[發明專利]中性點經電阻接地的光伏電站并網故障模型與分析方法

有效

• 申請號: 201710508619.7
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107272645B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 吳興全;吳麗;李召兄;李志偉;瞿繼平;代海建;姚天亮;李秋鵬;李政;盧繼平
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團甘肅省電力設計院有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 劉繼春

中性點經電阻接地的光伏電站并網故障模型以及分析方法，基于帶低電壓穿越控制策略的逆變電源故障等值模型，對含有中性點經電阻接地的光伏電站并網系統進行建模，針對該并網系統的系統線路和站內匯集線路兩類線路各自的特性，分別建立了故障計算模型。結合該線路故障計算模型的各序網絡方程和相應的故障邊界條件即可獲得故障網絡多元非線性方程組，然后用牛頓拉夫遜迭代法構造迭代修正方程求得收斂解，實現故障分析。并網光伏電站多采用中性點經小電阻接地的方式，本發明解決了該系統的故障建模問題，尤其是站內匯集線路故障計算模型的建立為完整分析線路故障提供了可能，充分慮及中性點接地電阻對系統零序網絡的影響，為后續的保護設計提供依據。

技術領域

本發明涉及太陽能光伏發電與輸電技術領域，特別是涉及一種中性點經電阻接地的光伏電站并網故障模型，本發明還提供一種基于中性點經電阻接地的光伏電站并網故障模型的分析方法。

背景技術

隨著大型光伏電站的不斷并入電網，電力系統故障發生率不可避免地增大，并且輸電線路短路電流大小也隨之增加，并可能超過某些電力元件的最大電流承受能力，從而引起連鎖故障。因此，必須根據大型光伏電站并網后可能出現的最大短路電流進行電網的建設與改進。于是，含大型光伏電站的故障計算成為發展光伏發電技術首要任務之一。

傳統故障分析對大型光伏電站并網的情況研究還相對較少，且大多沒有考慮光伏電站的故障控制策略和中性點經電阻接地的情況，不可避免地造成故障計算的局限性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種中性點經電阻接地的光伏電站并網故障模型，本發明的另一目的在于提供一種基于中性點經電阻接地的光伏電站并網故障模型的分析方法。

本發明實現上述目的采取的技術方案是：一種中性點經電阻接地的光伏電站并網故障模型，包括對含有中性點經電阻接地的光伏電站并網系統建立基礎模型、建立系統線路故障計算模型和匯集線路故障計算模型；具體如下所述：

(1)基于帶低電壓穿越控制策略的逆變電源故障等值模型，對含有中性點經電阻接地的光伏電站并網系統建立基礎模型；包括故障時光伏逆變器的三相輸出電壓和三相輸出電流；根據瞬時無功功率理論定義的光伏逆變器輸出的電流和電壓；三相瞬時有功功率；三相瞬時無功功率；在電壓跌落時，逆變器為了盡量維持輸出的有功無功功率的穩定，逆變器輸出電流參考值以及任一臺光伏逆變器的有功、無功參考值。

(2)針對含有中性點經電阻接地的光伏電站并網系統的兩類線路——系統線路和站內匯集線路各自的特性，相應建立系統線路故障計算模型和匯集線路故障計算模型。

(3)當故障發生在系統線路上時，將整個光伏電站等效為一個大容量的電源，且呈現壓控電流源的特性，分別建立正負零序網絡模型，采取正序控制的光伏電流源只含正序分量，注入正序網絡，負序和零序網絡均不含有電源。

(4)當故障發生在光伏站內匯集線路上時，不能再將整個光伏站等效為一個電源，要將未故障匯集線和故障匯集線分別等效。未故障匯集線等效為一個受控電流源，故障匯集線從故障點斷開等效為兩個電源，設故障點位于電纜Z_Cf上，則匯集母線到故障電纜Z_Cf之間的逆變器組等效為一個受控電流源，Z_Cf到匯集線路末端之間的逆變器組等效為另一個受控電流源。整個并網系統將等效為一個系統電源和三個光伏電源的網絡，分別建立正負零序網絡模型，每個光伏電流源都將各自的正序短路電流注入正序網絡中，負序和零序網絡均不含有電源。

一種基于中性點經電阻接地的光伏電站并網故障模型的分析方法，其特征在于：基于中性點經電阻接地的光伏電站并網故障模型步驟(2)建立的系統線路故障計算模型，將光伏電源當成受控源來處理，結合各種故障類型的邊界條件，即可獲得故障網絡多元非線性方程組；然后用牛頓拉夫遜迭代法構造迭代修正方程求得收斂解，實現故障分析。以典型光伏電站并網為例，如圖1網絡：