基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法技术

本发明专利技术公开了基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，包括如下步骤：步骤S1、基准值选取；步骤S2、电气参数输入；步骤S3、网络参数计算；步骤S4、基于伪电流源法等值归并法计算风、光、储电源及系统提供的短路电流；步骤S5、融入无穷大计算法计算各短路点短路电流。本发明专利技术提出的基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，适应于风电、光伏和储能电源出力特殊性条件下的在短路电流计算的等效计算模型，以快速有效的进行风电场、光伏、储能或风光储联合电站各电压等级母线短路电流，计算快速有效，具有较高的推广应用价值。应用价值。应用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法


[0001]本专利技术涉及新能源发电领域，尤其是基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法。

技术介绍

[0002]目前随着单个风电场、光伏电站、储能电站或风光储联合电站容量增加，动辄几十万，甚至百万kW，为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围，在新能源升压站的设计和运行中，必须进行短路电流的计算，以用于设备和载流导体热稳定性和动稳定性、选择和整定继电保护装置、确定合理的主接线方案、运行方式及限流措施和保护系统的电气设备在最严重的短路状态下不损坏，尽量减少因短路故障产生的危害。目前在风电、光伏和储能工程中，短路电流的计算方法仅针对单一的电源计算，且使用算法也比较简单，其中风电工程中风电机组按同步发电机处理，光伏和储能工程中光伏电源当做真正的电流源处理。鉴于上述目前的计算方法存在两个问题：一是不适用于多种新能源电源联合电站的短路计算，如风光联合电站、风储联合电站、光伏储联合电站、风光储联合站的短路电流工程计算；二是按目前将光伏和储能电源当做真正的电流源处理，当计算大容量、多主变的联合电站的短路电流时，计算数值将大的无法接受且明显不合理，以这样的思路再考虑系统的新能源电源时更加不合理，而且与现实情况也不符合。因此，本专利技术提出一种基于电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法至关重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术需要解决的技术问题是提供基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，适应于风电、光伏和储能电源出力特殊性条件下的在短路电流计算的等效计算模型，以快速有效的进行风电场、光伏、储能或风光储联合电站各电压等级母线短路电流，具有较高的推广应用价值。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，包括如下步骤：
[0005]步骤S1、基准值选取：基准值包括基准容量、基准电压和基准电流；
[0006]步骤S2、电气参数输入：电气参数包括系统参数、主变压器参数、风力发电系统参数、光伏发电系统参数、储能系统参数和集电线路参数；
[0007]步骤S3、网络参数计算：网络参数计算包括主变阻抗标幺值计算、就地升压变阻抗标幺值计算、风机+箱变等效阻抗标幺值转换计算、集电线路阻抗标幺值计算；
[0008]步骤S4、基于伪电流源法等值归并法计算风、光、储电源及系统提供的短路电流：风、光、储电源及系统提供的短路电流包括风力发电机组提供的三相短路电流、光伏发电单元提供的三相短路电流、储能单元提供的三相短路电流、系统提供的三相短路电流；
[0009]步骤S5、融入无穷大计算法计算各短路点短路电流：各短路点短路电流包括升压站500kV母线三相短路电流、升压站37kV母线三相短路电流、升压站35kV开关柜至升压站最
近一台风电、光伏或储能就地升压变37kV母线三相短路电流、升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变低压侧母线三相短路电流、升压站500kV母线单相接地短路电流、单相接地故障主变压器中性点流经短路电流。
[0010]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤S3中主变阻抗标幺值计算公式如下：
[0011][0012]其中：X
T*
‑
主变短路阻抗标幺值，U
d
％
‑
主变压器短路阻抗，S
j
‑
基准容量，S
e
‑
主变压器额定容量。
[0013]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤S3中就地升压变阻抗标幺值计算公式：
[0014]其中：X
T
‑
k*
‑
就地升压变短路阻抗标幺值，U
d
‑
k
％
‑
主变压器短路阻抗，S
j
‑
基准容量，S
e
‑
k
‑
主变压器额定容量。
[0015]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤S3中风机+箱变等效阻抗标幺值转换计算公式：
[0016][0017]其中：X
WTS*
‑
以1000MVA为基准容量下的风机+箱变等效阻抗标幺值，X
WT*
‑
风力发电机组
‑
箱变等效阻抗标幺值，S
j
‑
基准容量，P
e
‑
风力发电机组额定容量，cosθ
‑
风力发电机组功率因数。
[0018]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤S3中集电线路阻抗标幺值计算步骤如下：
[0019]步骤a、计算升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变的集电线路阻抗标幺值，计算公式如下：
[0020][0021]其中：X
Lmin*
‑
升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变的集电线路阻抗标幺值，x
‑
单位长度集电线路的阻抗，L
min
‑
k
‑
升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变的长度，S
j
‑
基准容量，
‑
基准电压，37kV；
[0022]步骤b、计算风电场集电线路阻抗标幺值，计算公式如下：
[0023][0024]其中：X
L*
‑
风电场集电线路阻抗标幺值，x
‑
单位长度集电线路的阻抗，L
‑
单回集电线路平均长度，S
j
‑
基准容量，
‑
基准电压，37kV。
[0025]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤S4中风力发电机组提供的三相短路
电流计算公式如下：
[0026][0027][0028]其中：
‑
风力发电机组向500kV母线提供的三相短路电流，I
j525
‑
500kV电压等级基准电流，
‑
风力发电机组向37kV母线提供的三相短路电流，I
j37
‑
37kV电压等级基准电流。
[0029]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤S4中光伏发电单元提供的三相短路电流计算公式：
[0030][0031]其中：
‑
光伏发电单元提供的三相短路电流，K2‑
光伏逆变器过流倍数，S
inv
‑
单个光伏发电单元额定容量，U
e
‑2‑
光伏发电单元短路电流注入的电压等级。
[0032]本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤S4中储能单元提供的三相短路电流计算公式如下：
[0033][0034]其中：
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1、基准值选取：基准值包括基准容量、基准电压和基准电流；步骤S2、电气参数输入：电气参数包括系统参数、主变压器参数、风力发电系统参数、光伏发电系统参数、储能系统参数和集电线路参数；步骤S3、网络参数计算：网络参数计算包括主变阻抗标幺值计算、就地升压变阻抗标幺值计算、风机+箱变等效阻抗标幺值转换计算、集电线路阻抗标幺值计算；步骤S4、基于伪电流源法等值归并法计算风、光、储电源及系统提供的短路电流：风、光、储电源及系统提供的短路电流包括风力发电机组提供的三相短路电流、光伏发电单元提供的三相短路电流、储能单元提供的三相短路电流、系统提供的三相短路电流；步骤S5、融入无穷大计算法计算各短路点短路电流：各短路点短路电流包括升压站500kV母线三相短路电流、升压站37kV母线三相短路电流、升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变37kV母线三相短路电流、升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变低压侧母线三相短路电流、升压站500kV母线单相接地短路电流、单相接地故障主变压器中性点流经短路电流。2.根据权利要求1所述的基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，其特征在于：所述步骤S3中主变阻抗标幺值计算公式如下：其中：X
T*
‑
主变短路阻抗标幺值，U
d
％
‑
主变压器短路阻抗，S
j
‑
基准容量，S
e
‑
主变压器额定容量。3.根据权利要求1所述的基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，其特征在于：所述步骤S3中就地升压变阻抗标幺值计算公式：其中：X
T
‑
k*
‑
就地升压变短路阻抗标幺值，U
d
‑
k
％
‑
主变压器短路阻抗，S
j
‑
基准容量，S
e
‑
k
‑
主变压器额定容量。4.根据权利要求1所述的基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，其特征在于：所述步骤S3中风机+箱变等效阻抗标幺值转换计算公式：其中：X
WTS*
‑
以1000MVA为基准容量下的风机+箱变等效阻抗标幺值，X
WT*
‑
风力发电机组
‑
箱变等效阻抗标幺值，S
j
‑
基准容量，P
e
‑
风力发电机组额定容量，cosθ
‑
风力发电机组功率因数。5.根据权利要求1所述的基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，其特征在于：所述步骤S3中集电线路阻抗标幺值计算步骤如下：步骤a、计算升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变的集电线路阻抗标幺值，计算公式如下：
其中：X
Lmin*
‑
升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变的集电线路阻抗标幺值，x
‑
单位长度集电线路的阻抗，L
min
‑
k
‑
升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变的长度，S
j
‑
基准容量，
‑
基准电压，37kV；步骤b、计算风电场集电线路阻抗标幺值，计算公式如下：其中：X
L*
‑
风电场集电线路阻抗标幺值，x
‑
单位长度集电线路的阻抗，L
‑
单回集电线路平均长度，S
j
‑
基准容量，
‑
基准电压，37kV。6.根据权利要求1所述的基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，其特征在于：所述步骤S4中风力发电机组提供的三相短路电流计算公式如下：其特征在于：所述步骤S4中风力发电机组提供的三相短路电流计算公式如下：其中：
‑
风力发电机组向500kV母线提供的三相短路电流，I
j525
‑
500...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇凤海，李杰，王杰，
申请(专利权)人：中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：