一种交流系统短路电流在线监测方法及监测装置制造方法及图纸

本申请提供交流系统短路电流在线监测方法及监测装置，用于监测电站交流母线处的短路电流。所述方法包括：检测所述电站的交流母线相电压或交流母线线电压并确定所述交流母线相电压有效值；确定所述电站交流母线连接的无功设备的无功功率总和；所述电站正常运行，当所述无功功率总和在第一时间周期的变化量超过第一无功功率阈值时，确定所述无功功率总和在第一时间周期的变化量与所述交流母线相电压有效值在第一时间周期的变化量；或者当所述电站交流母线连接的无功设备的无功功率在第二时间周期变化时，确定所述无功功率总和在第二时间周期的变化量与交流母线相电压有效值在第二时间周期的变化量；确定所述电站交流母线处的短路电流。线处的短路电流。线处的短路电流。

【技术实现步骤摘要】
一种交流系统短路电流在线监测方法及监测装置


[0001]本申请涉及柔性交流输电和直流输电
，具体涉及交流系统短路电流在线监测方法及装置。

技术介绍

[0002]交流系统短路电流通常通过短路试验来得到，作为校核电力系统设备容量的重要技术手段。随着电力系统运行方式的改变，交流系统短路电流可能发生变化，虽然可通过机电暂态仿真程序计算得到，但是准确性仍然需要实际测试进行验证。
[0003]交流系统短路电流在线监测可验证机电暂态仿真程序的准确性，为电力系统短路电流超标提供在线预警，同时可用于无功设备的控制算法优化控制参数。因此，交流系统短路电流在线监测对于电力系统安全运行具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种交流系统短路电流在线监测方法，用于监测电站交流母线处的短路电流，所述方法包括：检测所述电站的交流母线相电压或交流母线线电压并确定所述交流母线相电压有效值U
A
；确定所述电站交流母线连接的无功设备的无功功率总和Q
sum
；所述电站正常运行，当所述无功功率总和Q
sum
在第一时间周期的变化量超过第一无功功率阈值时，确定所述无功功率总和Q
sum
在第一时间周期的变化量dQ1与所述交流母线相电压有效值在第一时间周期的变化量dU
A1
；或者控制所述电站交流母线连接的无功设备的无功功率在第二时间周期变化，确定所述无功功率总和Q
sum
在第二时间周期的变化量dQ2与交流母线相电压有效值在第二时间周期的变化量dU
A2
；确定所述电站交流母线处的短路电流Isc；所述短路电流Isc计算公式为：
[0005]或
[0006]为交流系统等值电路的阻抗角，k为修正系数，其中，k在0.9～1.1之间取值。
[0007]根据一些实施例，所述电站包括换流站、变电站、风力电站、光伏电站、储能电站、水电站、发电厂或核电站的至少一种。
[0008]根据一些实施例，所述电站交流母线连接的无功设备包括与交流母线直接连接的无功设备和与交流母线通过变压器连接的无功设备；所述通过变压器连接的无功设备的无功功率折算到交流母线侧计入到所述无功功率总和内。
[0009]根据一些实施例，所述电站交流母线连接的无功设备包括电容器、交流滤波器、低抗、电网换相换流器、电压源换流器、静止无功补偿装置、静止无功发生器、静止同步补偿器、调相机、串补、光伏逆变器、风电变流器、储能系统、发电机、变压器的至少一种。
[0010]根据一些实施例，通过三相电路瞬时无功功率理论确定所述无功设备的无功功率，计算公式为：
[0011][0012]式中，u
A
、u
B
、u
C
为三相交流相电压瞬时值，i
A
、i
B
、i
C
为三相交流相电流瞬时值。
[0013]根据一些实施例，所述电容器的无功功率计算公式为：
[0014]式中，f为实测频率，f
N
为额定频率，U
A
为实测相电压有效值，U
AN
为额定相电压，Q
CAPN
为额定无功功率；所述交流滤波器的无功功率计算公式为：
[0015]式中，f为实测频率，f
N
为额定频率，U
A
为实测相电压有效值，U
AN
为额定相电压，Q
ACFN
为额定无功功率；所述低抗的无功功率计算公式为：
[0016]式中，f为实测频率，f
N
为额定频率，U
A
为实测相电压有效值，U
AN
为额定相电压，Q
REACTN
为额定无功功率；所述电网换相换流器的无功功率计算公式分为：对于整流侧，
[0017][0018][0019]对于逆变侧，
[0020][0021][0022]式中，α为触发角，γ为关断角，μ为换相角，I
d
为直流电流实测值，U
di0R
为整流侧实际空载直流母线电压，U
di0I
为逆变侧实际空载直流母线电压；上述公式中，以发出无功功率为正，吸收无功功率为负。
[0023]根据一些实施例，所述电站正常运行包括交流母线带电且所述电站无站外无功功率冲击引起的交流电压波动、无交流故障、无设备故障的至少一种。
[0024]根据一些实施例，所述控制所述电站交流母线连接的无功设备的无功功率在第二时间周期变化包括控制所述无功设备投切、或控制所述无功设备的无功功率阶跃变化、或控制所述无功设备的无功功率斜坡变化。
[0025]根据一些实施例，当所述无功设备为电容器、交流滤波器、低抗、变压器时，所述控制所述电站交流母线连接的无功设备的无功功率在第二时间周期变化为控制所述无功设备投切；当所述无功设备为电网换相换流器时，所述控制所述电站交流母线连接的无功设备的无功功率在第二时间周期变化为所述无功设备的无功功率阶跃变化，包括触发角阶
跃、关断角阶跃、直流电流阶跃和直流电压阶跃中的至少一种；当所述无功设备为电压源换流器、静止无功补偿装置、静止无功发生器、静止同步补偿器、调相机、串补、光伏逆变器、风电变流器、储能系统、发电机时，所述电站交流母线连接的无功设备的无功功率变化为所述无功设备的无功功率阶跃变化或斜坡变化。
[0026]根据一些实施例，所述交流系统等值电路的阻抗角通过交流系统机电暂态仿真模型进行等值，取值为常数，取值范围为75
°
～89
°
。
[0027]根据一些实施例，所述修正系数通过所述交流系统机电暂态仿真模型中所述电站交流母线处的短路电流Isc_sim计算得到，公式如下：
[0028]或
[0029]其中，为交流系统等值电路的阻抗角，dQ
1_sim
为所述交流系统机电暂态仿真模型中所述电站交流母线连接的无功设备的无功功率总和在第一时间周期的变化量，dU
A1_sim
为所述交流系统机电暂态仿真模型中所述交流母线相电压有效值在第一时间周期的变化量，dQ
2_sim
为所述交流系统机电暂态仿真模型中所述电站交流母线连接的无功设备的无功功率总和在第二时间周期的变化量，dU
A2_sim
为所述交流系统机电暂态仿真模型中所述交流母线相电压有效值在第二时间周期的变化量。
[0030]根据一些实施例，所述修正系数与所述交流系统等值电路的阻抗值有关，如果所述交流系统为无穷大系统，则所述修正系数取值为1；如果所述交流系统为35kV以上高电压等级的交流系统，则所述修正系数取值为1。
[0031]根据一些实施例，所述第一时间周期取值为0.01s
‑
100s，所述第二时间周期取值为0.01s
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交流系统短路电流在线监测方法，用于监测电站交流母线处的短路电流，所述方法包括：检测所述电站的交流母线相电压或交流母线线电压并确定所述交流母线相电压有效值U
A
；确定所述电站交流母线连接的无功设备的无功功率总和Q
sum
；所述电站正常运行，当所述无功功率总和Q
sum
在第一时间周期的变化量超过第一无功功率阈值时，确定所述无功功率总和Q
sum
在第一时间周期的变化量dQ1与所述交流母线相电压有效值在第一时间周期的变化量dU
A1
；或者控制所述电站交流母线连接的无功设备的无功功率在第二时间周期变化，确定所述无功功率总和Q
sum
在第二时间周期的变化量dQ2与交流母线相电压有效值在第二时间周期的变化量dU
A2
；确定所述电站交流母线处的短路电流Isc；所述短路电流Isc计算公式为：或或为交流系统等值电路的阻抗角，k为修正系数，其中，k在0.9～1.1之间取值。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电站包括换流站、变电站、风力电站、光伏电站、储能电站、水电站、发电厂或核电站的至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电站交流母线连接的无功设备包括与交流母线直接连接的无功设备和与交流母线通过变压器连接的无功设备；所述通过变压器连接的无功设备的无功功率折算到交流母线侧计入到所述无功功率总和内。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电站交流母线连接的无功设备包括电容器、交流滤波器、低抗、电网换相换流器、电压源换流器、静止无功补偿装置、静止无功发生器、静止同步补偿器、调相机、串补、光伏逆变器、风电变流器、储能系统、发电机、变压器的至少一种。5.根据权利要求4所述的方法，其中，通过三相电路瞬时无功功率理论确定所述无功设备的无功功率，计算公式为：式中，u
A
、u
B
、u
C
为三相交流相电压瞬时值，i
A
、i
B
、i
C
为三相交流相电流瞬时值。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述电容器的无功功率计算公式为：式中，f为实测频率，f
N
为额定频率，U
A
为实测相电压有效值，U
AN
为额定相电压，Q
CAPN
为额定无功功率；所述交流滤波器的无功功率计算公式为：
式中，f为实测频率，f
N
为额定频率，U
A
为实测相电压有效值，U
AN
为额定相电压，Q
ACFN
为额定无功功率；所述低抗的无功功率计算公式为：式中，f为实测频率，f
N
为额定频率，U
A
为实测相电压有效值，U
AN
为额定相电压，Q
REACTN
为额定无功功率；所述电网换相换流器的无功功率计算公式分为：对于整流侧，对于整流侧，对于逆变侧，对于逆变侧，式中，α为触发角，γ为关断角，μ为换相角，I
d
为直流电流实测值，U
di0R
为整流侧实际空载直流母线电压，U
di0I
为逆变侧实际空载直流母线电压；上述公式中以发出无功功率为正，吸收无功功率为负。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电站正常运行包括交流母线带电且所述电站无站外无功功率冲击引起的交流电压波动、无交流故障、无设备故障的至少一种。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制所述电站交流母线连接的无功设备的无功功率在第二时间周期变化包括控制所述无功设备投切、或控制所述无功设备的无功功率阶跃变化、或控制所述无功设备的无功功率斜坡变化。9.根据权利要求8所述的方法，其中，当所述无功设备为电容器、交流滤波器、低抗、变压器时，所述控制所述电站交流母线连接的无功设备的无功功率在第二时间周期变化为控制所述无功设备投切；当所述无功设备为电网换相换流器时，所述控制所述电站交流母线连接的无功设备的无功功率在第二时间周期变化为所述无功设备的无功功率阶跃变化，包括触发角阶跃、关断角阶跃、直流电流阶跃和直流电压阶跃中的至少一种；当所述无功设备为电压源换流器、静止无功补偿装置、静止无功发生器、静止同步补偿器、调相机、串补、光伏逆变...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢东斌，柏传军，李海英，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：