一种光伏逆变器等效正、负序故障阻抗推导方法技术

本发明专利技术公开了一种光伏逆变器等效正、负序故障阻抗推导方法，包括如下步骤：1）计算故障前光伏逆变器输出的稳态电压、电流值；2）根据故障穿越控制策略计算故障后光伏逆变器正、负序电流的指令值；3）基于光伏逆变器故障前后的电压、电流推导光伏逆变器的等效正、负序故障阻抗求解公式；4）将步骤1、步骤2的计算结果代入步骤3得到光伏逆变器等效正、负序故障阻抗的表达式。本发明专利技术推导的等效故障序阻抗克服了光伏逆变器目前没有等值电路的难题，为光伏接入电网后继电保护动作行为的分析研究提供了有效手段。

A derivation method of equivalent positive and negative sequence fault impedance of photovoltaic inverter

The invention discloses a derivation method of equivalent positive and negative sequence fault impedance of photovoltaic inverter, which includes the following steps: 1) calculating the steady-state voltage and current value of photovoltaic inverter output before fault; 2) calculating the command value of positive and negative sequence current of photovoltaic inverter after fault according to the fault crossing control strategy; 3) deriving the voltage and current of photovoltaic inverter before and after fault The results of step 1 and step 2 are substituted into step 3 to get the expression of the equivalent positive and negative sequence fault impedance. The equivalent fault sequence impedance derived by the invention overcomes the problem that there is no equivalent circuit for the photovoltaic inverter at present, and provides an effective means for the analysis and research of the action behavior of the relay protection after the photovoltaic is connected to the power grid.

【技术实现步骤摘要】
一种光伏逆变器等效正、负序故障阻抗推导方法
本专利技术涉及电力系统继电保护
，具体涉及一种光伏逆变器等效正、负序故障阻抗推导方法。
技术介绍
大力发展清洁能源是国家解决能源问题和环境问题的重要举措，近年来，我国以光伏、风电为代表的新能源得到了迅猛发展，新能源占比逐年增加。新能源发电是完全不同于传统同步发电机的一种发电形式，新能源的大规模接入给继电保护带来的影响越来越严峻。由于大量使用电力电子设备，新能源并网系统具有很强的非线性特征，找不到类似于同步发电机“恒定电势+阻抗”的等值电路，传统电网故障分析方法不再适用，给继电保护的分析带来了巨大的困难。目前光伏发电暂态特性的研究主要集中在短路电流特性上，但基于短路电流来研究光伏接入对继电保护影响具有较大的局限性，当涉及到一些动作特性较复杂的继电保护时，只能通过仿真建模的方法来观察光伏发电系统的故障暂态特征及保护的动作性能，但仿真建模难以覆盖所有的故障情况，而且缺乏理论支撑的仿真分析也不具有说服力。正、负序故障分量网络是继电保护原理分析常用的手段，但一直以来受限于光伏逆变器给不出等效正、负序故障阻抗的表达式，光伏并网系统中继电保护的动作特性并不明朗，因此有必要提出一种光伏逆变器等效故障序阻抗的推导方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对光伏逆变器找不到等值电路继电保护动作特性分析难以开展的问题，提出一种光伏逆变器等效故障序阻抗推导方法。为了达到上述目的，本专利技术的解决方案是：一种光伏逆变器等效正、负序故障阻抗推导方法，其特征在于包括如下步骤：基于光伏逆变器故障前后的电压、电流推导光伏逆变器的等效正、负序故障阻抗求解公式；将故障前光伏逆变器输出的稳态电压、电流值、根据光伏逆变器故障穿越控制策略计算到的故障后光伏逆变器正、负序电流的指令值，代入求解公式得到光伏逆变器等效故障序阻抗的表达式。进一步的，所述故障前光伏逆变器输出的稳态电压、电流值表达式为：其中，为故障前光伏逆变器输出电压标幺值；为故障前光伏逆变器输出电流标幺值；P|0|为故障前光伏逆变器输出有功功率标幺值。进一步的，所述光伏逆变器故障控制策略包括无功功率输出控制和负序电流输出控制，无功功率输出表达式如下：其中，K为光伏逆变器输出的无功功率；Ug为光伏逆变器并网点电压。故障后负序电流输出表达式如下：其中，i+*、i-*分别为故障后逆变器正、负序电流指令值；u+、u-分别为故障后逆变器出口正、负序电压；为i+*的共轭；ρ为逆变器负序控制目标，可取0、1、-1，0代表抑制负序电流，1代表抑制无功功率二倍频振荡，-1代表抑制有功功率二倍频振荡。进一步的，所述故障后光伏逆变器正、负序电流指令值的表达式如下：当Ug＞0.9，时：当Ug＞0.9，时：当Ug≤0.9，时：当Ug≤0.9，时：其中，Ilimit为光伏逆变器PI控制器电流限幅值，j为虚数单位，P|0|为故障前光伏逆变器输出有功功率。进一步的，所述光伏逆变器等效正、负序故障阻抗求解公式为：其中，分别为光伏逆变器的等效正、负序故障阻抗，u+、u-分别为故障后逆变器出口正、负序电压；i+、i-分别为故障后逆变器出口正、负序电流，为故障前光伏逆变器输出电压；为故障前光伏逆变器输出电流。进一步的，所述光伏逆变器等效正、负序故障阻抗的解析表达式为：当Ug＞0.9，时：当Ug＞0.9，时：当Ug≤0.9，时：当Ug≤0.9，时：本专利技术的有益效果是：从故障时光伏逆变器的输出电压、电流特性出发，反推得到光逆变器的等效正、负序故障阻抗，克服了光伏逆变器找不到等值电路的难题，利用所推导的等效正、负序故障阻抗，可以构建光伏并网系统的正、负序故障分量等值电路，利用该等值电路可以对继电保护的动作特性进行分析研究，为光伏接入电网后继电保护的适应性及保护新方案的研究提供了分析手段。附图说明图1是本专利技术一种光伏逆变器等效正、负序故障阻抗推导方法的流程图。图2是本专利技术一种光伏逆变器等效正、负序故障阻抗推导方法的应用场景。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本专利技术技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。实施例1：如图1所示，一种光伏逆变器等效正、负序故障阻抗推导方法，包括如下步骤：步骤1、计算故障前光伏逆变器输出的稳态电压、电流值；步骤2、根据故障穿越控制策略计算故障后光伏逆变器正、负序电流的指令值；步骤3、基于光伏逆变器故障前后的电压、电流推导光伏逆变器的等效故障序阻抗求解公式；步骤4、将步骤1、步骤2的计算结果代入步骤3得到光伏逆变器等效故障序阻抗的表达式。步骤1中，故障前光伏逆变器输出的稳态电压、电流值表达式为：其中，为故障前光伏逆变器输出电压标幺值；为故障前光伏逆变器输出电流标幺值；P|0|为故障前光伏逆变器输出有功功率标幺值。本专利技术中涉及的所有参数都是标幺值。步骤2中，光伏逆变器故障控制策略包括无功功率输出控制和负序电流输出控制，无功功率输出表达式如下：其中，K为光伏逆变器输出的无功功率；Ug为光伏逆变器并网点电压。故障后负序电流输出表达式如下：其中，i+*、i-*分别为故障后逆变器正、负序电流指令值；u+、u-分别为故障后逆变器出口正、负序电压；为i+*的共轭；ρ为逆变器负序控制目标，可取0、1、-1，0代表抑制负序电流，1代表抑制无功功率二倍频振荡，-1代表抑制有功功率二倍频振荡。步骤2中，故障后光伏逆变器正、负序电流指令值的计算计及了PI控制器的限幅特性，故障后光伏逆变器正、负序电流指令值的表达式如下：当Ug＞0.9，当Ug＞0.9，时：当Ug≤0.9，时：当Ug≤0.9，时：其中，Ilimit为光伏逆变器PI控制器电流限幅值，j为虚数单位，P|0|为故障前光伏逆变器输出有功功率。步骤3中，光伏逆变器等效正、负序故障阻抗求解公式为：其中，分别为光伏逆变器的等效正、负序故障阻抗，u+、u-分别为故障后逆变器出口正、负序电压；i+、i-分别为故障后逆变器出口正、负序电流，为故障前光伏逆变器输出电压；为故障前光伏逆变器输出电流。步骤4中，光伏逆变器等效正、负序故障阻抗的解析表达式为：当Ug＞0.9，时：当Ug＞0.9，时：当Ug≤0.9，时：当Ug≤0.9，时：图2为本专利技术一种光伏逆变器等效故障序阻抗推导方法的应用场景，图2(a)为典型的光伏发电并网系统图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏逆变器等效正、负序故障阻抗推导方法，其特征在于包括如下步骤：/n基于光伏逆变器故障前后的电压、电流推导光伏逆变器的等效正、负序故障阻抗求解公式；/n将故障前光伏逆变器输出的稳态电压、电流值、根据光伏逆变器故障穿越控制策略计算到的故障后光伏逆变器正、负序电流的指令值，代入求解公式得到光伏逆变器等效故障序阻抗的表达式。/n

【技术特征摘要】
1.一种光伏逆变器等效正、负序故障阻抗推导方法，其特征在于包括如下步骤：
基于光伏逆变器故障前后的电压、电流推导光伏逆变器的等效正、负序故障阻抗求解公式；
将故障前光伏逆变器输出的稳态电压、电流值、根据光伏逆变器故障穿越控制策略计算到的故障后光伏逆变器正、负序电流的指令值，代入求解公式得到光伏逆变器等效故障序阻抗的表达式。


2.如权利要求1所述的一种光伏逆变器等效正、负序故障阻抗推导方法，其特征在于：所述故障前光伏逆变器输出的稳态电压、电流值表达式为：



其中，为故障前光伏逆变器输出电压标幺值；为故障前光伏逆变器输出电流标幺值；P|0|为故障前光伏逆变器输出有功功率标幺值。


3.如权利要求1所述的一种光伏逆变器等效正、负序故障阻抗推导方法，其特征在于：所述光伏逆变器故障控制策略包括无功功率输出控制和负序电流输出控制，无功功率输出表达式如下：



其中，K为光伏逆变器输出的无功功率；Ug为光伏逆变器并网点电压。
故障后负序电流输出表达式如下：



其中，分别为故障后逆变器正、负序电流指令值；u+、u-分别为故障后逆变器出口正、负序电压；为的共轭；ρ为逆变器负序控制目标。


4.如权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄涛，赵青春，谢华，陆金凤，王玉龙，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32