线的解析表达式；
将系统节点类型分为负荷节点、发电机节点以及新能源接入节点三类，并构建各个节点的修正方程；
以各节点的节点电压幅值、节点电压相角为变量，采用牛顿-拉夫逊法求解短路方程，并将求解后的各节点电压值代入各节点注入电流公式中，使计算出各节点注入电流值。
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 (6)

1.一种含分布式电源的电网短路电流计算方法，其特征在于，包括：
步骤A：利用潮流计算方法计算发电机节点故障前的电压和注入电流；
步骤B：建立发生三相对称短路故障后的等效电路模型，所述等效电路模型中电压源与电抗串联由发电机等效形成，接地导纳由故障点等效形成，导纳由负荷等效形成，压控流源由分布式电源等效形成；
根据各节点和各支路的已知参数形成节点导纳矩阵，所述节点导纳矩阵的表达式为：
Figure 368673DEST_PATH_IMAGE001
，
式中，
Figure 166865DEST_PATH_IMAGE002
为节点1的自电导，
Figure 162503DEST_PATH_IMAGE003
为节点1的自电纳，
Figure 628119DEST_PATH_IMAGE004
为节点1与节点n的互电导，
Figure 418221DEST_PATH_IMAGE005
为节点1与节点n的互电纳，
Figure 969288DEST_PATH_IMAGE006
为节点n与节点1的互电导，
Figure 503037DEST_PATH_IMAGE007
为节点n与节点1的互电纳，
Figure 823160DEST_PATH_IMAGE008
为节点n的自电导，
Figure 784163DEST_PATH_IMAGE009
为节点n的自电纳，
Figure 822526DEST_PATH_IMAGE010
为单位虚部；
并将分布式电源中电流关于电压的分段表达式转成离散化数据后经三次多项式拟合得到光滑曲线的解析表达式，其中，所述分段表达式为：
Figure 894387DEST_PATH_IMAGE011
，
式中，
Figure 69017DEST_PATH_IMAGE012
为节点i的注入电流幅值，
Figure 935341DEST_PATH_IMAGE013
为分布式电源的额定电流，
Figure 461001DEST_PATH_IMAGE014
为节点i的注入电流相角，
Figure 336553DEST_PATH_IMAGE015
为节点i的电压相角，
Figure 631268DEST_PATH_IMAGE016
为节点i的电压幅值；
所述解析表达式为：
Figure 934073DEST_PATH_IMAGE017
，
式中，
Figure 681449DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 95113DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 244335DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 718042DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 218293DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure 170069DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 173797DEST_PATH_IMAGE024
、
Figure 83984DEST_PATH_IMAGE025
均为参数；
步骤C：将系统节点类型分为负荷节点、发电机节点以及新能源接入节点三类，并构建各个节点的修正方程；
步骤D：以各节点的节点电压幅值、节点电压相角为变量，采用牛顿-拉夫逊法求解短路方程，并将求解后的各节点电压值代入各节点注入电流公式中，使计算出各节点注入电流值。
2.根据权利要求1所述的一种含分布式电源的电网短路电流计算方法，其特征在于，在步骤C中，所述将系统节点类型分为负荷节点、发电机节点以及新能源接入节点三类，并列写各个节点的修正方程包括：
步骤C1：根据网络推导列写各节点的注入电流公式，由节点导纳方程
Figure 540373DEST_PATH_IMAGE026
得：
Figure 561419DEST_PATH_IMAGE027
，
式中，
Figure 419653DEST_PATH_IMAGE028
为节点注入电流，
Figure 235162DEST_PATH_IMAGE029
为节点导纳矩阵，
Figure 444427DEST_PATH_IMAGE030
为节点电压，
Figure 269163DEST_PATH_IMAGE031
为节点i的注入电流，
Figure 981904DEST_PATH_IMAGE032
为
Figure 968315DEST_PATH_IMAGE029
第i行第j列元素实部，
Figure 399296DEST_PATH_IMAGE033
为节点j的电压，
Figure 762145DEST_PATH_IMAGE034
为
Figure 860551DEST_PATH_IMAGE029
第i行第j列元素虚部，
Figure 752283DEST_PATH_IMAGE035
为节点j的相角，
Figure 936140DEST_PATH_IMAGE036
为节点数；
步骤C2：列写每个节点的实际注入电流式：
Figure 837100DEST_PATH_IMAGE037
，
式中，
Figure 524433DEST_PATH_IMAGE038
为发电机电抗，
Figure 118225DEST_PATH_IMAGE039
为发电机节点故障前的电压，
Figure 258220DEST_PATH_IMAGE040
为发电机节点故障前的注入电流向量；
其中，对于负荷节点，根据每个节点的实际注入电流式和各节点的注入电流公式将实部虚部分列成两组实数方程，得：
Figure 228450DEST_PATH_IMAGE041
，
式中，
Figure 35869DEST_PATH_IMAGE042
为负荷节点下注入电流实部的表达式，
Figure 534983DEST_PATH_IMAGE043
为负荷节点下注入电流虚部的表达式，
Figure 427853DEST_PATH_IMAGE044
为节点j的电压幅值；
对于发电机节点，根据每个节点的实际注入电流式和各节点的注入电流公式将实部虚部分列成两组实数方程，得：
Figure 936195DEST_PATH_IMAGE045
，
式中，
Figure 332541DEST_PATH_IMAGE046
为发电机节点下注入电流实部的表达式，
Figure 268136DEST_PATH_IMAGE047
为发电机节点下注入电流虚部的表达式，
Figure 648302DEST_PATH_IMAGE048
为节点
Figure 429176DEST_PATH_IMAGE049
的初始相角，
Figure 211187DEST_PATH_IMAGE050
为节点
Figure 52104DEST_PATH_IMAGE051
的初始注入电流相角，
Figure 919566DEST_PATH_IMAGE052
为发电机节点故障前的初始注入电流；
对于新能源节点，根据每个节点的实际注入电流式和各节点的注入电流公式将实部虚部分列成两组实数方程，得：
Figure 504131DEST_PATH_IMAGE053
，
其中，
Figure 140649DEST_PATH_IMAGE054
，
式中，
Figure 418046DEST_PATH_IMAGE055
为新能源节点下注入电流实部的表达式，
Figure 507225DEST_PATH_IMAGE056
为新能源节点下注入电流虚部的表达式；
按节点顺序列些上述方程，简写成
Figure 161060DEST_PATH_IMAGE057
，式中，
Figure 652085DEST_PATH_IMAGE058
为关于各节点电压幅值和相角的修正方程。
3.根据权利要求1所述的一种含分布式电源的电网短路电流计算方法，其特征在于，在步骤D中，所述以各节点的节点电压幅值、节点电压相角为变量，采用牛顿-拉夫逊法求解短路方程包括：
步骤D1：以各节点的节点电压幅值、节点电压相角为变量，构建雅克比矩阵，所述雅克比矩阵的表达式为：
Figure 834804DEST_PATH_IMAGE059
，
式中，
Figure 676858DEST_PATH_IMAGE060
为雅可比矩阵第2n行第2n列的元素，
Figure 603226DEST_PATH_IMAGE061
为分子对分母求偏导，
Figure 948757DEST_PATH_IMAGE062
为修正方程，
Figure 567957DEST_PATH_IMAGE063
为节点电压相角，
Figure 631728DEST_PATH_IMAGE064
为节点电压幅值；
步骤D2：令k为迭代次数，设置初始值；
步骤D3：计算雅可比矩阵
Figure 361786DEST_PATH_IMAGE065
，式中，
Figure 561824DEST_PATH_IMAGE066
为第k次迭代的雅可比矩阵，
Figure 617504DEST_PATH_IMAGE067
为第k次迭代的各节点电压幅值，
Figure 902992DEST_PATH_IMAGE068
为第k次迭代的各节点电压相角；
步骤D4：计算不平衡量
Figure 460179DEST_PATH_IMAGE069
以及修正量
Figure 780302DEST_PATH_IMAGE070
；
步骤D5：计算修正状态量
Figure 741305DEST_PATH_IMAGE071
，令k=k+1;
步骤D6：若
Figure 514089DEST_PATH_IMAGE072
，转到步骤D3，否则输出结果。
4.一种含分布式电源的电网短路电流计算装置，其特征在于，包括：
计算模块，配置为利用潮流计算方法计算发电机节点故障前的电压和注入电流；
拟合模块，配置为建立发生三相对称短路故障后的等效电路模型，所述等效电路模型中电压源与电抗串联由发电机等效形成，接地导纳由故障点等效形成，导纳由负荷等效形成，压控流源由分布式电源等效形成；
根据各节点和各支路的已知参数形成节点导纳矩阵，所述节点导纳矩阵的表达式为：
Figure 851529DEST_PATH_IMAGE073
，
式中，
Figure 291738DEST_PATH_IMAGE002
为节点1的自电导，
Figure 158063DEST_PATH_IMAGE003
为节点1的自电纳，
Figure 683722DEST_PATH_IMAGE004
为节点1与节点n的互电导，
Figure 559274DEST_PATH_IMAGE005
为节点1与节点n的互电纳，
Figure 853989DEST_PATH_IMAGE006
为节点n与节点1的互电导，
Figure 156794DEST_PATH_IMAGE007
为节点n与节点1的互电纳，
Figure 169750DEST_PATH_IMAGE008
为节点n的自电导，
Figure 848993DEST_PATH_IMAGE009
为节点n的自电纳，
Figure 263794DEST_PATH_IMAGE010
为单位虚部；
并将分布式电源中电流关于电压的分段表达式转成离散化数据后经三次多项式拟合得到光滑曲线的解析表达式，其中，所述分段表达式为：
Figure 737500DEST_PATH_IMAGE011
，
式中，
Figure 972173DEST_PATH_IMAGE012
为节点i的注入电流幅值，
Figure 923948DEST_PATH_IMAGE013
为分布式电源的额定电流，
Figure 927676DEST_PATH_IMAGE014
为节点i的注入电流相角，
Figure 572284DEST_PATH_IMAGE015
为节点i的电压相角，
Figure 294252DEST_PATH_IMAGE016
为节点i的电压幅值；
所述解析表达式为：
Figure 49719DEST_PATH_IMAGE074
，
式中，
Figure 173533DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 989042DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 198306DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 757464DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 470205DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure 722195DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 153176DEST_PATH_IMAGE024
、
Figure 516024DEST_PATH_IMAGE025
均为参数；
列写模块，配置为将系统节点类型分为负荷节点、发电机节点以及新能源接入节点三类，并构建各个节点的修正方程；
求解模块，配置为以各节点的节点电压幅值、节点电压相角为变量，采用牛顿-拉夫逊法求解短路方程，并将求解后的各节点电压值代入各节点注入电流公式中，使计算出各节点注入电流值。
5.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至3任一项所述的方法。
6.一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，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至3任一项所述的方法。
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