[發(fā)明專(zhuān)利]一種含柔性直流輸電系統(tǒng)的電網(wǎng)短路電流計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110336123.2
• 申請(qǐng)日: 2021-03-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113075440B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡暉;謝珍建;趙菲菲;許偲軒;彭竹弈;黃成辰;張文嘉;祁萬(wàn)春;徐政;劉昕宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01R19/00
• 分類(lèi)號(hào): G01R19/00;G01R31/52;H02J3/36
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

1.一種含柔性直流輸電系統(tǒng)的電網(wǎng)短路電流計(jì)算方法，當(dāng)柔性直流輸電系統(tǒng)接入的交流系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，由于所連接的MMC交流側(cè)故障特性等效為受控電流源，其輸出的短路電流與PCC點(diǎn)電壓之間相互影響，因此可采用迭代算法來(lái)計(jì)算電網(wǎng)短路電流，具體包括如下步驟：

(1)考慮到MMC的容量限制以及MMC控制系統(tǒng)中外環(huán)控制器的限幅和限流環(huán)節(jié)，根據(jù)MMC所采用的控制策略建立MMC交流側(cè)故障模型，具體地：

若MMC采用定有功功率和無(wú)功功率控制策略或采用定直流電壓和無(wú)功功率控制策略，其交流側(cè)故障模型如下：

當(dāng)故障后PCC點(diǎn)電壓跌落較小時(shí)即則MMC輸出的短路電流I_mmc表達(dá)如下：

當(dāng)故障后PCC點(diǎn)電壓跌落較大時(shí)即則MMC輸出的短路電流I_mmc表達(dá)如下：

當(dāng)PCC點(diǎn)及其近區(qū)發(fā)生較為嚴(yán)重的故障時(shí)即則MMC輸出的短路電流I_mmc表達(dá)如下：

其中：和分別為MMC電流指令的d軸分量和q軸分量，為PCC點(diǎn)的正序電壓幅值，為PCC點(diǎn)的正序電壓相位，j為虛數(shù)單位，P_s^*和分別為有功功率指令值和無(wú)功功率指令值，I_vmax為限流器的電流限幅值，sig()為符號(hào)函數(shù)；

若MMC采用定有功功率和交流電壓控制策略或采用定直流電壓和交流電壓控制策略，其交流側(cè)故障模型如下：

當(dāng)故障后PCC點(diǎn)電壓在控制系統(tǒng)作用下可以達(dá)到指令值時(shí)即則MMC輸出的短路電流I_mmc表達(dá)如下：

當(dāng)故障后PCC點(diǎn)電壓出現(xiàn)跌落時(shí)即則MMC輸出的短路電流I_mmc表達(dá)如下：

當(dāng)PCC點(diǎn)及其近區(qū)發(fā)生較為嚴(yán)重的故障時(shí)即則MMC輸出的短路電流I_mmc表達(dá)如下：

其中：U₀為交流電壓指令值，Q₀為故障前控制系統(tǒng)在電壓指令值為U₀情況下MMC輸出的無(wú)功功率，Z_DD為故障節(jié)點(diǎn)的自阻抗，Z_mD為故障節(jié)點(diǎn)與PCC點(diǎn)之間的互阻抗；

(2)當(dāng)交流系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，根據(jù)潮流計(jì)算結(jié)果得到故障前交流系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的電壓穩(wěn)態(tài)值，進(jìn)而利用其中故障節(jié)點(diǎn)的電壓穩(wěn)態(tài)值計(jì)算故障節(jié)點(diǎn)的短路電流初始值；

(3)根據(jù)節(jié)點(diǎn)電壓方程計(jì)算得到PCC點(diǎn)的電壓修正量，進(jìn)而對(duì)PCC點(diǎn)電壓進(jìn)行修正；

(4)將修正后的PCC點(diǎn)電壓代入MMC交流側(cè)故障模型，從而計(jì)算得到MMC輸出的短路電流I_mmc；

(5)根據(jù)節(jié)點(diǎn)電壓方程計(jì)算修正各節(jié)點(diǎn)電壓，進(jìn)而利用故障節(jié)點(diǎn)電壓計(jì)算修正故障節(jié)點(diǎn)的短路電流并返回執(zhí)行步驟(3)，依此反復(fù)迭代直至各節(jié)點(diǎn)電壓收斂；

(6)根據(jù)收斂后的各節(jié)點(diǎn)電壓計(jì)算出交流系統(tǒng)中各支路的短路電流。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)短路電流計(jì)算方法，其特征在于：所述外環(huán)控制器由PI控制器、限幅環(huán)節(jié)以及限流器依次連接組成，其中限幅環(huán)節(jié)和限流器可通過(guò)以下關(guān)系式描述；

其中：i_vref為PI控制器的輸出電流幅值，i_vdref和i_vqref分別為PI控制器輸出電流的d軸分量和q軸分量，為MMC的電流指令即限流器的輸出電流，和分別為MMC電流指令的d軸分量和q軸分量，I_vmax為限流器的電流限幅值，i_vdqmax為限幅環(huán)節(jié)的電流限幅值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)短路電流計(jì)算方法，其特征在于：所述步驟(2)中通過(guò)以下公式計(jì)算故障節(jié)點(diǎn)的短路電流初始值；

其中：I_D0為故障節(jié)點(diǎn)的短路電流初始值，U_D0為故障前故障節(jié)點(diǎn)的電壓穩(wěn)態(tài)值，Z_DD為故障節(jié)點(diǎn)的自阻抗。