配电网短路电流计算标准和实用方法的研究

摘要

短路电流计算方法和标准选择的不同可能造成短路电流计算结果的差异和判断的偏差，以及限流措施的不同。因此人们投入大量精力进行短路电流计算方法研究，以寻找在方法的准确性和简化性之间的最佳平衡点。近年，随着分布式电源规模和装机容量的增大，其接入对原有电力系统短路电流的影响也成为一个实际问题。
　　目前短路电流工程计算方法主要有：我国普遍采用的工程实用算法，以及国际上普遍采用的IEC标准和ANSI标准。本文在比较研究国内外常用短路电流计算方法和标准的基础上，寻找它们之间差异的规律性，并由此提出了一种含分布式电源网络短路电流的相分量计算方法。
　　首先，比较研究了三种方法在电源分类、电源数据描述、电机相对短路点远近、变压器模型的抽象、网络结构的区分、短路电流衰减的描述、计算数据、计算方法和使用范围等十个方面的差异。发现IEC标准计算方法相对较为复杂，且以上三种方法和标准均未建立分布式电源短路电流计算的完整体系。
　　然后，比较研究了三种方法在不同计算电抗下同步电机短路电流计算结果，寻找到了差异的规律性。其中，三相短路电流周期分量初始值和短路0.1s后的电流值，以及两相短路电流周期分量初始值部分计算结果差异超过5％；单相短路电路周期分量初始值的计算，三种方法的计算结果基本一致。因此，在短路电流计算中，特别是三相短路和两相短路，应根据电机参数以及计算电抗的大小，考虑方法和标准的适用范围，选择满足工程需要的计算方法。
　　其次，比较研究了三种方法在不同计算电抗下异步电机短路电流计算结果。三种方法对异步电动机三相短路电流周期分量的计算结果较为接近。基于异步机结构相同的原因，将处理异步电动机短路电流的方法应用于异步发电机，三种方法产生的短路电流计算结果接近。并且发现：通过MATLAB仿真结果得到了工程实用算法更具准确性的结果。
　　最后，基于比较研究的结果，将工程实用算法与相分量法相结合，提出了一种含分布式电源网络短路电流及其分布的计算方法。包括适用于各种短路类型电源转移阻抗的计算方法，以及不同类型电源短路电流的计算方法：直接与系统相连的同步机、异步机和双馈发电机采用工程实用方法的思路；经电力转换单元与系统相连的分布式电源作为恒定电流源处理。算例表明了提出方法的工程实用性。

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目录

1 绪 论

1.1课题研究的目的和意义

1.2含分布式电源网络短路电流计算方法的研究现状

1.3本文的内容

2 短路电流计算基础

2.1短路概念

2.2短路分类

2.3理论计算

2.4工程计算

2.5发电方式

2.6小结

3 短路电流计算工程实用算法和标准

3.1工程实用算法

3.2IEC标准

3.3ANSI标准

3.4小结

4 短路电流计算方法的比较研究

4.1三种方法内容比较

4.2三种方法计算结果数值比较

4.3小结

5 含分布式电源网络相分量短路电流计算

5.1相分量导纳矩阵模型

5.2不同类型短路电流计算

5.3电源短路电流计算

5.4计算流程

5.5算例

5.6小结

6 结论与展望

6.1主要结论

6.2后续工作展望

致谢

参考文献

附 录