适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法和相关装置制造方法及图纸

本申请公开了一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法和相关装置，通过控制策略对故障下的逆变型电源进行分析，并建立逆变型电源非线性电流源模型；基于逆变型电源非线性电流源模型和同步发电机电流源模型建立网络的节点电压方程，同步发电机电流源模型基于诺顿等值得到；对节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流；将逆变型电源电压方程代入换流器电流内环控制方程，再结合稳态短路电流，求解得到暂态短路电流，解决了现有的含新能源逆变电源网络的短路电流计算方法大多只考虑逆变型电源处于故障稳态阶段的理想情况，忽略了逆变电源的暂态调节过程，存在计算得到的短路电流与实际情况相差较大的技术问题。

Full time domain short circuit current calculation method and related devices for new energy sources

【技术实现步骤摘要】
适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法和相关装置
本申请涉及电力系统分析
，尤其涉及一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法和相关装置。
技术介绍
电力系统短路电流计算为电网的保护整定以及电气设备的选取提供了依据，然而，随着新能源逆变型电源的大规模接入，传统的短路电流计算方法存在适应性问题。新能源逆变型电源不同于同步机电源，其包含大量电力电子装置，故障特性直接受控制系统影响，在外特性上表现为故障前后次暂态电势不恒定，逆变器提供的短路电流与端电压的关系是非线性的，因此，基于次暂态电动势-阻抗的常规短路电流计算方法无法处理新能源逆变型电源。而现有的含新能源逆变型电源网络的短路电流计算方法大多只考虑逆变型电源处于故障稳态阶段的理想情况，忽略了逆变型电源的暂态调节过程，存在计算得到短路电流与实际情况相差较大的问题。
技术实现思路
本申请提供了一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法和相关装置，用于解决现有的含新能源逆变电源网络的短路电流计算方法大多只考虑逆变型电源处于故障稳态阶段的理想情况，忽略了逆变电源的暂态调节过程，存在计算得到的短路电流与实际情况相差较大的技术问题。有鉴于此，本申请第一方面提供了一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法，包括：基于控制策略对故障下的逆变型电源进行分析，并建立逆变型电源非线性电流源模型，所述控制策略包括：抑制负序电流、抑制有功功率波动和抑制无功功率波动；基于所述逆变型电源非线性电流源模型和同步发电机电流源模型建立网络的节点电压方程，所述同步发电机电流源模型基于诺顿等值得到；对所述节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流；将逆变型电源电压方程代入换流器电流内环控制方程，再结合所述稳态短路电流，求解得到暂态短路电流。优选地，所述对所述节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流，包括：基于潮流计算得到网络的节点初始电压；将所述节点初始电压代入所述逆变型电源非线性电流源模型，得到所述逆变型电源的输出电流；将所述逆变型电源的输出电流代入所述节点电压方程，得到节点更新电压；计算所述节点更新电压与所述节点初始电压的差值；当所述差值大于或等于预置阈值时，将所述节点更新电压作为所述节点初始电压，返回所述将所述节点初始电压代入所述逆变型电源非线性电流源模型，得到所述逆变型电源的输出电流的步骤；当所述差值小于所述预置阈值时，将所述节点更新电压代入所述逆变型电源非线性电流源模型，得到网络的所述稳态短路电流。优选地，所述逆变型电源非线性电流源模型为：其中，为逆变型电源电流的d轴正序分量，为逆变型电源电流的q轴负序分量，K为表征控制策略的变量，P、Q分别为有功、无功的直流分量，为逆变型电源电压的d轴负序分量，为逆变型电源电压的q轴正序分量。优选地，所述换流器电流内环控制方程为：其中，i*为稳态短路电流，v*为逆变器端口电压的参考值，下标d、q分别表示d轴分量、q轴分量，kip、kii分别为比例积分环节的比例系数和积分系数，u为逆变型电源电压，L为逆变器端口滤波器的电感值，ω为系统角频率。本申请第二方面提供了一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算装置，包括：模型建立模块，用于基于控制策略对故障下的逆变型电源进行分析，并建立逆变型电源非线性电流源模型，所述控制策略包括：抑制负序电流、抑制有功功率波动和抑制无功功率波动；电压方程建立模块，用于基于所述逆变型电源非线性电流源模型和同步发电机电流源模型建立网络的节点电压方程，所述同步发电机电流源模型基于诺顿等值得到；第一求解模块，用于对所述节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流；第二求解模块，用于将逆变型电源电压方程代入换流器电流内环控制方程，再结合所述稳态短路电流，求解得到暂态短路电流。优选地，所述第一求解模块包括：第一计算子模块，用于基于潮流计算得到网络的节点初始电压；第二计算子模块，用于将所述节点初始电压代入所述逆变型电源非线性电流源模型，得到所述逆变型电源的输出电流；第三计算子模块，用于将所述逆变型电源的输出电流代入所述节点电压方程，得到节点更新电压；第四计算子模块，用于计算所述节点更新电压与所述节点初始电压的差值；触发子模块，用于当所述差值大于或等于预置阈值时，将所述节点更新电压作为所述节点初始电压，触发所述第二计算子模块；第五计算子模块，用于当所述差值小于所述预置阈值时，将所述节点更新电压代入所述逆变型电源非线性电流源模型，得到网络的所述稳态短路电流。优选地，所述逆变型电源非线性电流源模型为：其中，为d轴正序电流分量，为q轴负序电流分量，K为表征控制策略的变量，P、Q分别为有功、无功的直流分量，为d轴负序电压分量，为q轴正序电压分量。优选地，所述换流器电流内环控制方程为：其中，i*为稳态短路电流，v*为逆变器端口电压的参考值，下标d、q分别表示d轴分量、q轴分量，kip、kii分别为比例积分环节的比例系数和积分系数，u为逆变型电源电压，L为逆变器端口滤波器的电感值，ω为系统角频率。本申请第三方面提供了一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算设备，所述设备包括处理器以及存储器；所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面任一种所述的适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法。本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第一方面任一种所述的适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法。从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：本申请提供了一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法，包括：基于控制策略对故障下的逆变型电源进行分析，并建立逆变型电源非线性电流源模型，控制策略包括：抑制负序电流、抑制有功功率波动和抑制无功功率波动；基于逆变型电源非线性电流源模型和同步发电机电流源模型建立网络的节点电压方程，同步发电机电流源模型基于诺顿等值得到；对节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流；将逆变型电源电压方程代入换流器电流内环控制方程，再结合稳态短路电流，求解得到暂态短路电流。本申请中的适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法，将故障后逆变器的短路电流从时域上分为暂态和稳态两部分，对于稳态短路电流的求解，充分考虑到含逆变型电源系统的非线性特性、换流器故障穿越策略及各电源之间的交互影响；对于暂态短路电流的求解，基于故障前后稳态电流数值以及受控参数影响的暂态变化规律，解决了现有的含新能源逆变电源网络的短路电流计算方法大多只考虑逆变型电源处于故障稳态阶段的理想情况，忽略了逆变电源的暂态调节过程，存在计算得到的短路电流与实际情况相差较大的技术问题。附图说明<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法，其特征在于，包括：/n基于控制策略对故障下的逆变型电源进行分析，并建立逆变型电源非线性电流源模型，所述控制策略包括：抑制负序电流、抑制有功功率波动和抑制无功功率波动；/n基于所述逆变型电源非线性电流源模型和同步发电机电流源模型建立网络的节点电压方程，所述同步发电机电流源模型基于诺顿等值得到；/n对所述节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流；/n将逆变型电源电压方程代入换流器电流内环控制方程，再结合所述稳态短路电流，求解得到暂态短路电流。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法，其特征在于，包括：
基于控制策略对故障下的逆变型电源进行分析，并建立逆变型电源非线性电流源模型，所述控制策略包括：抑制负序电流、抑制有功功率波动和抑制无功功率波动；
基于所述逆变型电源非线性电流源模型和同步发电机电流源模型建立网络的节点电压方程，所述同步发电机电流源模型基于诺顿等值得到；
对所述节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流；
将逆变型电源电压方程代入换流器电流内环控制方程，再结合所述稳态短路电流，求解得到暂态短路电流。


2.根据权利要求1所述的适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法，其特征在于，所述对所述节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流，包括：
基于潮流计算得到网络的节点初始电压；
将所述节点初始电压代入所述逆变型电源非线性电流源模型，得到所述逆变型电源的输出电流；
将所述逆变型电源的输出电流代入所述节点电压方程，得到节点更新电压；
计算所述节点更新电压与所述节点初始电压的差值；
当所述差值大于或等于预置阈值时，将所述节点更新电压作为所述节点初始电压，返回所述将所述节点初始电压代入所述逆变型电源非线性电流源模型，得到所述逆变型电源的输出电流的步骤；
当所述差值小于所述预置阈值时，将所述节点更新电压代入所述逆变型电源非线性电流源模型，得到网络的所述稳态短路电流。


3.根据权利要求1所述的适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法，其特征在于，所述逆变型电源非线性电流源模型为：



其中，为逆变型电源电流的d轴正序分量，为逆变型电源电流的q轴负序分量，K为表征控制策略的变量，P、Q分别为有功、无功的直流分量，为逆变型电源电压的d轴负序分量，为逆变型电源电压的q轴正序分量。


4.根据权利要求1所述的适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法，其特征在于，所述换流器电流内环控制方程为：



其中，i*为稳态短路电流，v*为逆变器端口电压的参考值，下标d、q分别表示d轴分量、q轴分量，kip、kii分别为比例积分环节的比例系数和积分系数，u为逆变型电源电压，L为逆变器端口滤波器的电感值，ω为系统角频率。


5.一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算装置，其特征在于，包括：
模型建立模块，用于基于控制策略对故障下的逆变型电源进行分析，并建立逆变型电源非线性电流源模型，所述控制策略包括：抑制负序电流、抑制有功功率波动和抑制无功功率波动；
电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁智勇，丁晓兵，雷金勇，徐全，关红兵，匡晓云，林跃欢，徐敏，史训涛，白浩，毕天姝，贾科，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：广东;44