一种光伏接入电网后的短路电流影响因素分析方法技术

本发明专利技术公开了一种光伏接入电网后的短路电流影响因素分析方法，通过对有光伏接入的电网进行等值，得到电网等值模型，根据光伏低穿特性及电网等值模型，给出光伏接入位置与系统侧、故障侧短路电流的对比关系，从而评估光伏接入电网后对短路电流变化趋势的影响。本发明专利技术能够指导考虑光伏接入的有源电网的工程设计，降低光伏接入对电网短路电流及相关保护的影响，有利于实际工程应用。有利于实际工程应用。有利于实际工程应用。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏接入电网后的短路电流影响因素分析方法


[0001]本专利技术涉及短路电流分析方法，尤其涉及一种光伏接入电网后的短路电流影响因素分析方法。

技术介绍

[0002]随着国家“碳达峰、碳中和”和构建以能源为主体的新型电力系统的宏伟目标提出，分布式光伏能源开发利用上升到新高度，电网层面，全国已规划整县屋顶分布式光伏开发试点676个，电网有源化进程加快，由原有的纯负荷受端逐步发展为源荷储一体化的复杂电网，电网形态发生明显变化，对现有的电网控制保护及稳定运行等均提出了挑战。从光伏接入对有源电网保护方面考虑，当前电网主保护大部分为过流保护，分布式光伏大规模接入电网，势必会对故障情况下的电流分布产生影响，进而影响过流保护的选择性、灵敏性。差动保护在电网中的应用方面也有很多研究成果，以解决分布式电源接入后的有源电网保护问题。虽然差动保护有助于有源电网建设，但受建设成本等问题约束，基于站间光纤通信的电网差动保护难以大规模实现，而基于5G通信的差动保护对通信速率和可靠性要求较高。因此，未来一段时间内，有源电网将仍然以过流保护为主，但分布式电源接入对短路电流的影响及相关因素尚缺乏进一步研究。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术的目的是提供能够指导考虑光伏接入的有源电网的工程设计，降低光伏接入对电网短路电流及相关保护的影响的光伏接入电网后的短路电流影响因素分析方法。
[0004]技术方案：本专利技术的光伏接入电网后的短路电流影响因素分析方法，包括以下步骤：
[0005]步骤1，基于电力系统仿真软件以及对应的包含电网参数的基础数据，针对所要分析的电网，对选定电压等级的母线两侧电网进行等值，得到简化电网模型。
[0006]步骤2，根据步骤1中所得到的简化电网模型，进一步考虑光伏接入，其中光伏等值为电流源，光伏接入点距离系统侧的阻抗占光伏侧电网阻抗比值为k，k∈(0,1)，光伏等效注入系统的电流为
[0007]步骤3，针对电网侧c点发生的三相短路故障，计算得到光伏等效注入系统电流的相角的与电网模型各电气量的对应关系。
[0008]步骤4，根据步骤3所得到的中角度与电网模型各电气量对应关系的隐函数，结合电网一般情况进行简化，确定光伏接入电网后影响短路电流的主要因素k。
[0009]步骤5，针对主要影响因素k，绘制k与中角度的隐函数曲线
[0010]步骤6，针对步骤5所得到的隐函数曲线，得到对应的数据组，进一步得到短
路点注入电流系统侧短路电流
[0011]步骤7，基于步骤6，即可得到系统侧短路电流短路点注入电流与主要影响因素k的对应关系曲线，从而确定光伏接入位置k对短路电流的影响。
[0012]进一步，所述步骤(3)实现过程为：
[0013](31)考虑光伏低穿特性，光伏短路期间向电网注入无功功率，取短路期间光伏接入点电压和光伏注入电流间的相位对应关系为
[0014](32)根据以及电网模型，确定电网模型中的电压、电流的对应关系
[0015](33)按照对的实部、虚部分别进行分解。
[0016](34)对的实部、虚部进行联合求解，消除未知变量U，进而得到包含新能源注入电流中角度与电网模型各电气量对应关系的隐函数
[0017]进一步，所述步骤(4)实现过程为：
[0018](41)短路电流计算中一般可认为系统则等效电压恒定，且简化考虑，取等效电压标幺值为
[0019](42)实际高电压等级电网中，等效阻抗的R/X比很小，因此可认为系统侧等效阻抗幅值固定，角度δ1近似为90
°
，且对于指定的待分析的光伏侧电网，光伏侧电网等效阻抗的幅值Z2、角度δ2也认为维持不变。
[0020](43)基于隐函数考虑考虑均固定，进而确定可变量k为光伏接入电网后影响短路电流的主要因素。
[0021]有益效果：
[0022]通过对有光伏接入的电网进行等值，得到电网等值模型，根据光伏低穿特性及电网等值模型，给出光伏接入位置与系统侧、故障侧短路电流的对比关系，从而评估光伏接入电网后对短路电流变化趋势的影响。本专利技术能够指导考虑光伏接入的有源电网的工程设计，降低光伏接入对电网短路电流及相关保护的影响，有利于实际工程应用。
附图说明
[0023]图1是未考虑光伏接入的简化电网模型；
[0024]图2是不同k值情况下对应新能源注入电流相角的对照曲线；
[0025]图3是不同k值情况下对应系统测短路电流短路点注入电流的对照曲线。
具体实施方式
[0026]下面结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细描述。
[0027]步骤1，基于电力系统仿真软件以及对应的包含电网参数的基础数据，针对所要分析的电网，对选定电压等级的母线两侧电网进行等值，得到如图1所示的简化电网模型。
[0028]其中：
[0029]a点为选定的母线节点，其两侧电网分别定义为系统侧电网和光伏侧电网；
[0030]为系统侧的等效阻抗；
[0031]为光伏侧电网侧三相短路故障点c至a点的等效阻抗；
[0032]为系统侧等效电压及对应功角。
[0033]步骤2，根据步骤1中所得到的简化电网模型，进一步考虑光伏接入，其中光伏等值为电流源，光伏接入点距离系统侧的阻抗占电网侧阻抗比值为k，k∈(0,1)，光伏等效注入系统的电流为
[0034]步骤3，针对光伏侧电网c点发生的三相短路故障，计算得到光伏等效注入系统电流的相角的与电网模型各电气量的对应关系，其实现方法为：
[0035](31)考虑光伏低穿特性，光伏短路期间向电网注入无功功率，取短路期间光伏接入点电压和光伏注入电流间的相位对应关系为
[0036](32)根据以及电网模型，确定电网模型中的电压、电流的对应关系
[0037](33)按照对的实部、虚部分别进行分解。
[0038](34)对的实部、虚部进行联合求解，消除未知变量U，进而得到包含新能源注入电流中角度与电网模型各电气量对应关系的隐函数
[0039]步骤4，根据步骤3所得到的中角度与电网模型各电气量对应关系的隐函数，结合电网一般情况进行简化，确定光伏接入电网后影响短路电流的主要因素k：
[0040](41)短路电流计算中一般可认为系统则等效电压恒定，且简化考虑，取等效电压标幺值为
[0041](42)实际高电压等级电网中，等效阻抗的R/X比很小，因此可认为系统侧等效阻抗幅值固定，角度δ1近似为90
°
，且对于指定的待分析的光伏侧电网，光伏侧电网等效阻抗的幅值Z2、角度δ2也认为维持不变。
[0042](43)基于隐函数考虑考虑均固定，进而确定可变量k为光伏接入电网后影响短路电流的主要因素。
[0043]步骤5，针对主要影响因素k，绘制k与中角度的隐函数曲线：
[0044]步骤6，针对步骤5所得到的隐函数曲线，得到对应的数据组，进一步得到短...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏接入电网后的短路电流影响因素分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，基于电力系统仿真软件以及对应的包含电网参数的基础数据，针对所要分析的电网，对选定电压等级的母线两侧电网进行等值，得到简化电网模型；步骤2，根据步骤1中所得到的简化电网模型，进一步考虑光伏接入，其中光伏等值为电流源，光伏接入点距离系统侧的阻抗占光伏侧电网阻抗比值为k，k∈(0,1)，光伏等效注入系统的电流为其中为电流相位，I
s
为光伏注入系统的电流；步骤3，针对电网侧c点发生的三相短路故障，计算得到光伏等效注入系统电流的相角的与电网模型各电气量的对应关系；步骤4，根据步骤3所得到的中角度与电网模型各电气量对应关系的隐函数，结合电网一般情况进行简化，确定光伏接入电网后影响短路电流的k；步骤5，绘制k与中角度的隐函数曲线步骤6，针对步骤5所得到的隐函数曲线，得到对应的数据组，进一步得到短路点注入电流系统侧短路电流步骤7，基于步骤6，即可得到系统侧短路电流短路点注入电流与k的对应关系曲线，从而确定k对短路电流的影响。2.根据权利要求1所述的光伏接入电网后的短路电流影响因素分析方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王延纬，易杨，林建熙，杨诚，龙霏，苗璐，刘新苗，娄源媛，许琴，
申请(专利权)人：广东电网有限公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：