[發明專利]適用于新能源電源的全時域短路電流計算方法和相關裝置

有效

• 申請號: 202010166070.X
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111368249B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 袁智勇;丁曉兵;雷金勇;徐全;關紅兵;匡曉云;林躍歡;徐敏;史訓濤;白浩;畢天姝;賈科
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;中國南方電網有限責任公司;華北電力大學
• 主分類號: G06F17/12
• 分類號: G06F17/12;G06F17/13;G06F30/20;H02J3/48;H02J3/50
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 黃忠

本申請公開了一種適用于新能源電源的全時域短路電流計算方法和相關裝置，通過控制策略對故障下的逆變型電源進行分析，并建立逆變型電源非線性電流源模型；基于逆變型電源非線性電流源模型和同步發電機電流源模型建立網絡的節點電壓方程，同步發電機電流源模型基于諾頓等值得到；對節點電壓方程進行迭代求解，得到網絡的穩態短路電流；將逆變型電源電壓方程代入換流器電流內環控制方程，再結合穩態短路電流，求解得到暫態短路電流，解決了現有的含新能源逆變電源網絡的短路電流計算方法大多只考慮逆變型電源處于故障穩態階段的理想情況，忽略了逆變電源的暫態調節過程，存在計算得到的短路電流與實際情況相差較大的技術問題。

技術領域

本申請涉及電力系統分析技術領域，尤其涉及一種適用于新能源電源的全時域短路電流計算方法和相關裝置。

背景技術

電力系統短路電流計算為電網的保護整定以及電氣設備的選取提供了依據，然而，隨著新能源逆變型電源的大規模接入，傳統的短路電流計算方法存在適應性問題。新能源逆變型電源不同于同步機電源，其包含大量電力電子裝置，故障特性直接受控制系統影響，在外特性上表現為故障前后次暫態電勢不恒定，逆變器提供的短路電流與端電壓的關系是非線性的，因此，基于次暫態電動勢-阻抗的常規短路電流計算方法無法處理新能源逆變型電源。而現有的含新能源逆變型電源網絡的短路電流計算方法大多只考慮逆變型電源處于故障穩態階段的理想情況，忽略了逆變型電源的暫態調節過程，存在計算得到短路電流與實際情況相差較大的問題。

發明內容

本申請提供了一種適用于新能源電源的全時域短路電流計算方法和相關裝置，用于解決現有的含新能源逆變電源網絡的短路電流計算方法大多只考慮逆變型電源處于故障穩態階段的理想情況，忽略了逆變電源的暫態調節過程，存在計算得到的短路電流與實際情況相差較大的技術問題。

有鑒于此，本申請第一方面提供了一種適用于新能源電源的全時域短路電流計算方法，包括：

基于控制策略對故障下的逆變型電源進行分析，并建立逆變型電源非線性電流源模型，所述控制策略包括：抑制負序電流、抑制有功功率波動和抑制無功功率波動；

基于所述逆變型電源非線性電流源模型和同步發電機電流源模型建立網絡的節點電壓方程，所述同步發電機電流源模型基于諾頓等值得到；

對所述節點電壓方程進行迭代求解，得到網絡的穩態短路電流；

將逆變型電源電壓方程代入換流器電流內環控制方程，再結合所述穩態短路電流，求解得到暫態短路電流。

優選地，所述對所述節點電壓方程進行迭代求解，得到網絡的穩態短路電流，包括：

基于潮流計算得到網絡的節點初始電壓；

將所述節點初始電壓代入所述逆變型電源非線性電流源模型，得到所述逆變型電源的輸出電流；

將所述逆變型電源的輸出電流代入所述節點電壓方程，得到節點更新電壓；

計算所述節點更新電壓與所述節點初始電壓的差值；

當所述差值大于或等于預置閾值時，將所述節點更新電壓作為所述節點初始電壓，返回所述將所述節點初始電壓代入所述逆變型電源非線性電流源模型，得到所述逆變型電源的輸出電流的步驟；

當所述差值小于所述預置閾值時，將所述節點更新電壓代入所述逆變型電源非線性電流源模型，得到網絡的所述穩態短路電流。

優選地，所述逆變型電源非線性電流源模型為：

其中，為逆變型電源電流的d軸正序分量，為逆變型電源電流的q軸負序分量，K為表征控制策略的變量，P、Q分別為有功、無功的直流分量，為逆變型電源電壓的d軸負序分量，為逆變型電源電壓的q軸正序分量。

優選地，所述換流器電流內環控制方程為：