[發(fā)明專利]一種全功率變換型新能源場(chǎng)站的短路電流計(jì)算模型的建立方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710093078.6
• 申請(qǐng)日: 2017-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN106897514B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢天姝;劉素梅;李威仁;賈科;楊奇遜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué);北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20
• 代理公司: 北京凱特來知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

本發(fā)明公開了一種全功率變換型新能源場(chǎng)站的短路電流計(jì)算模型的建立方法，首先對(duì)全功率變換型新能源場(chǎng)站進(jìn)行等值處理，將所述新能源場(chǎng)站等值為頻率依賴模型與低頻動(dòng)態(tài)模型；依據(jù)所述頻率依賴模型與低頻動(dòng)態(tài)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(chǎng)站的簡(jiǎn)化等值模型；再根據(jù)簡(jiǎn)化的等值模型建立全功率變換型新能源場(chǎng)站的短路電流計(jì)算模型，并給出所述短路電流計(jì)算模型的適用范圍。上述方法能夠克服當(dāng)前新能源場(chǎng)站短路電流計(jì)算模型存在的缺陷，滿足風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新能源電源短路電流研究技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全功率變換型新能源場(chǎng)站的短路電流計(jì)算模型的建立方法。

背景技術(shù)

隨著能源需求快速增長(zhǎng)與能源供應(yīng)短缺、環(huán)境污染之間矛盾的日益凸顯，近年來以風(fēng)電、光伏為代表的新能源發(fā)電在我國(guó)發(fā)展尤其快速。然而由于新能源電源并網(wǎng)需采用具有快速調(diào)控能力的電力電子器件，導(dǎo)致故障期間新能源電源輸出電流的變化規(guī)律與傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)相比具有很大區(qū)別。

目前以永磁直驅(qū)型風(fēng)電機(jī)和光伏為代表的全功率變換型電源在我國(guó)電網(wǎng)中所占比例的持續(xù)增加，這將使得所接電網(wǎng)故障電流特性發(fā)生根本性改變，造成現(xiàn)有電網(wǎng)繼電保護(hù)難以快速、正確動(dòng)作，而短路電流計(jì)算是電網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。對(duì)于全功率變換型新能源場(chǎng)站而言，其故障電流完全由并網(wǎng)逆變器的控制響應(yīng)特性決定，但實(shí)際中逆變器相關(guān)控制參數(shù)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(jì)算模型已然成為了當(dāng)前電網(wǎng)繼電保護(hù)領(lǐng)域面臨的難題和熱點(diǎn)之一。

全功率變換型新能源場(chǎng)站通常由幾十臺(tái)甚至上百臺(tái)新能源單元機(jī)組構(gòu)成，匯集系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，若要計(jì)及場(chǎng)內(nèi)所有元件的電磁暫態(tài)過程，整個(gè)場(chǎng)站的模型階數(shù)將非常高，導(dǎo)致運(yùn)算量巨大，計(jì)算耗時(shí)長(zhǎng)，甚至無法計(jì)算。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種全功率變換型新能源場(chǎng)站的短路電流計(jì)算模型的建立方法，該方法能夠克服當(dāng)前新能源場(chǎng)站短路電流計(jì)算模型存在的缺陷，滿足風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算的需求。

一種全功率變換型新能源場(chǎng)站的短路電流計(jì)算模型的建立方法，所述方法包括：

對(duì)全功率變換型新能源場(chǎng)站進(jìn)行等值處理，將所述新能源場(chǎng)站等值為頻率依賴模型與低頻動(dòng)態(tài)模型；

依據(jù)所述頻率依賴模型與低頻動(dòng)態(tài)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(chǎng)站的簡(jiǎn)化等值模型；

根據(jù)簡(jiǎn)化的等值模型建立全功率變換型新能源場(chǎng)站的短路電流計(jì)算模型，并給出所述短路電流計(jì)算模型的適用范圍。

所述頻率依賴模型為場(chǎng)內(nèi)無源網(wǎng)絡(luò)的降階模型；

所述低頻動(dòng)態(tài)模型表征場(chǎng)內(nèi)所有新能源單元機(jī)組的電磁暫態(tài)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(jī)組并網(wǎng)逆變器與匯集系統(tǒng)主電路的電氣聯(lián)系；

在所述匯集系統(tǒng)首端處將匯集系統(tǒng)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(cè)量各相的電壓電流；

根據(jù)測(cè)量得到的電壓電流，計(jì)算各個(gè)掃頻頻率下匯集系統(tǒng)的導(dǎo)納矩陣；

采用矢量擬合技術(shù)對(duì)提取的導(dǎo)納矩陣進(jìn)行擬合，得到所述導(dǎo)納矩陣的有理函數(shù)，表達(dá)式為：

式中，n為極點(diǎn)數(shù)，由導(dǎo)納頻率特性的諧振峰決定；c_n、a_n為留數(shù)和極點(diǎn)，或是實(shí)數(shù)或是共軛復(fù)數(shù)對(duì)；d、h為實(shí)數(shù)；a_n、c_n、h、d可由矢量擬合獲取。

所等值出的低頻動(dòng)態(tài)模型包含新能源場(chǎng)站并網(wǎng)變流器的主電路部分與相應(yīng)的控制系統(tǒng)部分，其中，所述控制系統(tǒng)部分進(jìn)一步包括：