电网母线的断路器开断能力校验方法技术

本发明专利技术提供一种电网母线的断路器开断能力校验方法，包括以下步骤：计算不含新能源电站、柔性直流的电网的故障母线的基础短路电流；计算故障母线的短路电流直流分量衰减时间常数，并根据故障母线的短路电流直流分量衰减时间常数和故障母线的断路器的最短开断时间计算考虑直流分量后的断路器交流短路开断能力；计算电网中新能源电站所提供的短路电流；计算电网中柔性直流所提供的短路电流；根据考虑直流分量后的断路器交流短路开断能力、基础短路电流、电网中新能源电站所提供的短路电流、电网中柔性直流所提供的短路电流判断断路器的开断能力是否满足要求。本发明专利技术能够更加准确地判断出断路器的开断能力是否满足要求。确地判断出断路器的开断能力是否满足要求。确地判断出断路器的开断能力是否满足要求。

【技术实现步骤摘要】
电网母线的断路器开断能力校验方法


[0001]本专利技术涉及电网
，具体涉及一种电网母线的断路器开断能力校验方法。

技术介绍

[0002]我国将转型升级为以新能源为主体的新型电力系统，电网的短路电流控制将面临更大的挑战，一方面是包括风电场、光伏电站、柔性交直流设备等大量新型电力电子设备接入电网后，会以电流源的形式向电网提供短路电流；另一方面，由于我国清洁电源资源和负荷发展呈现不均衡的情况，需要建设更高电压等级的网架满足区域间电力交换的需求，而随着电压等级的不段提升，电网的电抗/电阻比值也持续增加，短路电流直流分量问题也将日益凸显。本专利技术应对上述新形势，提出一种考虑新能源电站、柔性直流并网和短路电流直流分量的断路器开断能力校验方法。
[0003]现有技术的缺陷和不足：目前各类型风电、光伏还是柔性直流输电，大部分都是通过全功率变换器并网，其向电网提供的短路电流特性与传统旋转发电机有较大差异。目前已有针对新能源厂站或柔性直流输电本体提供的短路电流的计算方法，一般需要进行详细的电磁暂态建模。对于直流分量的计算，《三相交流系统短路电流计算》(GB/T 15544.1
‑
2013)中给出了采用等效频率法计算短路电流非周期分量Idc的公式。
[0004]目前针对新能源厂站或柔性直流输电提供的短路电流的计算方法，一般都需要进行详细的电磁暂态建模，且只考虑本体注入的短路电流，未能与《三相交流系统短路电流计算》(GB/T 15544.1
‑
2013)中推荐的等效电压源计算方法有机结合，不利于快速判断电力系统中的变电站的助增作用，在规划、运行和工程使用中十分繁琐。另一方面，一般电网规划运行中仅考虑短路电流交流分量的计算，国标中也仅给出了短路电流非周期分量的计算方法，但也未能和交流即周期分量统筹考虑，指导判断断路器的综合开断能力是否满足要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决上述技术问题，提供了一种电网母线的断路器开断能力校验方法，综合考虑新型电力系统下多种因素对短路电流的影响，将新能源电站、柔性直流输电提供的短路电流叠加到传统网络的交流短路电流之上，使得所得到的短路电流更加真实准确，以故障母线的短路电流直流分量衰减时间常数来对断路器的开断能力进行衰减，使得所得到的断路器的开断能力更加真实准确，从而能够更加准确地判断出断路器的开断能力是否满足要求。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种电网母线的断路器开断能力校验方法，包括以下步骤：计算不含新能源电站、柔性直流的电网的故障母线的基础短路电流；计算所述故障母线的短路电流直流分量衰减时间常数，并根据所述故障母线的短路电流直流分量衰减时间常数和所述故障母线的断路器的最短开断时间计算考虑直流分量后的断路器交流短路开断能力；计算所述电网中新能源电站所提供的短路电流；计算所述电网中柔性直流所提供的短路电流；根据所述考虑直
流分量后的断路器交流短路开断能力、所述基础短路电流、所述电网中新能源电站所提供的短路电流、所述电网中柔性直流所提供的短路电流判断所述断路器的开断能力是否满足要求。
[0008]根据以下公式计算考虑直流分量后的断路器交流短路开断能力：
[0009][0010]其中，S
fR
为所述考虑直流分量后的断路器交流短路开断能力，S
fN
为所述断路器的额定开断能力，t
min
为所述断路器的最短开断时间，T
dcf.R
为所述故障母线的短路电流直流分量衰减时间常数，T
dcf.N
为所述断路器的额定直流分量衰减时间常数。
[0011]计算所述电网中新能源电站所提供的短路电流，具体包括：判断每个所述新能源电站是否经升压接入主电网；若某一新能源电站是经升压接入主电网，则以预设的注入电流作为该新能源电站所提供的短路电流；若某一新能源电站不是经升压接入主电网，则计算该新能源电站在所述断路器动作时刻的最大短路电流，并计算该新能源电站与短路点之间的阻抗和短路点系统阻抗，以及根据该新能源电站在所述断路器动作时刻的最大短路电流、该新能源电站与短路点之间的阻抗和短路点系统阻抗计算该新能源电站所提供的短路电流；将所述电网中所有新能源电站所提供的短路电流进行累加。
[0012]若某一新能源电站是经升压接入主电网，则该新能源电站所提供的短路电流为：
[0013][0014]其中，I
REi
表示第i个新能源电站所提供的短路电流，U
i
为第i个新能源电站的母线电压值，I
Ni
为第i个新能源电站的额定电流。
[0015]若某一新能源电站不是经升压接入主电网，则该新能源电站所提供的短路电流为：
[0016]I
REi
＝I
REi,max
×
X
sysi
/(X
sysi
+X
fi
)
[0017]其中，I
REi,max
为第i个新能源电站在所述断路器动作时刻的最大短路电流，X
fi
为第i个新能源电站与短路点之间的阻抗，X
sysi
为第i个新能源电站对应的短路点系统阻抗。
[0018]计算所述电网中柔性直流所提供的短路电流，具体包括：计算每个所述柔性直流在所述断路器动作时刻的最大短路电流；判断每个所述柔性直流在故障期间是否发出无功；若某一柔性直流在故障期间发出无功，则计算该柔性直流与短路点之间的阻抗和短路点系统阻抗，并根据该柔性直流在所述断路器动作时刻的最大短路电流、该柔性直流与短路点之间的阻抗和短路点系统阻抗计算该柔性直流所提供的短路电流；将所述电网中所有柔性直流所提供的短路电流进行累加。
[0019]若某一柔性直流在故障期间发出无功，则该柔性直流所提供的短路电流为：
[0020]I
VSCj
＝I
VSCj,max
×
X
sysj
/(X
sysj
+X
fj
)
[0021]其中，I
VSCj
表示第j个柔性直流所提供的短路电流，X
fj
为第j个柔性直流与短路点之间的阻抗，X
sysj
为第j个柔性直流对应的短路点系统阻抗。
[0022]根据所述考虑直流分量后的断路器交流短路开断能力、所述基础短路电流、所述电网中新能源电站所提供的短路电流、所述电网中柔性直流所提供的短路电流判断所述断路器的开断能力是否满足要求，具体包括：判断是否有S
Rf
＞I
f0
+∑I
REi
+∑I
VSCj
，其中，I
f0
为所述基础短路电流，∑I
REi
为所述电网中所有新能源电站所提供的短路电流的累加值，∑I
VSCj
为所述电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电网母线的断路器开断能力校验方法，其特征在于，包括以下步骤：计算不含新能源电站、柔性直流的电网的故障母线的基础短路电流；计算所述故障母线的短路电流直流分量衰减时间常数，并根据所述故障母线的短路电流直流分量衰减时间常数和所述故障母线的断路器的最短开断时间计算考虑直流分量后的断路器交流短路开断能力；计算所述电网中新能源电站所提供的短路电流；计算所述电网中柔性直流所提供的短路电流；根据所述考虑直流分量后的断路器交流短路开断能力、所述基础短路电流、所述电网中新能源电站所提供的短路电流、所述电网中柔性直流所提供的短路电流判断所述断路器的开断能力是否满足要求。2.根据权利要求1所述的电网母线的断路器开断能力校验方法，其特征在于，根据以下公式计算考虑直流分量后的断路器交流短路开断能力：其中，S
fR
为所述考虑直流分量后的断路器交流短路开断能力，S
fN
为所述断路器的额定开断能力，t
min
为所述断路器的最短开断时间，T
dcf.R
为所述故障母线的短路电流直流分量衰减时间常数，T
dcf.N
为所述断路器的额定直流分量衰减时间常数。3.根据权利要求2所述的电网母线的断路器开断能力校验方法，其特征在于，计算所述电网中新能源电站所提供的短路电流，具体包括：判断每个所述新能源电站是否经升压接入主电网；若某一新能源电站是经升压接入主电网，则以预设的注入电流作为该新能源电站所提供的短路电流；若某一新能源电站不是经升压接入主电网，则计算该新能源电站在所述断路器动作时刻的最大短路电流，并计算该新能源电站与短路点之间的阻抗和短路点系统阻抗，以及根据该新能源电站在所述断路器动作时刻的最大短路电流、该新能源电站与短路点之间的阻抗和短路点系统阻抗计算该新能源电站所提供的短路电流；将所述电网中所有新能源电站所提供的短路电流进行累加。4.根据权利要求3所述的电网母线的断路器开断能力校验方法，其特征在于，若某一新能源电站是经升压接入主电网，则该新能源电站所提供的短路电流为：其中，I
REi
表示第i个新能源电站所提供的短路电流，U
i
为第i个新能源电站的母线电压值，I
Ni
为第i个新能源电站的额定电流。5.根据权利要求4所述的电网母线的断路器开断能力校验方法，其特征在于，若某一新能源电站不是经升压接入主电网，则该新能源电站所提供的短路电流为：I
REi
＝I
REi,max
...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫娜，王喆，贾宏刚，严欢，王炜，曹强飞，王辉，徐逸清，孙义，卢山，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：