本發(fā)明屬于新能源短路電流計算，具體涉及一種新能源機(jī)組短路電流的實用化計算方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、目前，為了加速推動新能源發(fā)電替代傳統(tǒng)化石能源發(fā)電，構(gòu)建新能源占比逐漸增高的新型電力系統(tǒng)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。截至2021年底，風(fēng)電裝機(jī)3.28億千瓦、光伏發(fā)電裝機(jī)3.06億千瓦，分別占總發(fā)電裝機(jī)容量的13.8％和12.9％。根據(jù)預(yù)測，2030年新能源裝機(jī)占比將提高至41％，2060年將達(dá)到70％，隨著新能源裝機(jī)容量的增大，電網(wǎng)故障期間其提供的短路電流不可忽視。然而，基于恒定序阻抗的新能源繼電保護(hù)整定計算模型無法準(zhǔn)確表征新能源電源故障特征，將新能源電源等效為負(fù)荷或恒定電流源的整定計算方法又與實際存在較大出入，導(dǎo)致繼電保護(hù)定值準(zhǔn)確度下降，進(jìn)而影響了繼電保護(hù)裝置的動作特性評估。

2、作為一種改進(jìn)，新能源機(jī)組復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和多樣化的控制策略增加了短路電流解析表達(dá)的復(fù)雜性，雖然目前的標(biāo)準(zhǔn)針對其低電壓穿越期間的短路電流特性有一定的要求，但是不同型號新能源變流器的低穿控制策略仍然存在一定的自主性。因此，考慮新能源機(jī)組實際低穿控制策略，目前新能源機(jī)組短路電流計算對于繼電保護(hù)整定計算的適用度不高，且計算的準(zhǔn)確度不能有效保證，進(jìn)而導(dǎo)致繼電保護(hù)定值的準(zhǔn)確度下降，影響繼電保護(hù)裝置的動作特性評估。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種新能源機(jī)組短路電流的實用化計算方法及系統(tǒng)，以解決目前新能源機(jī)組短路電流計算對于繼電保護(hù)整定計算的適用度有待進(jìn)一步提升，且計算的準(zhǔn)確度不能有效保證的問題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種新能源機(jī)組短路電流的實用化計算方法，具體包括如下步驟：

4、s1、結(jié)合低電壓穿越期間的標(biāo)準(zhǔn)要求和變流器實際控制策略，構(gòu)建得到低電壓穿越期間的變流器通用化控制策略解析表達(dá)式；

5、s2、結(jié)合機(jī)組磁鏈關(guān)系式和s1得到的變流器通用化控制策略解析表達(dá)式，構(gòu)建得到新能源機(jī)組精細(xì)化短路電流解析表達(dá)式；

6、s3、分別根據(jù)逆變型新能源機(jī)組和雙饋型新能源機(jī)組，對新能源機(jī)組精細(xì)化短路電流解析表達(dá)式中的各個參數(shù)項進(jìn)行誤差分析，對參數(shù)項進(jìn)行優(yōu)化處理，構(gòu)建得到適用于整定計算的新能源機(jī)組實用化短路電流解析表達(dá)式。

7、在一些實施方式中，在s1中，提取機(jī)端電壓中的正序電壓與負(fù)序電壓分量，當(dāng)機(jī)端電壓滿足如下條件一時，進(jìn)入對稱低穿控制策略；當(dāng)機(jī)端電壓滿足如下條件二時，進(jìn)入不對稱低穿控制策略邏輯；

8、條件一：uk0≤u1<0.9∩δu≤0.05；

9、條件二：uk0≤u1<0.9∩δu>0.05；

10、其中，δu為電網(wǎng)電壓不平衡度，u1為機(jī)端正序電壓，uk0為無功支撐電壓門檻值，直驅(qū)風(fēng)機(jī)及雙饋風(fēng)機(jī)取0.2，光伏發(fā)電單元取0。

11、在一些實施方式中，在s1中，低電壓穿越期間的標(biāo)準(zhǔn)要求為：當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時，機(jī)組應(yīng)能向電網(wǎng)注入正序無功電流、吸收負(fù)序無功電流；

12、對于逆變型新能源機(jī)組：低電壓穿越期間，網(wǎng)側(cè)變流器優(yōu)先滿足無功電流輸出，其次控制有功電流輸出；正序有功電流在變流器不過流的前提下，分為維持故障前有功功率恒定和限制故障前有功電流兩種控制策略；構(gòu)建逆變型機(jī)組網(wǎng)側(cè)變流器控制策略表達(dá)式為：

13、

14、其中，下標(biāo)“1”和“2”分別代表正序和負(fù)序分量；k1、k2分別為正序及負(fù)序無功電流控制系數(shù)；kd1為有功低穿電流限制系數(shù)；iq1max、iq2max和i1max分別為正序無功、負(fù)序無功及正序最大允許電流；p1_0和id1_0為故障前機(jī)端正序有功功率和正序有功電流分量。

15、在一些實施方式中，在s1中，對雙饋型風(fēng)機(jī)，機(jī)組優(yōu)先向電網(wǎng)注入正序無功電流、吸收負(fù)序無功電流；機(jī)側(cè)變流器有功電流分量分為維持故障前有功功率恒定和限制故障前有功電流兩種控制策略；網(wǎng)側(cè)變流器有功電流分量由定轉(zhuǎn)子之間的功率關(guān)系式?jīng)Q定；構(gòu)建雙饋型風(fēng)機(jī)的機(jī)側(cè)變流器控制策略表達(dá)式為：

16、

17、其中，下標(biāo)“r”代表以機(jī)側(cè)變流器額定電流為基準(zhǔn)的機(jī)側(cè)分量；kr1、kr2、krd1為機(jī)側(cè)變流器正序無功、負(fù)序無功及正序有功控制系數(shù)；ir1max、irq1max和irq2max為機(jī)側(cè)變流器額定電流下的正序、正序無功及負(fù)序無功最大允許電流；

18、構(gòu)建雙饋型風(fēng)機(jī)的網(wǎng)側(cè)變流器控制策略表達(dá)式為：

19、

20、其中，下標(biāo)“g”為網(wǎng)側(cè)變流器額定電流下的網(wǎng)側(cè)分量；kg1和kg2為網(wǎng)側(cè)變流器正序及負(fù)序無功控制系數(shù)；igq1max和igq2max為正序及負(fù)序無功最大允許電流；ign和in為網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)組額定電流。

21、在一些實施方式中，在s2中，對于逆變型新能源機(jī)組，將基于dq軸坐標(biāo)系下的變流器控制分量轉(zhuǎn)為三相靜止坐標(biāo)系；將兩種有功電流控制策略進(jìn)行合并，構(gòu)建逆變型機(jī)組低穿期間的精細(xì)化短路電流解析表達(dá)式：

22、

23、在一些實施方式中，在s2中，對于雙饋型機(jī)組：穩(wěn)態(tài)階段雙饋機(jī)組故障電流由定子側(cè)和網(wǎng)側(cè)雙向饋入電網(wǎng)；其中定子側(cè)電流由s1的機(jī)側(cè)變流器控制參量獲得，具體為：

24、根據(jù)機(jī)側(cè)變流器額定電流與轉(zhuǎn)子繞組額定電流數(shù)值大小，由機(jī)側(cè)變流器控制參量折算至轉(zhuǎn)子電流側(cè)，再由定轉(zhuǎn)子間磁鏈關(guān)系由轉(zhuǎn)子側(cè)電流獲得定子側(cè)電流；

25、雙饋風(fēng)機(jī)的網(wǎng)側(cè)故障電流特性與網(wǎng)側(cè)變流器故障穿越的控制目標(biāo)一致，當(dāng)直流母線電壓穩(wěn)定時，根據(jù)異步電機(jī)有功功率關(guān)系式得到網(wǎng)側(cè)變流器有功電流；

26、將基于dq軸坐標(biāo)系下的變流器控制分量轉(zhuǎn)為三相靜止坐標(biāo)系下；構(gòu)建雙饋風(fēng)機(jī)在低穿期間定子側(cè)和網(wǎng)側(cè)輸出的新能源機(jī)組精細(xì)化短路電流解析表達(dá)式；

27、

28、在一些實施方式中，在s3中，對逆變型新能源機(jī)組和雙饋型新能源機(jī)組，對參數(shù)項進(jìn)行優(yōu)化處理具體為：

29、整定計算時最大方式考慮故障前機(jī)組滿發(fā)的工況，去掉對短路電流影響程度小于預(yù)設(shè)值的參數(shù)項，預(yù)設(shè)值設(shè)定為10％，將計算結(jié)果的誤差影響在10％以內(nèi)的參數(shù)進(jìn)行簡化。

30、在一些實施方式中，在s3中，對逆變型新能源機(jī)組；

31、忽略恒有功功率項，當(dāng)?shù)潆妷簎1小于拐點(diǎn)電壓uk1時輸出電流精度不受影響，當(dāng)?shù)潆妷簎1大于拐點(diǎn)電壓uk1時，計算電流將產(chǎn)生誤差；其他參數(shù)固定不變，i1max取不同限值時，忽略恒有功功率項僅在電壓跌落至0.8～0.9時產(chǎn)生誤差且最大誤差不超過10％，滿足簡化條件；

32、得到逆變型新能源機(jī)組實用化短路電流解析表達(dá)式為：

33、

34、在一些實施方式中，在s3中，對雙饋型新能源機(jī)組：定子自感抗ω1ls的取值范圍為5～9pu，電壓跌落程度不同時忽略u1/ω1ls項產(chǎn)生的誤差均不超過10％；lm/ls取值范圍為0.95～1，取lm＝ls產(chǎn)生的誤差均不超過10％；最大允許轉(zhuǎn)差率smax取值范圍為-0.15～-0.2pu，取固定值smax＝-0.15產(chǎn)生的誤差均不超過10％；均滿足簡化條件；

35、將網(wǎng)側(cè)變流器提供的短路電流與定子側(cè)短路電流進(jìn)行合并；

36、得到雙饋型新能源機(jī)組實用化短路電流解析表達(dá)式為：

37、

38、其中，kg為網(wǎng)側(cè)折算系數(shù)，

39、本發(fā)明還提供一種新能源機(jī)組短路電流的實用化計算系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)提取模塊和數(shù)據(jù)計算模塊；數(shù)據(jù)提取模塊用于提取計算所需的數(shù)據(jù)并將其輸入至數(shù)據(jù)計算模塊，數(shù)據(jù)計算模塊用于根據(jù)數(shù)據(jù)提取模塊輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算分析，得到結(jié)果數(shù)據(jù)；

40、一種新能源機(jī)組短路電流的實用化計算系統(tǒng)用于執(zhí)行上述的新能源機(jī)組短路電流的實用化計算方法。

41、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種新能源機(jī)組短路電流的實用化計算方法及系統(tǒng)具有以下有益的技術(shù)效果。

42、本發(fā)明提供一種新能源機(jī)組短路電流的實用化計算方法，具體包括如下步驟：s1、結(jié)合低電壓穿越期間的標(biāo)準(zhǔn)要求和變流器實際控制策略，構(gòu)建得到低電壓穿越期間的變流器通用化控制策略解析表達(dá)式；s2、結(jié)合機(jī)組磁鏈關(guān)系式和s1得到的變流器通用化控制策略解析表達(dá)式，構(gòu)建得到新能源機(jī)組精細(xì)化短路電流解析表達(dá)式；s3、分別根據(jù)逆變型新能源機(jī)組和雙饋型新能源機(jī)組，對新能源機(jī)組精細(xì)化短路電流解析表達(dá)式中的各個參數(shù)項進(jìn)行誤差分析，對參數(shù)項進(jìn)行優(yōu)化處理，構(gòu)建得到適用于整定計算的新能源機(jī)組實用化短路電流解析表達(dá)式?；谏?，本發(fā)明方法結(jié)合了低電壓穿越期間的強(qiáng)制要求和各廠家變流器實際低穿控制策略，為該領(lǐng)域未考慮變流器廠家低穿控制策略多樣化的研究提供了技術(shù)支撐，縮小了理論研究與生產(chǎn)實際的誤差，簡化后的短路電流解析表達(dá)式滿足工程實用需求。

43、本發(fā)明方法綜合來看，涵蓋了標(biāo)準(zhǔn)和直驅(qū)、光伏、雙饋三種主流變流器廠家的實際低穿控制策略，該計算方法在具有工程實用價值的前提下，可以有效提高新能源機(jī)組短路電流計算的準(zhǔn)確度和有效性，具有較好的實用價值。