短路电流限制措施的选择和限制器的优化配置

摘要

现代电网中短路电流达到甚至超过断路器遮断容量的情况日益严重，加装故障电流限制器(fault current limiter, FCL)、优化开断线路以分区运行都是解决该问题的有效手段。优化配置FCL的阻抗值和安装位置，首先使用FCL的阻抗或者安装FCL前后支路阻抗的比值作为决策变量;然后列写计算节点短路电流的约束条件，同时合理线性化，对基于叠加原理的故障分量法应用分段线性化，对基于节点电压法的直接计算法应用多元函数一阶泰勒展开式进行线性化;最后建立FCL优化配置的4种混合整数线性规划(mixed integer linear programming，MILP)模型。优化分区限流措施，首先应用基于节点电压法的直接计算法列写节点短路电流的约束条件，以支路通断的状态、支路电流和节点电压作为决策变量，建立了优化分区的MILP模型，而且不存在建模的误差。为了提高优化效率，根据灵敏度因子缩小安装FCL的候选支路的集合。在Visual Studio平台上C++调用CPLEX优化器求取最优解。IEEE39节点系统的测试结果和优化方案的误差分析表明，有2种MILP模型线性优化给出的FCL配置方案误差小有实际意义，FCL阻抗可行;优化分区的开断线路的方案合理;优化方案均能有效保证节点短路电流小于断路器的遮断容量，证明了所建立的限制短路电流的MILP模型的有效性。