一种考虑新能源低压穿越影响的短路电流计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电力系统技术领域，公开了一种考虑新能源低压穿越影响的短路电流计算方法及装置。本发明专利技术令目标电网中各新能源的初值为零，通过短路电流工程计算筛选出明显不进入低压穿越的新能源；令各新能源的初值为对应的极限值后进行短路电流工程计算，筛选出可能不进入低压穿越的新能源，并进一步从中筛选出不进入低压穿越的新能源；最后将筛选出的所有不进入低压穿越的新能源提供的无功电流取值为恒为零，对其余新能源提供的无功电流初值取对应的极限值，进行短路节点电流及各节点电压的迭代计算直至满足收敛条件，得到目标短路电流。本发明专利技术在计算短路电流时考虑了新能源低压穿越的影响，能够有效提高短路电流计算结果的精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑新能源低压穿越影响的短路电流计算方法及装置


[0001]本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种考虑新能源低压穿越影响的短路电流计算方法及装置。

技术介绍

[0002]在电力系统和电气装置的设计和运行中，短路计算是解决一系列技术问题所不可缺少的基本计算，电气装置的电动力稳定度、热稳定度和断流能力的校验都需要以短路计算的结果作为依据。
[0003]在现有技术中，常用的短路电流计算方法仅考虑同步发电机、输电网络以及负荷，其中将同步发电机考虑为恒定电流源和导纳的并联组合，将输电网络考虑为电阻和电抗的组合，将负荷考虑为接地支路并用恒定阻抗表示。当电力系统处于正常运行状态时，基于该方法的电力系统的节点方程可以表示为：
[0004]YV＝I,
[0005]式中，Y为节点导纳矩阵，V为节点电压向量，I为节点注入电流向量，，中只有发电机端节点的电流不为零，其余节点的电流全部为零。
[0006]电力系统的节点方程可以变换为：
[0007]V＝ZI
[0008]式中，Z为节点阻抗矩阵，其为节点导纳矩阵的逆矩阵，可以从节点导纳矩阵求得，Z＝Y
‑1。
[0009]假设系统中的节点f发生直接接地短路，相当于在节点f增加了一个注入电流i
f
，因为故障前后同步发电机的恒定电流源注入电流不变，因此短路后网络的节点方程为：
[0010]V'＝ZI+ZI
f
＝V+ZI
f
,
[0011]式中，I
f
为短路故障前后节点f注入电流的变化值向量，仅有节点f处的值不为零，其余数值全部为零。
[0012]短路后，节点f的电压变为0，因此，上式中的电压方程可以表示为：
[0013]0＝v
f
+z
ff
i
f
[0014]则节点f的短路电流为：
[0015][0016]式中，v
f
为节点f在短路前的电压，Z
ff
为节点阻抗矩阵Z中的元素，表示节点f的自阻抗。
[0017]上述所有电压、电流、导纳或阻抗值均为复数。节点f的短路电流求出后，网络中其余节点的电压可用上述短路后网络的节点方程求得。在短路电流工程计算中，新能源机组如光伏、风机等为支撑电网电压从而提供无功电流，因此新能源机组对计算结果的影响不容忽视。在短路电流工程计算中，通常将新能源等效为受控电流源，即新能源提供的无功电流大小与其并网点电压大小有关。
[0018]由于新能源等效为受控电流源，短路节点电流与各节点电压的关系表达式需要迭代计算，一般的迭代计算方法为：给定新能源电流初值，计算短路节点短路电流及新能源并网点电压，根据电压更新新能源电流，返回该短路节点电流与各节点电压的关系表达式，不断迭代计算直至两次计算的各节点电压差值小于一定阈值。
[0019]对于采取低压穿越控制策略的新能源，如双馈风机等，仅在并网点电压低于一定阈值时才提供无功电流，并网点电压高于阈值时不提供无功电流以确保最大出力。考虑到新能源机组的并网点电压除了受到短路节点位置和同步机组影响外，还受到其他新能源机组贡献电流大小的影响，迭代算法中的初值选取以及新能源是否满足低压穿越条件的判断值得研究。
[0020]上述的迭代计算方法未考虑“采取低压穿越控制策略的新能源仅在并网点电压低于一定阈值时才提供无功电流”这一条件，其在取初值后直接进行迭代计算，每轮迭代计算中，各新能源根据其电压幅值判断是否进入或退出低压穿越并计算其提供的无功电流。这种计算方法对于并网点电压接近该阈值的新能源，很容易因相邻两轮迭代计算中低压穿越状态在进入和退出之间反复跳跃而导致计算结果不收敛。
[0021]因此，对于考虑新能源低压穿越的大电网短路电流工程计算，现有短路电流的迭代算法容易存在失误，已不能适用。

技术实现思路

[0022]本专利技术提供了一种考虑新能源低压穿越影响的短路电流计算方法及装置，解决了现有短路电流的迭代计算方法未能考虑新能源低压穿越的影响而导致计算结果不够精确的技术问题。
[0023]本专利技术第一方面提供一种考虑新能源低压穿越影响的短路电流计算方法，包括：
[0024]步骤S1，令目标电网中各新能源的初值为零，计算短路节点电流及各节点电压，根据得到的计算结果将并网点电压大于低压穿越阈值的新能源标记为不进入低压穿越的新能源，得到第一新能源集合；
[0025]步骤S2，令目标电网中各新能源的初值为对应的极限值且设定为恒无功电流控制策略，计算短路节点电流及各节点电压，根据得到的计算结果将并网点电压大于所述低压穿越阈值的新能源标记为可能不进入低压穿越的新能源，并按照并网点电压由大到小的顺序排序，得到第二新能源集合；
[0026]步骤S3，从所述第二新能源集合中的各新能源筛选出不进入低压穿越的新能源，
包括：步骤S3.1，令所述第一新能源集合的各新能源以及所述第二新能源集合中的前x个新能源所提供的无功电流皆是恒为零；其中x的初始值为1；步骤S3.2，对目标电网中的剩余新能源所提供的无功电流初值取对应的极限值，进行短路节点电流及各节点电压的迭代计算直至满足收敛条件；步骤S3.3，若收敛时对应的计算结果中存在当前并网点电压大于所述低压穿越阈值的新能源，令x＝x+1并返回步骤S3.1直至x的更新值等于第二新能源集合的新能源总数，否则将当前所述第二新能源集合中无功电流恒为零的所有新能源标记为不进入低压穿越的新能源，相应更新所述第一新能源集合；
[0027]步骤S4，令更新后的第一标记集合中的各新能源提供的无功电流恒为零，对目标电网的剩余新能源提供的无功电流初值取对应的极限值，进行短路节点电流及各节点电压的迭代计算直至满足收敛条件，将收敛时对应计算结果中的短路电流作为目标短路电流。
[0028]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述步骤S3和所述步骤S4中，进行短路节点电流及各节点电压的迭代计算直至满足收敛条件，包括：
[0029]步骤S10，计算短路节点电流及各节点电压；
[0030]步骤S20，判断所得到的计算结果是否满足收敛条件，如果收敛转入步骤S40，如果不收敛转入步骤S30；所述收敛条件为相邻两轮计算的各节点电压差值均小于电压差阈值；
[0031]步骤S30，根据计算得到的各剩余新能源的并网点电压修正对应提供的无功电流并转入步骤S10；
[0032]步骤S40，输出当前的计算结果。
[0033]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，各步骤中计算短路节点电流及各节点电压时，按照下式进行计算：
[0034][0035]式中，I
f
为短路故障前后节点f注入电流的变化值向量，I1,I2,...,I
n
分别为第1,2,...,n个新能源提供的无功电流，Z
1f
,Z
2f
,...,Z
nf
分别为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑新能源低压穿越影响的短路电流计算方法，其特征在于，包括：步骤S1，令目标电网中各新能源的初值为零，计算短路节点电流及各节点电压，根据得到的计算结果将并网点电压大于低压穿越阈值的新能源标记为不进入低压穿越的新能源，得到第一新能源集合；步骤S2，令目标电网中各新能源的初值为对应的极限值且设定为恒无功电流控制策略，计算短路节点电流及各节点电压，根据得到的计算结果将并网点电压大于所述低压穿越阈值的新能源标记为可能不进入低压穿越的新能源，并按照并网点电压由大到小的顺序排序，得到第二新能源集合；步骤S3，从所述第二新能源集合中的各新能源筛选出不进入低压穿越的新能源，包括：步骤S3.1，令所述第一新能源集合的各新能源以及所述第二新能源集合中的前x个新能源所提供的无功电流皆是恒为零；其中x的初始值为1；步骤S3.2，对目标电网中的剩余新能源所提供的无功电流初值取对应的极限值，进行短路节点电流及各节点电压的迭代计算直至满足收敛条件；步骤S3.3，若收敛时对应的计算结果中存在当前并网点电压大于所述低压穿越阈值的新能源，令x＝x+1并返回步骤S3.1直至x的更新值等于第二新能源集合的新能源总数，否则将当前所述第二新能源集合中无功电流恒为零的所有新能源标记为不进入低压穿越的新能源，相应更新所述第一新能源集合；步骤S4，令更新后的第一标记集合中的各新能源提供的无功电流恒为零，对目标电网的剩余新能源提供的无功电流初值取对应的极限值，进行短路节点电流及各节点电压的迭代计算直至满足收敛条件，将收敛时对应计算结果中的短路电流作为目标短路电流。2.根据权利要求1所述的考虑新能源低压穿越影响的短路电流计算方法，其特征在于，所述步骤S3和所述步骤S4中，进行短路节点电流及各节点电压的迭代计算直至满足收敛条件，包括：步骤S10，计算短路节点电流及各节点电压；步骤S20，判断所得到的计算结果是否满足收敛条件，如果收敛转入步骤S40，如果不收敛转入步骤S30；所述收敛条件为相邻两轮计算的各节点电压差值均小于电压差阈值；步骤S30，根据计算得到的各剩余新能源的并网点电压修正对应提供的无功电流并转入步骤S10；步骤S40，输出当前的计算结果。3.根据权利要求2所述的考虑新能源低压穿越影响的短路电流计算方法，其特征在于，各步骤中计算短路节点电流及各节点电压时，按照下式进行计算：式中，I
f
为短路故障前后节点f注入电流的变化值向量，I1,I2,...,I
n
分别为第1,2,...,n个新能源提供的无功电流，Z
1f
,Z
2f
,...,Z
nf
分别为第1,2,...,n个新能源与短路节点间的转移阻抗，v
f
为节点f在短路前的电压，Z
ff
为节点f的自阻抗，V
i
为节点i的电压，Z
1i
,Z
2i
,...,Z
ni
分别为第1,2,...,n个新能源与节点i间的转移阻抗。
4.根据权利要求2所述的考虑新能源低压穿越影响的短路电流计算方法，其特征在于，所述方法还包括：设置所述低压穿越阈值为0.9p.u.；设置所述电压差阈值为0.001p.u.；和/或，设置各新能源的极限值为对应额定电流的1.2倍。5.一种考虑新能源低压穿越影响的短路电流计算装置，其特征在于，包括：第一筛选模块，用于令目标电网中各新能源的初值为零，计算短路节点电流及各节点电压，根据得到的计算结果将并网点电压大于低压穿越阈值的新能源标记为不进入低压穿越的新能源，得到第一新能源集合；第二筛选模块，用于令目标电网中各新能...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏寅生，涂思嘉，徐光虎，赵利刚，姚海成，毛振宇，黄冠标，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：