一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法与流程

本发明属于电网电压控制技术领域，尤其是涉及一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法。

背景技术：

近年来，随着电力电子设备的使用增多，用电负荷对电压暂降越来越敏感，电压暂降已成为用户投诉最多的电能质量问题之一。电网中敏感负荷受电压暂降的影响造成的经济损失更是无法估量。经分析，短路故障是造成电压暂降的主要原因，如何缓解敏感负荷受电压暂降造成的影响和危害具有重要的现实意义。故障限流器在限制短路电流的同时可以缓解电压暂降，因此能缓解电压暂降的故障限流器在电网中的安装位置及参数的确定等问题具有重要的研究价值。

故障限流器(fault current limiter，简称FCL)作为限制短路电流的一种措施，目前多数文献主要研究的是故障限流器使用在最大短路电流接近或超过断路器的最大开断能力的情况下如何限制短路电流，以及故障限流器自身结构的研制方面。而研究故障限流器在治理和缓解电压暂降方面的文献很少，张天凤、李鹏和何增科发表的《一种新型故障电流限制器的原理研究》一文中提出一种新型的基于集成门极换流晶闸管IGCT的故障电流限流器，仿真分析了故障限流器安装在馈电线路、发电机-主变压器支路和母线联络线时的限流情况，验证了安装故障限流器可有效地改善电网在故障期间的母线电压暂降问题。赵中原发表发表的《固态限流器对电力系统瞬间电压跌落的影响》一文中提出利用耦合式三相固态限流器，对辐射状和环形网两种典型电网系统模型发生故障情况进行了仿真分析，验证了固态故障限流器的应用能够有效抑制短路故障引发的系统瞬间电压暂降。虽然上述两个文献均验证了采用故障限流器能抑制电压暂降，但都没有讨论从治理电压暂降方面如何选取故障限流器的安装位置。刘凯、陈红坤、林军等发表的文献《故障限流器在电力系统中应用研究现状》、金庆忍、陈红坤与杨志平发表的文献《故障限流器在电力系统中安装位置综述》和洪健山、关永刚和徐国政发表的文献《大电网中故障限流器安装位置的选择及参数计算》中，均讨论了故障限流器的安装地点，但并没有结合治理电压暂降进行讨论，并且也未给出具体的安装方案且参数确定方案。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，能对电网中的故障限流器安装支路及所安装故障限流器的电抗值进行简便、快速确定。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、敏感负荷选择及电压暂降阈值确定：从待安装故障限流器的电网中选择需缓解电压暂降的敏感负荷，再对所选择敏感负荷的电压暂降阈值U_thre进行确定；

步骤二、敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵获取：获取步骤一中所述电网各母线发生三相短路故障时敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵其中，i为正整数且i＝1、2、…、n，n为所述电网中的母线总数量，i为所述电网中母线的编号；所述敏感负荷接入点为步骤一中所选择敏感负荷在所述电网中的接入母线，j为所选择敏感负荷在所述电网中接入母线的编号，j为正整数且1≤j≤n；u_ij表示编号为i的母线发生三相短路故障时编号为j的母线的三相电压暂降值；

步骤三、敏感负荷电压暂降凹陷域矩阵获取：根据步骤二中所述敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵U_j，并结合步骤一中所述电压暂降阈值U_thre，获取所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域矩阵其中，x_ij＝0或1；对x_ij的取值进行确定时，当u_ij中至少一相电压暂降值低于U_thre时，x_ij＝1；否则，x_ij＝0；x_ij＝1表示编号为i的母线发生三相短路故障时编号为j的母线发生电压暂降；

步骤四、敏感负荷电压暂降凹陷域获取：根据步骤三中所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域矩阵X_j，获取所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域；

所述电压暂降凹陷域为所选择敏感负荷的故障母线集合，所述故障母线集合中包括所述电网中所选择敏感负荷的所有故障母线；所述故障母线集合中所述故障母线的数量记作N，其中N为正整数，1≤N≤n；

判断编号为i的母线是否为所选择敏感负荷的故障母线时，根据所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域矩阵X_j中的x_ij进行判断，且当x_ij＝1时，判断为编号为i的母线为所选择敏感负荷的故障母线；

步骤五、故障限流器安装支路确定：对步骤一中所述电网的各支路分别进行关联性判断，并根据关联性判断结果，找出所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路；

其中，对步骤一中所述电网的任一个所述支路进行关联性判断时，包括以下步骤：

步骤501、根据步骤四中所述电压暂降凹陷域，获取当前所判断支路上安装电抗值为X₀的故障限流器后所述敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵其中，h为正整数且h＝1、2、…、N，h为所述电压暂降凹陷域中故障母线的编号；u'_hj表示在当前所判断支路上安装电抗值为X₀的故障限流器后编号为h的故障母线发生三相短路故障时编号为j的母线的三相电压暂降值；其中，X₀为当前所判断支路上所安装故障限流器的电抗上限值且X₀为标么值，X₀＝8～12；

步骤502、对步骤501中所述母线电压暂降矩阵U'_j中的各数据分别进行阈值判断，并根据阈值判断结果，对当前所判断支路是否为关联支路进行判断：当判断得出所述母线电压暂降矩阵U'_j中的所有数据均低于U_thre时，判断为当前所判断支路为非关联支路；否则，判断为当前所判断支路为关联支路，并对该关联支路上所安装故障限流器的电抗上限值进行记录；该关联支路上所安装故障限流器的电抗上限值为步骤501中当前所判断支路上所安装故障限流器的电抗上限值X₀；

其中，对所述母线电压暂降矩阵U'_j中的u'_hj进行阈值判断时，将u'_hj与U_thre进行差值比较：当u'_hj中至少一相电压暂降值低于U_thre时，判断为u'_hj低于U_thre；否则，判断为当前所判断支路是编号为h的故障母线的关联支路；

步骤503、按照步骤501至步骤502中所述的方法，对所述电网的下一个所述支路进行关联性判断；

步骤504、多次重复步骤503，直至找出所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路；

步骤504中找出的所有关联支路均为故障限流器安装支路，所述故障限流器安装支路为所述电网中需安装故障限位器的支路；

步骤六、故障限流器安装支路的故障限流器电抗值确定：对步骤五中所有故障限流器安装支路上所安装故障限位器的电抗值分别进行确定；

其中，对任一个所述故障限流器安装支路上所安装故障限位器的电抗值X_d进行确定时，采用二分法对电抗值X_d进行确定；X_d∈[0,X_0d]，X_0d为该故障限流器安装支路上所安装故障限流器的电抗上限值，X_0d为标么值且X_0d＝8～12。

上述一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其特征是：步骤502中判断为当前所判断支路是编号为h的故障母线的关联支路后，还需将步骤四中所述电压暂降凹陷域内编号为h的故障母线标记为已找到关联支路的故障母线，并记录编号为h的故障母线为当前所判断支路关联的母线。

上述一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其特征是：步骤一中所选择敏感负荷为所述电网中因电压发生变动或者突然变化将导致不能正常工作或者功能下降的负荷，所选择敏感负荷的电压暂降阈值U_thre为使所选择敏感负荷不能正常工作时或功能下降时的最大电压暂降值。

上述一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其特征是：步骤五中进行故障限流器安装支路确定之前，先按照距离所述敏感负荷接入点的远近程度对所述电网的所有支路进行分层划分，并将所述电网的所有支路由上至下分别划分至多个支路分层中；

其中，按照距离所述敏感负荷接入点的远近程度对所述电网的所有支路进行分层划分时，过程如下：

步骤A1、第一支路分层划分：将所述电网中端点为编号j的母线的所有支路，划分至第一支路分层；

步骤A2、下一个支路分层划分：将所述电网中与上一个支路分层内的各支路连接的所有支路，划分至下一个支路分层；

步骤A3、一次或多次重复步骤A2，直至完成所述电网中所有支路的分层划分过程；

步骤五中对所述电网的各支路分别进行关联性判断时，过程如下：

步骤B1、第一支路分层关联性判断：对所述第一支路分层内的各支路分别进行关联性判断；

对所述第一支路分层内的任一个所述支路进行关联性判断后，均对此时所述电压暂降凹陷域内所有故障母线是否均找到关联支路进行判断：当此时所述电压暂降凹陷域内所有故障母线均找到关联支路时，完成故障限流器安装支路确定过程，且找出的所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路均为故障限流器安装支路；否则，对所述第一支路分层内的下一个所述支路进行关联性判断；并且，当所述第一支路分层内的所有支路均完成关联性判断且所述电压暂降凹陷域内存在至少一个所述故障母线未找到关联支路时，进入步骤B2；

步骤B2、下一个支路分层关联性判断：对下一个支路分层内的各支路分别进行关联性判断；

对所述下一个支路分层内的任一个所述支路进行关联性判断后，均对此时所述电压暂降凹陷域内所有故障母线是否均找到关联支路进行判断：当此时所述电压暂降凹陷域内所有故障母线均找到关联支路时，完成故障限流器安装支路确定过程，且找出的所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路均为故障限流器安装支路；否则，对所述下一个支路分层内的下一个所述支路进行关联性判断；并且，当所述下一个支路分层内的所有支路均完成关联性判断且所述电压暂降凹陷域内存在至少一个所述故障母线未找到关联支路时，进入步骤B3；

步骤B3、一次或多次重复步骤B2，直至找出所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路，完成故障限流器安装支路确定过程，且找出的所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路均为故障限流器安装支路。

上述一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其特征是：步骤二中获取所述母线电压暂降矩阵U_j和步骤501中获取所述母线电压暂降矩阵U'_j时，均采用故障点法进行确定。

上述一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其特征是：步骤六中采用二分法对电抗值X_d进行确定时，精确度ε为标么值且ε＝0.001～0.1。

上述一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其特征是：步骤六中采用二分法对电抗值X_d进行确定时，包括以下步骤：

步骤601、第一次取值及验证，过程如下：

步骤6011、确定本次取值区间[a,b]，其中a＝0，b＝X_0d；

步骤6012、求步骤6011中所述取值区间[a,b]的中点c；其中，并对M的数值进行更新，使M＝c；其中，M为当前所确定故障限流器安装支路上安装故障限流器的电抗值且M为标幺值；

步骤6013、a₁和b₁确定：先根据步骤四中所述电压暂降凹陷域，获取当前所确定故障限流器安装支路上安装电抗值为M的故障限位器后所述敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵其中，u”_hj表示当前所确定故障限流器安装支路上安装电抗值为M的故障限位器后编号为h的故障母线发生三相短路故障时编号为j的母线的三相电压暂降值，u”_hj为所述母线电压暂降矩阵U”_j中编号为h的母线对应的数据；再对所述母线电压暂降矩阵U”_j中当前所确定故障限流器安装支路关联的各母线对应的数据分别进行阈值判断，并根据阈值判断结果，对a₁和b₁分别进行确定：当判断得出所述母线电压暂降矩阵U”_j中当前所确定故障限流器安装支路关联的所有母线对应的数据均不低于U_thre时，a₁＝a，b₁＝M；否则，a₁＝M，b₁＝b；

其中，对所述母线电压暂降矩阵U”_j中的u”_hj进行阈值判断时，将u”_hj与U_thre进行差值比较：当u”_hj中至少一相电压暂降值低于U_thre时，判断为u”_hj低于U_thre；否则，判断为u”_hj不低于U_thre；

步骤6014、本次取值及验证结果获取：所获取的本次取值及验证结果包括步骤6012中所述的M与步骤6013中所述的a₁和b₁；

步骤602、下一次取值及验证，过程如下：

步骤6021、确定本次取值区间[a,b]：根据上一次取值及验证结果中的a₁和b₁，对本次取值区间[a,b]中的a和b分别进行确定，并对a和b的取值分别进行更新；其中，a＝a₁，b＝b₁；

步骤6022、求步骤6021中所述取值区间[a,b]的中点c'；其中，并使得M＝c'，对M的数值进行更新；

步骤6023、先根据步骤四中所述电压暂降凹陷域，获取当前所确定故障限流器安装支路上安装电抗值为M的故障限位器后所述敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵其中，u”'_hj表示当前所确定故障限流器安装支路上安装电抗值为M的故障限位器后编号为h的故障母线发生三相短路故障时编号为j的母线的三相电压暂降值，u”_hj为所述母线电压暂降矩阵U”'_j中编号为h的母线对应的数据；再对所述母线电压暂降矩阵U”'_j中当前所确定故障限流器安装支路关联的各母线对应的数据分别进行阈值判断，并根据阈值判断结果，对a₁和b₁分别进行确定：当判断得出所述母线电压暂降矩阵U”'_j中当前所确定故障限流器安装支路关联的所有母线对应的数据均不低于U_thre时，a₁＝a，b₁＝M；否则，a₁＝M，b₁＝b；

其中，对所述母线电压暂降矩阵U”'_j中的u”'_hj进行阈值判断时，将u”'_hj与U_thre进行差值比较：当u”'_hj中至少一相电压暂降值低于U_thre时，判断为u”'_hj低于U_thre；否则，判断为u”'_hj不低于U_thre；

步骤6024、将|a₁-b₁|与精确度ε进行差值比较：当|a₁-b₁|＜ε时，完成电抗值X_d的确定过程且X_d＝M；否则，进入步骤6025；

步骤6025、本次取值及验证结果获取：所获取的本次取值及验证结果包括步骤6022中所述的M与步骤6023中所述的a₁和b₁；之后，返回步骤602。

上述一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其特征是：步骤一中对所选择敏感负荷的电压暂降阈值U_thre进行确定后，采用与数据处理设备连接的参数输入单元，对电压暂降阈值U_thre进行设定；

步骤二中获取所述敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵U_j后，将所获取的母线电压暂降矩阵U_j同步存储至与所述数据处理设备连接的数据存储单元内；

步骤三中进行敏感负荷电压暂降凹陷域矩阵获取时，采用所述数据处理设备获取所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域矩阵X_j，并将所获取的电压暂降凹陷域矩阵X_j同步存储至所述数据存储单元内；

步骤四中进行敏感负荷电压暂降凹陷域获取时，采用所述数据处理设备获取所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域，并将所获取的电压暂降凹陷域同步存储至所述数据存储单元内；

步骤五中进行故障限流器安装支路确定时，采用所述数据处理设备对步骤一中所述电网的各支路分别进行关联性判断，并采用所述数据处理设备对步骤504中找出的所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路进行同步记录；

步骤六中进行故障限流器安装支路的故障限流器电抗值确定时，采用所述数据处理设备对步骤五中所有故障限流器安装支路上所安装故障限位器的电抗值分别进行确定，并对所确定的所有故障限流器安装支路上所安装故障限位器的电抗值进行同步记录。

上述一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，其特征是：步骤一中所述电压暂降阈值U_thre为标么值且U_thre＝0.7～0.9。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、方法步骤简单、设计合理且实现方便，投入成本较低。

2、采用故障点法针对母线电压暂降矩阵进行获取，简单易行且使用效果好。

3、使用效果好且实用价值高，首先确定母线发生三相故障引起敏感负荷接入点发生电压暂降的凹陷域(即敏感负荷电压暂降凹陷域)，按照距离敏感负荷接入点的远近程度对电网的所有支路进行分层划分，对凹陷域内的母线与支路的关联性进行判断，以选取关联支路作为安装故障限流器的原则作为安装故障限流器的原则，得到凹陷域内各母线的安装支路集合，并采用二分法计算故障限流器的电抗值；最后，确定出全网故障限流器的安装支路及电抗值。实际操作时，通过对电网的各母线设置三相短路故障，结合所选择敏感负荷的电压暂降阀值，确定敏感负荷接入点的电压暂降凹陷域，并确定凹陷域内的母线的关联支路安装故障限流器。由于故障限流器在限制短路电流的同时可以缓解电压暂降，本发明提出一种简便、快速且易于操作的对故障限流器的安装位置(即按照支路)和限流电抗值进行确定的方法，能有效缓解敏感负荷的电压暂降。因而，本发明利用了故障限流器在正常运行时不改变系统阻抗，短路时增大系统阻抗，不仅可以限制短路电流，还可以缓解电压暂降的特点，提出了一种缓解敏感负荷电压暂降的方法，为电压暂降的治理提供简便、有效的解决方案，并且从治理敏感负荷的电压暂降入手，确定故障限流器的安装支路和电抗值。并且，为了缓解短路故障造成的电压暂降，故障限流器安装位置方案的制定遵循以下原则：在满足一定的限流效果和缓解电压暂降效果明显的情况下，安装的限流器数目尽可能少，限流电抗值尽可能小，因而本发明的应用效果非常显著。

综上所述，本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，能对电网中的故障限流器安装支路及所安装故障限流器的电抗值进行简便、快速确定。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的方法流程框图。

图1-1为故障限流器的电路原理图。

图1-2为安装故障限流器之前的电网电路原理图。

图1-3为安装故障限流器之后的电网电路原理图。

图2为本发明电网的电网模型示意图。

图3为本发明电网的运行方式示意图。

具体实施方式

如图1所示的一种缓解敏感负荷电压暂降的故障限流器安装设计方法，包括以下步骤：

步骤一、敏感负荷选择及电压暂降阈值确定：从待安装故障限流器的电网中选择需缓解电压暂降的敏感负荷，再对所选择敏感负荷的电压暂降阈值U_thre进行确定；

步骤一中所选择敏感负荷的数量为一个；

步骤二、敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵获取：获取步骤一中所述电网各母线发生三相短路故障时敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵其中，i为正整数且i＝1、2、…、n，n为所述电网中的母线总数量，i为所述电网中母线的编号；所述敏感负荷接入点为步骤一中所选择敏感负荷在所述电网中的接入母线，j为所选择敏感负荷在所述电网中接入母线的编号，j为正整数且1≤j≤n；u_ij表示编号为i的母线发生三相短路故障时编号为j的母线的三相电压暂降值；

步骤三、敏感负荷电压暂降凹陷域矩阵获取：根据步骤二中所述敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵U_j，并结合步骤一中所述电压暂降阈值U_thre，获取所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域矩阵其中，x_ij＝0或1；对x_ij的取值进行确定时，当u_ij中至少一相电压暂降值低于U_thre时，x_ij＝1；否则，x_ij＝0；x_ij＝1表示编号为i的母线发生三相短路故障时编号为j的母线发生电压暂降；

步骤四、敏感负荷电压暂降凹陷域获取：根据步骤三中所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域矩阵X_j，获取所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域；

所述电压暂降凹陷域为所选择敏感负荷的故障母线集合，所述故障母线集合中包括所述电网中所选择敏感负荷的所有故障母线；所述故障母线集合中所述故障母线的数量记作N，其中N为正整数，1≤N≤n；

判断编号为i的母线是否为所选择敏感负荷的故障母线时，根据所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域矩阵X_j中的x_ij进行判断，且当x_ij＝1时，判断为编号为i的母线为所选择敏感负荷的故障母线；

步骤五、故障限流器安装支路确定：对步骤一中所述电网的各支路分别进行关联性判断，并根据关联性判断结果，找出所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路；

其中，对步骤一中所述电网的任一个所述支路进行关联性判断时，包括以下步骤：

步骤501、根据步骤四中所述电压暂降凹陷域，获取当前所判断支路上安装电抗值为X₀的故障限流器后所述敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵其中，h为正整数且h＝1、2、…、N，h为所述电压暂降凹陷域中故障母线的编号；u'_hj表示在当前所判断支路上安装电抗值为X₀的故障限流器后编号为h的故障母线发生三相短路故障时编号为j的母线的三相电压暂降值；其中，X₀为当前所判断支路上所安装故障限流器的电抗上限值且X₀为标么值，X₀＝8～12；

步骤502、对步骤501中所述母线电压暂降矩阵U'_j中的各数据分别进行阈值判断，并根据阈值判断结果，对当前所判断支路是否为关联支路进行判断：当判断得出所述母线电压暂降矩阵U'_j中的所有数据均低于U_thre时，判断为当前所判断支路为非关联支路；否则，判断为当前所判断支路为关联支路，并对该关联支路上所安装故障限流器的电抗上限值进行记录；该关联支路上所安装故障限流器的电抗上限值为步骤501中当前所判断支路上所安装故障限流器的电抗上限值X₀；

其中，对所述母线电压暂降矩阵U'_j中的u'_hj进行阈值判断时，将u'_hj与U_thre进行差值比较：当u'_hj中至少一相电压暂降值低于U_thre时，判断为u'_hj低于U_thre；否则，判断为当前所判断支路是编号为h的故障母线的关联支路；

步骤503、按照步骤501至步骤502中所述的方法，对所述电网的下一个所述支路进行关联性判断；

步骤504、多次重复步骤503，直至找出所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路；

步骤504中找出的所有关联支路均为故障限流器安装支路，所述故障限流器安装支路为所述电网中需安装故障限位器的支路；

步骤六、故障限流器安装支路的故障限流器电抗值确定：对步骤五中所有故障限流器安装支路上所安装故障限位器的电抗值分别进行确定；

其中，对任一个所述故障限流器安装支路上所安装故障限位器的电抗值X_d进行确定时，采用二分法对电抗值X_d进行确定；X_d∈[0,X_0d]，X_0d为该故障限流器安装支路上所安装故障限流器的电抗上限值，X_0d为标么值且X_0d＝8～12。

由步骤二中至步骤四中能看出：对所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域进行确定时，根据所述敏感负荷接入点(即所选择敏感负荷在所述电网中的PCC点)及电压暂降阀值U_thre进行确定。

步骤二中获取所述电网各母线发生三相短路故障时敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵U_j时，需对所述电网中的所有母线分别设置三相短路故障，并计算各母线发生三相短路故障时编号为j的母线的三相电压暂降值，因而所建立的母线电压暂降矩阵U_j为反映全网母线发生三相短路故障时的敏感负荷接入点的电压暂降矩阵。其中，三相短路故障是指母线中三根相线均发生短路故障。

步骤五中所确定的所有故障限流器安装支路和步骤六中所确定的各故障限流器安装支路上所安装故障限位器的电抗值组成故障限流器安装方案，所述故障限流器安装方案中包括故障限流器的安装位置(即故障限流器安装支路)和电抗值。之后，根据所述故障限流器安装方案，在所述电网中的各故障限流器安装支路上分别安装故障限流器。在任一个所述故障限流器安装支路上安装故障限流器时，均将所述故障限流器串接在该故障限流器安装支路上。

由于所述电网中母线发生三相短路故障时的短路电流最大，造成的电压暂降的影响程度最大，因而本发明中解决的是如何缓解母线发生三相短路故障引起的电压暂降。电网上的PCC点是负荷接入的公共连接点，因而仅对接有电压敏感负荷的PCC点进行研究即可。

以下对故障限流器缓解电网中PCC点电压暂降原理进行说明：

故障限流器在限制短路电流的同时可以缓解电压暂降，如图1-1所示的故障限流器，由限流器和换流器并接而成，其中限流器为串联限流电抗器L，换流器为高速大遮断容量真空断路器QF，具有在正常运行时不改变系统阻抗，短路时增大系统阻抗的特点。

结合图1-2和图1-3，假定电源电压(即G点电压)的标幺值为1.0∠0°，PCC点到电源点的等值电抗为X_s，故障点到PCC点的等值电抗为X₁。忽略接地阻抗和负荷电流，安装故障限流器之前如图1-2所示，短路电流为：PCC点的电压暂降值为：安装故障限流器之后如图1-3所示，短路电流变为：其中ΔX为所安装故障限流器的电抗值；PCC点的电压暂降值为：显然I′＜I，U′_PCC＞U_PCC，由此可见加装故障限流器在限制短路电流的同时，还可以提高PCC点的电压暂降值。

其中，标幺值是电力系统分析和工程计算中常用的数值标记方法，表示各物理量及参数的相对值，也可以认为其无量纲。图1-2和图1-3中，PCC点接入敏感负荷FH。

本实施例中，步骤502中判断为当前所判断支路是编号为h的故障母线的关联支路时，说明编号为h的故障母线为与当前所判断支路关联的母线。步骤五中进行故障限流器安装支路确定后，找出所有故障限流器安装支路，还需对与各故障限流器安装支路关联的所有故障母线分别进行记录。

这样，根据所述故障限流器安装方案，在所述电网中的各故障限流器安装支路上分别安装故障限流器后，由控制器对各故障限流器安装支路上所安装的故障限流器分别进行控制。对于任一个所述故障限流器安装支路上安装的故障限流器进行控制时，当与该故障限流器安装支路关联的任一母线发生三相短路故障时，采用所述控制器对该故障限流器安装支路上的故障限流器进行控制，使故障限流器动作(即使故障限流器的换流器断开)并产生限流作用，这样便能缓解由于关联母线发生三相短路故障时引起所选择敏感负荷的电压暂降。

本实施例中，步骤502中判断为当前所判断支路是编号为h的故障母线的关联支路后，还需将步骤四中所述电压暂降凹陷域内编号为h的故障母线标记为已找到关联支路的故障母线，并记录编号为h的故障母线为当前所判断支路关联的母线。

本实施例中，步骤一中所选择敏感负荷为所述电网中因电压发生变动或者突然变化将导致不能正常工作或者功能下降的负荷，所选择敏感负荷的电压暂降阈值U_thre为使所选择敏感负荷不能正常工作时或功能下降时的最大电压暂降值。

实际使用时，步骤一中所述电压暂降阈值U_thre为标么值且U_thre＝0.7～0.9。

本实施例中，步骤五中进行故障限流器安装支路确定之前，先按照距离所述敏感负荷接入点的远近程度对所述电网的所有支路进行分层划分，并将所述电网的所有支路由上至下分别划分至多个支路分层中；

其中，按照距离所述敏感负荷接入点的远近程度对所述电网的所有支路进行分层划分时，过程如下：

步骤A1、第一支路分层划分：将所述电网中端点为编号j的母线的所有支路，划分至第一支路分层；

步骤A2、下一个支路分层划分：将所述电网中与上一个支路分层内的各支路连接的所有支路，划分至下一个支路分层；

步骤A3、一次或多次重复步骤A2，直至完成所述电网中所有支路的分层划分过程；

步骤五中对所述电网的各支路分别进行关联性判断时，过程如下：

步骤B1、第一支路分层关联性判断：对所述第一支路分层内的各支路分别进行关联性判断；

对所述第一支路分层内的任一个所述支路进行关联性判断后，均对此时所述电压暂降凹陷域内所有故障母线是否均找到关联支路进行判断：当此时所述电压暂降凹陷域内所有故障母线均找到关联支路时，完成故障限流器安装支路确定过程，且找出的所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路均为故障限流器安装支路；否则，对所述第一支路分层内的下一个所述支路进行关联性判断；并且，当所述第一支路分层内的所有支路均完成关联性判断且所述电压暂降凹陷域内存在至少一个所述故障母线未找到关联支路时，进入步骤B2；

步骤B2、下一个支路分层关联性判断：对下一个支路分层内的各支路分别进行关联性判断；

对所述下一个支路分层内的任一个所述支路进行关联性判断后，均对此时所述电压暂降凹陷域内所有故障母线是否均找到关联支路进行判断：当此时所述电压暂降凹陷域内所有故障母线均找到关联支路时，完成故障限流器安装支路确定过程，且找出的所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路均为故障限流器安装支路；否则，对所述下一个支路分层内的下一个所述支路进行关联性判断；并且，当所述下一个支路分层内的所有支路均完成关联性判断且所述电压暂降凹陷域内存在至少一个所述故障母线未找到关联支路时，进入步骤B3；

步骤B3、一次或多次重复步骤B2，直至找出所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路，完成故障限流器安装支路确定过程，且找出的所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路均为故障限流器安装支路。

因而，所述电网中所有支路的分层划分方法简单且实现方便，以所选择敏感负荷的接入母线为中心沿所述电网的网络结构向外搜索，以所选择敏感负荷的接入母线为支路端点的支路划分为第一支路分层，将与第一支路分层中的支路相连的支路划分为第二支路分层，以此类推，对电网的所有支路分别进行分层划分。

步骤五中进行故障限流器安装支路确定时，当前所判断支路上所安装故障限流器的电抗值均为电抗上限值X₀；为使所安装故障限流器的电抗值足够小，步骤六中对任一个所述故障限流器安装支路上所安装故障限位器的电抗值X_d进行确定时，根据该故障限流器安装支路上所安装故障限流器的电抗上限值X_0d，采用二分法进行确定。

其中，电抗上限值X₀和X_0d以及电抗值X_d均为标么值。实际使用时，本领域技术人员根据《电力工程电气设计手册》或《工业与民用配电设计手册》，能简便确定X₀、X_0d和X_d的有名值。其中，对X₀的有名值进行确定时，根据步骤五中当前所判断支路上电抗的基准值进行确定；对X_0d和X_d的有名值进行确定时，根据步骤六中该故障限流器安装支路上电抗的基准值进行确定。

相应地，当电压暂降阈值U_thre＝0.7～0.9时，本领域技术人员根据《电力工程电气设计手册》或《工业与民用配电设计手册》，对电压暂降阈值U_thre的有名值进行确定。并且，对电压暂降阈值U_thre的有名值进行确定时，根据所选择敏感负荷在所述电网中的接入母线的电压基准值进行确定。

本实施例中，步骤二中获取所述母线电压暂降矩阵U_j和步骤501中获取所述母线电压暂降矩阵U'_j时，均采用故障点法进行确定。

实际对所述母线电压暂降矩阵U_j中的u_ij进行确定时，采用故障点法，对所述电网中编号为i的母线发生三相短路故障时编号为j的母线的三相电压暂降值进行计算。其中，故障点法为一种仿真方法，详见肖先勇、马超、李勇发表的《线路故障引起电压凹陷的频次最大熵评估》[J]一文(《中国电机工程学报》，2009，VOL.29，(1):第87-93页)中公开的内容。另外，《电源技术》2012年12期中汤海燕、王崇林、邵国庆、黄倩、汤巧云发表的《一种电压暂降及电压凹陷域的计算方法》一文中，也对故障点法进行了介绍。

需说明的是：所述母线电压暂降矩阵U_j中的u_ij表示编号为i的母线发生三相短路故障时编号为j的母线的三相电压暂降值，该三相电压暂降值为编号为j的母线当前状态下的三相电压值，而不是编号为j的母线的三相电压暂降的深度。

实际使用时，所述电网中的各条母线所供电为单相电、两相电或三相电。其中，当编号为j的母线所供电为单相电时，该条母线中包括一根相线和一根零线，u_ij中的一相电压暂降值为该条母线所供单相电的电压暂降值，其余两相电压暂降值均设定为空(用PULL表示)或均设定为无穷大；当编号为j的母线所供电为两相电时，该条母线中包括两根相线和一根零线，u_ij中的两相电压暂降值分别为该条母线所供两相电的电压暂降值，另外一相电压暂降值设定为空(用PULL表示)或设定为无穷大；当编号为j的母线所供电为三相电时，该条母线中包括三根相线和一根零线，u_ij中的三相电压暂降值分别为该条母线所供三相电的电压暂降值。

步骤501中所述母线电压暂降矩阵U'_j的获取方法与步骤二中所述母线电压暂降矩阵U_j的获取方法相同。

本实施例中，步骤三中对x_ij的取值进行确定时，u_ij中只要有一个电压暂降值低于U_thre时，就认为编号为j的母线发生了电压暂降，x_ij＝1；否则，x_ij＝0。

本实施例中，步骤六中采用二分法对电抗值X_d进行确定时，精确度ε为标么值且ε＝0.001～0.1。

实际使用时，可根据具体需要，对ε的取值大小进行相应调整。

本实施例中，步骤六中采用二分法对电抗值X_d进行确定时，包括以下步骤：

步骤601、第一次取值及验证，过程如下：

步骤6011、确定本次取值区间[a,b]，其中a＝0，b＝X_0d；

步骤6012、求步骤6011中所述取值区间[a,b]的中点c；其中，并对M的数值进行更新，使M＝c；其中，M为当前所确定故障限流器安装支路上安装故障限流器的电抗值且M为标幺值；

步骤6013、a₁和b₁确定：先根据步骤四中所述电压暂降凹陷域，获取当前所确定故障限流器安装支路上安装电抗值为M的故障限位器后所述敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵其中，u”_hj表示当前所确定故障限流器安装支路上安装电抗值为M的故障限位器后编号为h的故障母线发生三相短路故障时编号为j的母线的三相电压暂降值，u”_hj为所述母线电压暂降矩阵U”_j中编号为h的母线对应的数据；再对所述母线电压暂降矩阵U”_j中当前所确定故障限流器安装支路关联的各母线对应的数据分别进行阈值判断，并根据阈值判断结果，对a₁和b₁分别进行确定：当判断得出所述母线电压暂降矩阵U”_j中当前所确定故障限流器安装支路关联的所有母线对应的数据均不低于U_thre时，a₁＝a，b₁＝M；否则，a₁＝M，b₁＝b；

其中，对所述母线电压暂降矩阵U”_j中的u”_hj进行阈值判断时，将u”_hj与U_thre进行差值比较：当u”_hj中至少一相电压暂降值低于U_thre时，判断为u”_hj低于U_thre；否则，判断为u”_hj不低于U_thre；

步骤6014、本次取值及验证结果获取：所获取的本次取值及验证结果包括步骤6012中所述的M与步骤6013中所述的a₁和b₁；

步骤602、下一次取值及验证，过程如下：

步骤6021、确定本次取值区间[a,b]：根据上一次取值及验证结果中的a₁和b₁，对本次取值区间[a,b]中的a和b分别进行确定，并对a和b的取值分别进行更新；其中，a＝a₁，b＝b₁；

步骤6022、求步骤6021中所述取值区间[a,b]的中点c'；其中，并使得M＝c'，对M的数值进行更新；

步骤6023、先根据步骤四中所述电压暂降凹陷域，获取当前所确定故障限流器安装支路上安装电抗值为M的故障限位器后所述敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵其中，u”'_hj表示当前所确定故障限流器安装支路上安装电抗值为M的故障限位器后编号为h的故障母线发生三相短路故障时编号为j的母线的三相电压暂降值，u”_hj为所述母线电压暂降矩阵U”'_j中编号为h的母线对应的数据；再对所述母线电压暂降矩阵U”'_j中当前所确定故障限流器安装支路关联的各母线对应的数据分别进行阈值判断，并根据阈值判断结果，对a₁和b₁分别进行确定：当判断得出所述母线电压暂降矩阵U”'_j中当前所确定故障限流器安装支路关联的所有母线对应的数据均不低于U_thre时，a₁＝a，b₁＝M；否则，a₁＝M，b₁＝b；

其中，对所述母线电压暂降矩阵U”'_j中的u”'_hj进行阈值判断时，将u”'_hj与U_thre进行差值比较：当u”'_hj中至少一相电压暂降值低于U_thre时，判断为u”'_hj低于U_thre；否则，判断为u”'_hj不低于U_thre；

步骤6024、将|a₁-b₁|与精确度ε进行差值比较：当|a₁-b₁|＜ε时，完成电抗值X_d的确定过程且X_d＝M；否则，进入步骤6025；

步骤6025、本次取值及验证结果获取：所获取的本次取值及验证结果包括步骤6022中所述的M与步骤6023中所述的a₁和b₁；之后，返回步骤602。

本实施例中，步骤一中对所选择敏感负荷的电压暂降阈值U_thre进行确定后，采用与数据处理设备连接的参数输入单元，对电压暂降阈值U_thre进行设定；

步骤二中获取所述敏感负荷接入点的母线电压暂降矩阵U_j后，将所获取的母线电压暂降矩阵U_j同步存储至与所述数据处理设备连接的数据存储单元内；

步骤三中进行敏感负荷电压暂降凹陷域矩阵获取时，采用所述数据处理设备获取所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域矩阵X_j，并将所获取的电压暂降凹陷域矩阵X_j同步存储至所述数据存储单元内；

步骤四中进行敏感负荷电压暂降凹陷域获取时，采用所述数据处理设备获取所选择敏感负荷的电压暂降凹陷域，并将所获取的电压暂降凹陷域同步存储至所述数据存储单元内；

步骤五中进行故障限流器安装支路确定时，采用所述数据处理设备对步骤一中所述电网的各支路分别进行关联性判断，并采用所述数据处理设备对步骤504中找出的所述电压暂降凹陷域内所有故障母线的关联支路进行同步记录；

步骤六中进行故障限流器安装支路的故障限流器电抗值确定时，采用所述数据处理设备对步骤五中所有故障限流器安装支路上所安装故障限位器的电抗值分别进行确定，并对所确定的所有故障限流器安装支路上所安装故障限位器的电抗值进行同步记录。

并且，步骤一中进行敏感负荷选择及电压暂降阈值确定之前，还需采用所述数据处理设备建立步骤一中所述电网的电网模型，并且所述电网的电网模型的建立方法为常规的电网模型建立方法。

本实施例中，所述电网的电网模型如图2所示，该电网中含132kV及33kV 2个电压等级，由6台发电机组、30条母线、37条线路以及4台变压器组成。所有变压器为Y0/Y0接线方式。该电网中在33kV侧的母线B14与B15之间的支路、B16与B17之间的支路、B18与B19之间的支路、B23与B24之间的支路、B21与B22之间的支路、B24与B25之间的支路和B29与B30之间的支路以及132kV侧的母线B2与B4之间的支路、B2与B6之间的支路和B6与B8之间的支路中线路开关断开的运行方式下运行，详见图3。这样132kV侧电网构成了一个环网，33kV侧电网构成了辐射状网络。母线B7上接有所选择敏感负荷。所述电压暂降阈值U_thre＝0.7。X₀＝X_0d＝10，ε＝0.1。

实际使用时，可根据具体需要，对X₀、X_0d和ε的取值大小进行相应调整。

根据步骤四中所述的方法，获取所述敏感负荷电压暂降凹陷域，并且所述敏感负荷电压暂降凹陷域为所选择敏感负荷的故障母线集合。本实施例中，所选择敏感负荷的故障母线集合为{B1，B2，B3，B4，B5，B6，B9，B28}。

本实施例中，所找出的所有故障限流器安装支路、各故障限流器安装支路上所安装故障限流器的电抗值和与各故障限流器安装支路关联的故障母线，详见表1：

表1故障限流器安装支路及故障限流器电抗值与关联故障母线列表

由表1能看出，所述敏感负荷电压暂降凹陷域内的母线B3、B4、B6、B9和B28与第一支路分层中的支路B6～B7关联(即连接于母线B6与B7之间的支路)，采用二分法确定支路B6～B7上所安装的故障限流器的电抗值为0.77，当母线B3、B4、B6、B9和B28中的任一母线发生三相短路故障时，支路B6～B7上所安装的故障限流器动作，母线B7上接入的敏感负荷的电压暂降得到缓解。所述敏感负荷电压暂降凹陷域内的母线B2和B5与第一支路分层中的支路B5～B7(即连接于母线B5与B7之间的支路)关联，采用二分法确定支路B5～B7上所安装的故障限流器的电抗值为0.5，当母线B2和B5中的任一母线发生三相短路故障时，支路B5～B7上所安装的故障限流器动作，母线B7上接入的敏感负荷的电压暂降得到缓解。所述敏感负荷电压暂降凹陷域内的母线B1与第二分层支路中的支路B4～B6(即连接于母线B4与B6之间的支路)关联，采用二分法确定支路B4～B6上所安装的故障限流器的电抗值为0.23，当母线B1发生三相短路故障时，支路B4～B6上所安装的故障限流器动作，母线B7上接入的敏感负荷的电压暂降得到缓解。因而，当所述敏感负荷电压暂降凹陷域内的任一母线发生三相短路故障时，与该母线关联的故障限流器安装支路上所安装的故障限流器动作。

采用本发明所确定的故障限流器安装方案在如图2所示的电网中安装故障限流器前后，所选择敏感负荷的接入母线B7(即所述敏感负荷接入点)的电压暂降值U_B7，如表2所示：

表2安装故障限流器前后敏感负荷接入母线B7的电压暂降值对比表

由表2能看出：故障限流器安装后，所选择敏感负荷的接入母线B7(即所述敏感负荷接入点)的电压暂降值U_B7得到有效缓解。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。