【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统，具体是一种基于光伏系统特性的配电网短路电流计算模型。
技术介绍
1、配电网近年来面临着不断增长的多样性负荷和分布式电源的快速发展，这对配网的短路电流产生了显著的影响。特别是在分布式电源方面，全球各国都在追求能源生产的清洁化，逐渐将清洁能源与传统石化能源替代起来。在我国，可再生能源正在加速发展，电力供应正在从“集中式”向“集中式和分布式并举”转变。逐年增长的分布式电源接入将对配电网的安全稳定运行产生重要影响：配网从单一电源网络变为多电源网络，这将改变配网的正常运行状况和非正常运行状况，影响潮流分布，并需要充分考虑分布式电源注入的短路电流影响。
技术实现思路
1、本专利技术为克服现有技术中当配网系统短路故障发生时，分布式光伏电源会向短路点提供一定的故障电流，而分布式光伏系统由于其自身特性也会向故障点反馈一定的电流，进而使得配电网的短路电流水平会发生一定程度的变化，从而影响继电保护的整定与计算的问题，针对光伏系统短路电流分析时不同场景对于仿真精度、计算速度等方面的差异需求，本专利技术适用于精确仿真分析、小规模配网系统仿真分析和大规模配网系统工程计算的光伏系统短路电流计算模型。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
3、一种基于光伏系统特性的配电网短路电流计算模型，包括：光伏阵列和器件级光伏逆变器；
4、器件级光伏逆变器包括控制电路，控制电路采用最大功率点跟踪mppt和低电压穿越lvrt联合控制，其中，lvrt控
5、器件级光伏逆变器包括主电路，主电路包括三相逆变电路和输出滤波电路；
6、光伏阵列和器件级光伏逆变器构成光伏系统器件级短路瞬态模型。
7、进一步的，控制电路具体包括：锁相环及检测量矢量变换、mppt控制、lvrt控制、电流环、矢量逆变换和spwm调制；
8、锁相环及检测信号矢量变换用于得到并网电压采样信号的正、负序分量相位和相应的矢量；
9、mppt控制用于使输出电压始终向最大功率点靠近；
10、lvrt控制用于实现光伏逆变器在短路故障时的低电压穿越功能；
11、电流环用于控制电感电流的正序和负序分量跟随相应的电流指令值，实现光伏逆变器输出准确的有功电流和无功电流；还用产生光伏逆变器输出电压的调制指令信号；
12、spwm调制用于将输出电压的调制指令信号与载波相比较，产生对应的光伏逆变器各开关器件的控制信号。
13、进一步的，在进行小规模配电网短路电流分析时，将主电路的拓扑简化为等效的可控电流源或功率源，包括三个电流源和输出电容，控制电路简化为光伏系统等效模型，包括锁相环及检测信号矢量变换、lvrt控制、和矢量逆变换，以得到光伏系统短路低频瞬态等效模型。
14、进一步的，去除控制电路中的锁相环后，得到光伏系统短路低频瞬态等效模型，具体如下：
15、
16、其中，id、iq分别为三相压控电流源输出电流的d、q轴分量；id,ref为d轴分量原指令值；up、un分别为并网点电压ua、ub、uc的正、负序分量。
17、进一步的，id、iq经矢量逆变换后，得到三相压控电流源输出电流在abc坐标系下的三相输出电流，具体如下：
18、
19、其中，ia、ib和ic为三相压控电流源输出电流在abc坐标系下的三相输出电流，ωt表示并网点电压被锁定的相位。
20、进一步的，光伏系统短路低频瞬态等效模型本质为将由并网点电压控制的压控电流源与光伏逆变器输出电容并联，压控电流源与光伏逆变器输出电容并联的数学模型，具体如下：
21、
22、其中，iao、ibo、ico分别为光伏逆变器三相输出电流；rc、c分别为光伏逆变器输出电容的等效串联电阻、电容值；uca、ucb、ucc分别为光伏逆变器a、b、c相输出电容中三相电容的端电压。
23、进一步的，基于光伏系统短路低频瞬态等效模型的表达式、三相输出电流的表达式和压控电流源与光伏逆变器输出电容并联的数学模型表达式，简化后得到只计算光伏系统短路电流稳态有效值和次暂态峰值的光伏系统短路稳态值计算模型。
24、进一步的，对于短路电流稳态有效值计算，将光伏系统的负序和零序阻抗均可视为无穷大，只考虑光伏系统输出正序有功电流和无功电流，同时，光伏逆变器输出电容残余电量对短路电流稳态有效值无影响，在前述条件下，光伏系统短路稳态值计算模型等效为压控电流源，电流源输出电流为icc＝ip+iiq，icc为短路电流稳态有效值，有功电流ip和无功电流iq计算模型具体如下：
25、
26、其中，id、iq分别为电流源输出的有功电流和无功电流归一化后的有效值；u1、u2分别为并网点电压ucc的正序、负序分量。
27、进一步的，对于次暂态峰值计算，光伏系统短路稳态值计算模型等效为电流源，电流源输出电流为iccp＝{iccpa,iccpb,iccpc}，iccp为短路电流次暂态峰值，下标a、b和c为相位，三相的短路电流次暂态峰值的计算公式具体如下：
28、
29、其中，分别为对称故障、非对称故障下的光伏系统短路电流次暂态峰值；k1、k2分别为对称故障、非对称故障下次暂态峰值系数；u0为发生短路故障前的光伏并网点电压稳态有效值；u1_3、u1_2分别为对称故障、非对称故障下光伏并网点电压稳态有效值的最小值。
30、进一步的，在lvrt控制中，低电压穿越时采用计算公式iq＝-2*(0.9-up)，当iq的绝对值大于阈值max时，iq＝-max，id＝0；当iq的绝对值小于等于max时，iq＝-2*(0.9-up)，up为并网电压的正序分量，id、iq分别为电感电流有功、无功指令。
31、综上，本专利技术提供了一种基于光伏系统特性的配电网短路电流计算模型，包括：光伏阵列和器件级光伏逆变器；器件级光伏逆变器包括控制电路，控制电路采用最大功率点跟踪mppt和低电压穿越lvrt联合控制，其中，lvrt控制用于实现光伏逆变器在短路故障时的低电压穿越功能；器件级光伏逆变器包括主电路，主电路包括三相逆变电路和输出滤波电路；光伏阵列和器件级光伏逆变器构成光伏系统器件级短路瞬态模型。本专利技术适用于精确仿真分析、小规模配网系统仿真分析和大规模配网系统工程计算的光伏系统短路电流计算模型。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于光伏系统特性的配电网短路电流计算模型，其特征在于，包括：光伏阵列和器件级光伏逆变器；
2.根据权利要求1所述的基于光伏系统特性的配电网短路电流计算模型，其特征在于，所述控制电路具体包括：锁相环及检测量矢量变换、MPPT控制、LVRT控制、电流环、矢量逆变换和SPWM调制；
3.根据权利要求2所述的基于光伏系统特性的配电网短路电流计算模型，其特征在于，在进行小规模配电网短路电流分析时，将所述主电路的拓扑简化为等效的可控电流源或功率源，包括三个电流源和输出电容，所述控制电路简化为光伏系统等效模型，包括锁相环及检测信号矢量变换、LVRT控制、和矢量逆变换，以得到光伏系统短路低频瞬态等效模型。
4.根据权利要求3所述的基于光伏系统特性的配电网短路电流计算模型，其特征在于，去除所述控制电路中的锁相环后，得到所述光伏系统短路低频瞬态等效模型，具体如下：
5.根据权利要求4所述的基于光伏系统特性的配电网短路电流计算模型，其特征在于，id、iq经矢量逆变换后，得到三相压控电流源输出电流在abc坐标系下的三相输出电流，具体如下：
<...【技术特征摘要】
1.一种基于光伏系统特性的配电网短路电流计算模型，其特征在于，包括：光伏阵列和器件级光伏逆变器；
2.根据权利要求1所述的基于光伏系统特性的配电网短路电流计算模型，其特征在于，所述控制电路具体包括：锁相环及检测量矢量变换、mppt控制、lvrt控制、电流环、矢量逆变换和spwm调制；
3.根据权利要求2所述的基于光伏系统特性的配电网短路电流计算模型，其特征在于，在进行小规模配电网短路电流分析时，将所述主电路的拓扑简化为等效的可控电流源或功率源，包括三个电流源和输出电容，所述控制电路简化为光伏系统等效模型，包括锁相环及检测信号矢量变换、lvrt控制、和矢量逆变换，以得到光伏系统短路低频瞬态等效模型。
4.根据权利要求3所述的基于光伏系统特性的配电网短路电流计算模型，其特征在于，去除所述控制电路中的锁相环后，得到所述光伏系统短路低频瞬态等效模型，具体如下：
5.根据权利要求4所述的基于光伏系统特性的配电网短路电流计算模型，其特征在于，id、iq经矢量逆变换后，得到三相压控电流源输出电流在abc坐标系下的三相输出电流，具体如下：
6.根据权利要求5所述的基于光伏系统特性的配电网短路电流计算模型，其特征在于，所述光伏系统短路低频瞬态等效模型本质为将由并网点电压控制的压控电流源与光伏逆变器输出电容并联，压控电流源与光伏逆变器输出电容并联的数学模型，具体如下：
7.根据权利要求6所述的基于光伏系统特性的配电网短路电流计算模型，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄华颖，温喜灵，黄辉，饶苏敏，朱佳，罗跃胜，谢卓明，陈肖钦，陈炽光，刘雄光，叶勇，吴进才，许东益，
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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