含光伏電站的電力系統(tǒng)最大短路電流計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及新能源電力系統(tǒng)整定計算技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種含光伏電站的電力 系統(tǒng)最大短路電流計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著光伏并網(wǎng)發(fā)電規(guī)模的不斷擴大，光伏發(fā)電對電網(wǎng)的影響也開始備受 關(guān)注，尤其是對電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響。電力系統(tǒng)短路電流計算是進(jìn)行繼電保護(hù)整定計算的 基礎(chǔ)，然而光伏電站的短路計算模型尚不明確，將其忽略或當(dāng)作常規(guī)電源處理勢必會引起 較大誤差，影響繼電保護(hù)定值整定，進(jìn)而威脅整個系統(tǒng)的安全運行。因此，研究光伏電站故 障特性進(jìn)而得到其短路計算模型，并給出含光伏電站的電力系統(tǒng)短路電流計算方法具有重 要意義。
[0003] 含光伏電站的電力系統(tǒng)短路電流計算關(guān)鍵之一在于光伏電站短路計算模型，然而 目前尚無統(tǒng)一的計算模型。常見的光伏電站的短路計算模型主要有如下幾種：（1)在外環(huán) PI控制、內(nèi)環(huán)P控制下推導(dǎo)逆變器頻域下的阻抗表達(dá)式，從而將光伏逆變器等值成串聯(lián)阻 抗的電壓源；(2)在（1)的基礎(chǔ)上，當(dāng)光伏逆變器電流內(nèi)環(huán)限幅后等值為恒電流源；（3)電 流內(nèi)環(huán)未限幅時等值成恒功率源（電壓控制電流源），當(dāng)電流限幅時轉(zhuǎn)換成恒電流源。運些 模型在實際計算中存在控制框圖、參數(shù)難W獲取，模型切換的判據(jù)不明確，注入電流如何分 流或疊加計入短路點等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種含光伏電站的電力系統(tǒng)最大短路電流計 算方法，所述方法計算過程簡單、準(zhǔn)確，為含光伏電站的電力系統(tǒng)的保護(hù)、整定等工作奠定 了良好基礎(chǔ)。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種含光伏電站的電力系統(tǒng) 最大短路電流計算方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：
[0006] 1)不考慮光伏電站的接入，采用現(xiàn)有的方法計算出光伏電站并網(wǎng)點電壓和故障點 =相短路電流；
[0007] 2)僅考慮光伏電站滿發(fā)接入，并根據(jù)光伏電站并網(wǎng)點電壓和低壓穿越曲線獲取情 況切換計算模型，計算光伏電站注入電流；
[0008] 3)計算注入電流分流至故障點的電流，并與步驟1)計算的故障點電流進(jìn)行同相 位疊加，得到故障點的總電流，即得到含光伏電站的電力系統(tǒng)最大短路電流。
[0009] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述步驟2)進(jìn)一步為：僅考慮光伏電站的接入，并假設(shè) 光伏電站處于滿發(fā)狀態(tài)，根據(jù)光伏電站并網(wǎng)點電壓和低壓穿越曲線獲取情況切換計算模 型，計算出光伏電站注入的電流。
[0010] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述步驟2)具體為：
[0011] 第（1)種方法：未得到實際低壓穿越曲線情況下，根據(jù)電網(wǎng)導(dǎo)則規(guī)定的低壓穿越 要求計算光伏電站注入的電流；光伏電站提供的短路電流根據(jù)式（1)計算，當(dāng)光伏電站并 網(wǎng)點電壓低于0. 2pu時，不必考慮短路電流貢獻(xiàn)；當(dāng)光伏電站并網(wǎng)點電壓介于0. 2pu至1/ kpu之間時，采用恒電流源模型計算注入電流kpu;當(dāng)光伏電站網(wǎng)點電壓高于1/kpu時，采用 恒功率源模型計算注入電流，此時，電流值和并網(wǎng)點電壓成反比：
[0012]
[001引式中，Ipy為光伏電站注入電流；Up。。為光伏電站并網(wǎng)點電壓；
[0014] 第似種方法：得到實際低壓穿越曲線情況下，根據(jù)實際光伏電站低壓穿越能 力計算光伏電站注入的電流；在光伏電站能夠?qū)崿F(xiàn)零電壓穿越時，此情況下計算方法與第 (1)種方法的區(qū)別在于并網(wǎng)點電壓低于0.2PU也按恒電流源計算注入電流，即如式（2)所 示：
[0015]
[001引式中，Ipy為光伏電站注入電流；Up。。為光伏電站并網(wǎng)點電壓。
[0017]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述步驟3)具體為：得到光伏電站注入電流Ipy后再計 算分流至故障點的電流Ik2,并與步驟1)中計算得出的故障點電流值Ikl進(jìn)行同相位疊加， 得到故障點的總電流Ik，即得到含光伏電站的電力系統(tǒng)最大短路電流，其中Ik=Ikl+Ik2。
[0018] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：所述方法計算過程簡單、準(zhǔn)確，為含光 伏電站的電力系統(tǒng)的保護(hù)、整定等工作奠定了良好基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0019] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0020] 圖1為光伏逆變器的傳統(tǒng)控制框圖；
[0021] 圖2為光伏電站典型并網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖；
[0022] 圖3為電壓跌落不嚴(yán)重時光伏逆變器相電壓仿真圖；
[0023] 圖4為電壓跌落不嚴(yán)重時光伏逆變器相電流仿真圖；
[0024] 圖5為電壓跌落不嚴(yán)重時光伏逆變器有功功率、無功功率和視在功率仿真圖；
[0025] 圖6為電壓跌落嚴(yán)重時光伏逆變器相電壓仿真圖；
[0026] 圖7為電壓跌落嚴(yán)重時光伏逆變器相電流仿真圖；
[0027] 圖8為電壓跌落嚴(yán)重時光伏逆變器有功功率、無功功率和視在功率仿真圖；
[0028]圖9為含光伏電站的電力系統(tǒng)短路電流計算的算例；
[0029] 圖10為不考慮光伏電站時次暫態(tài)等值電路；
[0030] 圖11為僅考慮光伏電站時次暫態(tài)等值電路。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0032] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)W便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可W 采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可W在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的 情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0033] 本發(fā)明公開了一種含光伏電站的電力系統(tǒng)最大短路電流計算方法，具體分析及計 算步驟如下：
[0034] 傳統(tǒng)控制策略下光伏逆變器等值為恒電流源或恒功率源的理論分析：
[0035] 基于電網(wǎng)電壓定向的并網(wǎng)逆變器的控制結(jié)構(gòu)如圖1所示，控制系統(tǒng)由電壓外環(huán)和 電流內(nèi)環(huán)組成。電壓外環(huán)的作用是穩(wěn)定直流電壓，通過PI調(diào)節(jié)器控制實現(xiàn)。電壓外環(huán)PI 調(diào)節(jié)器輸出即為電流內(nèi)環(huán)有功電流的參考值id*，從而對逆變器輸出的有功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)， 電流內(nèi)環(huán)無功電流參考值iq*則根據(jù)電網(wǎng)需要給定，當(dāng)給定iq* = 0時，并網(wǎng)逆變器運行于 單位功率因數(shù)狀態(tài)，即僅向電網(wǎng)輸送有功功率。為了防止光伏逆變器電流越限，在電流內(nèi)環(huán) 往往會加入限幅模塊，幅值設(shè)置為額定電流的k倍（一般取1. 2~1. 5)。
[0036] 光伏電站的短路故障特性主要取決于逆變器的控制，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生=相短路嚴(yán) 重故障但并網(wǎng)點電壓跌落不嚴(yán)重時，電流未達(dá)到電流限值并且認(rèn)為短路前后福照沒有變 化，因此逆變器會按照故障前有功和無功參考值進(jìn)行控制，即功率保持不變，因此光伏電站 可W等值成恒功率源。當(dāng)電流達(dá)到電流限值時電壓外環(huán)控制被破壞，電流內(nèi)環(huán)控制電流不 超過給定的限值，即電流恒定不變，因此光伏電站可W等值成恒電流源。
[0037] 傳統(tǒng)控制策略下光伏逆變器等值為恒電流源或恒功率源的仿真分析：
[0038] 基