[發明專利]一種全功率變換型新能源場站的短路電流計算模型的建立方法

有效

• 申請號: 201710093078.6
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106897514B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 畢天姝;劉素梅;李威仁;賈科;楊奇遜
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;北京林業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

本發明公開了一種全功率變換型新能源場站的短路電流計算模型的建立方法，首先對全功率變換型新能源場站進行等值處理，將所述新能源場站等值為頻率依賴模型與低頻動態模型；依據所述頻率依賴模型與低頻動態模型所提供的電流的衰減特性和所占分量，得到所述新能源場站的簡化等值模型；再根據簡化的等值模型建立全功率變換型新能源場站的短路電流計算模型，并給出所述短路電流計算模型的適用范圍。上述方法能夠克服當前新能源場站短路電流計算模型存在的缺陷，滿足風電場繼電保護整定計算的需求。

技術領域

本發明涉及新能源電源短路電流研究技術領域，尤其涉及一種全功率變換型新能源場站的短路電流計算模型的建立方法。

背景技術

隨著能源需求快速增長與能源供應短缺、環境污染之間矛盾的日益凸顯，近年來以風電、光伏為代表的新能源發電在我國發展尤其快速。然而由于新能源電源并網需采用具有快速調控能力的電力電子器件，導致故障期間新能源電源輸出電流的變化規律與傳統同步發電機相比具有很大區別。

目前以永磁直驅型風電機和光伏為代表的全功率變換型電源在我國電網中所占比例的持續增加，這將使得所接電網故障電流特性發生根本性改變，造成現有電網繼電保護難以快速、正確動作，而短路電流計算是電網繼電保護技術的關鍵和基礎。對于全功率變換型新能源場站而言，其故障電流完全由并網逆變器的控制響應特性決定，但實際中逆變器相關控制參數很難獲取，因此建立全功率變換型新能源電源的短路電流計算模型已然成為了當前電網繼電保護領域面臨的難題和熱點之一。

全功率變換型新能源場站通常由幾十臺甚至上百臺新能源單元機組構成，匯集系統的拓撲結構復雜，若要計及場內所有元件的電磁暫態過程，整個場站的模型階數將非常高，導致運算量巨大，計算耗時長，甚至無法計算。

發明內容

本發明的目的是提供一種全功率變換型新能源場站的短路電流計算模型的建立方法，該方法能夠克服當前新能源場站短路電流計算模型存在的缺陷，滿足風電場繼電保護整定計算的需求。

一種全功率變換型新能源場站的短路電流計算模型的建立方法，所述方法包括：

對全功率變換型新能源場站進行等值處理，將所述新能源場站等值為頻率依賴模型與低頻動態模型；

依據所述頻率依賴模型與低頻動態模型所提供的電流的衰減特性和所占分量，得到所述新能源場站的簡化等值模型；

根據簡化的等值模型建立全功率變換型新能源場站的短路電流計算模型，并給出所述短路電流計算模型的適用范圍。

所述頻率依賴模型為場內無源網絡的降階模型；

所述低頻動態模型表征場內所有新能源單元機組的電磁暫態特性。

所述頻率依賴模型的等值過程具體為：

斷開全功率逆變型新能源機組并網逆變器與匯集系統主電路的電氣聯系；

在所述匯集系統首端處將匯集系統隔離，并在某一相注入一系列不同頻率的電壓，其與兩相接地，測量各相的電壓電流；

根據測量得到的電壓電流，計算各個掃頻頻率下匯集系統的導納矩陣；

采用矢量擬合技術對提取的導納矩陣進行擬合，得到所述導納矩陣的有理函數，表達式為：

式中，n為極點數，由導納頻率特性的諧振峰決定；c_n、a_n為留數和極點，或是實數或是共軛復數對；d、h為實數；a_n、c_n、h、d可由矢量擬合獲取。

所等值出的低頻動態模型包含新能源場站并網變流器的主電路部分與相應的控制系統部分，其中，所述控制系統部分進一步包括：