【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及以新能源为主体的新型电力系统交流线路故障分析的，尤其涉及计及控制的海上风电柔直送出系统故障量计算方法及装置。
技术介绍
1、新能源开发和利用技术研究迎来了新的发展热潮，海上风电相对于陆上风电具有风速稳定、发电时间长且对环境影响小的优势，发展势头迅猛。现有的海上风电工程实际输电方式主要有两种类型：高压交流输电(hvac)和高压直流输电(hvdc)；其中，hvac架构简单，建设成本低，但随着海缆长度的增加线路损耗和无功补偿成本过高，因此适用于近距离且规模较小的场景；hvdc线路损耗小，更适用于远距离大规模风能传输。
2、由于海上风电柔直送出线路一侧为风电场，一侧为换流站，均是电力电子设备，其控制策略会直接影响故障下的等值暂态电压和等值暂态阻抗，因此，海上风电柔直送出线路交流故障下的短路电流无法用常规同步发电的等值暂态电压源串联等值暂态阻抗的方法计算。当海上风电柔直送出线路发生交流故障时，目前缺乏有效的定量故障分析手段，无法准确计算故障电流。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，提出计及控制的海上风电柔直送出系统故障量计算方法及装置，从而解决了海上风电柔直送出等双端弱馈电源联络线场景下的定量故障分析难题。
2、第一方面，本专利技术提供了计及控制的海上风电柔直送出系统故障量计算方法，包括：
3、当海上风电柔直送出线路发生不对称故障时，分别获取风电场变压器和mmc侧换流变对应的等值电感和等值电阻；
4、根据
5、根据所述复合序网图和所述电路参数，列写第一电路方程和第二电路方程，利用最小二乘法，求解风电场并网点负序电压幅值、正序电压幅值、相位和mmc并网点正序电压相位4个未知量，并根据复合序网图关系和求解出的未知量，获取故障点各序分量电压和电流，以及mmc故障支路各序分量电流，根据相序变换，得到对应故障的电压相分量和电流相分量。
6、进一步，考虑海上风电柔直送出系统风电场和柔直送端不对称故障控制策略，包括：
7、通过压控电流源反映风电场网侧换流器输出电流响应并网点电压变化；其中，所述压控电流源是根据i+wf是受u+pcc控制的函数，以及i-wf是受u-pcc控制的函数表示的；
8、通过压控电压源反映送端mmc侧根据负序电压分量动态调整正序电压参考值；其中，所述压控电压源是根据u+mmc是受u-mmc控制的函数表示的；
9、所述海上风电柔直送出系统风电场和柔直送端不对称故障控制策略表示为：
10、
11、其中，+、-分别代表正序分量和负序分量；iwf、upcc和ummc分别为风电场并网点输出电流、风电场并网点电压和mmc换流站并网点电压；imax为限流最大值；in为额定电流；k+、k-和k均为比例系数。
12、本专利技术采用对发生故障的海上风电柔直送出系统建立在不对称故障场景下具有基于海上风电柔直送出系统的风电场等值模型和mmc换流站联络线故障性质的复合序网图，能够模拟出真实的海上风电柔直送出线路故障场景，以便对海上风电柔直送出系统的故障情况进行定量分析，从而能够充分计及风电场换流器和mmc换流站对海上风电柔直送出系统的影响，获取到准确的序分量，能够定量分析交流侧不对称故障稳态特性。
13、进一步，根据所述复合序网图，获取电路参数，包括：
14、根据所述复合序网图，获取故障点至风电场的第一线路阻抗zline1和所述第一线路对地容抗zc1，以及所述故障点至所述mmc换流站的第二线路阻抗zline2和第二线路对地容抗zc2为已知的电路参数。
15、本专利技术通过获故障点至风电场的第一线路阻抗和所述第一线路对地容抗，考虑到了风电场换流器本身对并网点电压控制策略的同时，还通过采用mmc换流站的第二线路阻抗和第二线路对地容抗为已知参数，建立对应的第二电路方程，能够计及mmc换流站对电压的动态调整策略，从而能够获取到准确的序分量。
16、进一步，所述第一电路方程和所述第二电路方程可以分别表示为：
17、
18、其中，+、-和0分别代表正序分量、负序分量和零序分量；和分别对应的中间变量；ztwf和ztmmc分别为风电场并网点主变阻抗和风电场并网点隔离变阻抗；uf为故障点各序分量电压，if为故障支路各序分量电流；rf为过渡电阻；zc1和zc2分别为故障点至风电场的线路阻抗和故障点至mmc换流站的线路对地容抗；iwf、upcc和ummc分别为风电场并网点输出电流、风电场并网点电压和mmc换流站并网点电压；zwf、zl和zline2分别为风电场并网点至线路阻抗各序分量、并联高抗各序分量、故障点至mmc线路阻抗各序分量。
19、进一步，所述利用最小二乘法，求解风电场并网点负序电压幅值、正序电压幅值、相位和mmc并网点正序电压相位4个未知量，包括：
20、以风电场并网点负序电压幅值、风电场并网点正序电压幅值、风电场并网点正序电压相位和mmc并网点正序电压相位为4个未知参数，利用最小二乘法对所述第一电路方程和所述第二电路方程进行求解。
21、优选地，所述根据复合序网图关系和求解出的未知量，获取故障点各序分量电压和电流：
22、
23、其中，+、-和0分别代表正序分量、负序分量和零序分量；uf为故障点各序分量电压，if为故障支路各序分量电流。
24、优选地，所述mmc故障支路各序分量电流可以表示为：
25、
26、其中，+、-和0分别代表正序分量、负序分量和零序分量；和分别对应的中间变量；ztmmc为风电场并网点隔离变阻抗；ummc为mmc换流站流经并网点的mmc各序电压分量；zl和zline2分别为风电场并网点的并联高抗各序分量和故障点至mmc线路阻抗各序分量；zc2为故障点至mmc换流站的线路对地容抗。
27、优选地，所述相序变换可以表示为：
28、
29、其中，α＝ej120°，ia、ib和ic为三相的电气序分量，i0、i+和i-分别为零序、正序、负序电流。
30、优选地，所述风电场变压器和mmc侧换流变等值阻抗ztwf、ztmmc可以分别表示为：
31、
32、其中，x″pu_mmc、x″pu_wf分别为mmc换流变、风电场变压器绕组漏抗标幺值，unh_mmc、unh_wf分别为mmc换流变、风电场变压器高压侧额定电压，f为工频，sn_mmc、sn_wf分别为mmc换流变、风电场变压器额定容量，rpu_mmc、rpu_wf分别为mmc换流变、风电场变压器铜损标幺值。
33、第二方面，本专利技术提供了计及控制的海上风电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.计及控制的海上风电柔直送出系统故障量计算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的海上风电柔直送出系统故障量计算方法，其特征在于，所述考虑海上风电柔直送出系统风电场和柔直送端不对称故障控制策略，包括：
3.如权利要求1所述的海上风电柔直送出系统故障量计算方法，其特征在于，所述根据所述复合序网图，获取电路参数，包括：
4.如权利要求1所述的海上风电柔直送出系统故障量计算方法，其特征在于，所述第一电路方程和所述第二电路方程可以分别表示为：
5.如权利要求1所述的海上风电柔直送出系统故障量计算方法，其特征在于，所述利用最小二乘法，求解风电场并网点负序电压幅值、正序电压幅值、相位和MMC并网点正序电压相位4个未知量，包括：
6.如权利要求1所述的海上风电柔直送出系统故障量计算方法，其特征在于，所述根据复合序网图关系和求解出的未知量，获取故障点各序分量电压和电流：
7.如权利要求4所述的海上风电柔直送出系统故障量计算方法，其特征在于，所述MMC故障支路各序分量电流可以表示为：
8.如权利要求1所述
9.计及控制的海上风电柔直送出系统故障量计算装置，其特征在于，包括：等值单元、复合序网图生成单元和电气相分量计算单元；其中，
...【技术特征摘要】
1.计及控制的海上风电柔直送出系统故障量计算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的海上风电柔直送出系统故障量计算方法，其特征在于，所述考虑海上风电柔直送出系统风电场和柔直送端不对称故障控制策略，包括：
3.如权利要求1所述的海上风电柔直送出系统故障量计算方法，其特征在于，所述根据所述复合序网图，获取电路参数，包括：
4.如权利要求1所述的海上风电柔直送出系统故障量计算方法，其特征在于，所述第一电路方程和所述第二电路方程可以分别表示为：
5.如权利要求1所述的海上风电柔直送出系统故障量计算方法，其特征在于，所述利用最小二乘法，求解风电场并网点...
【专利技术属性】
技术研发人员：屠卿瑞，刘玮，张智锐，温涛，王峰，焦邵麟，刘琨，袁亮荣，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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