CN111368249A - 适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法和相关装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法和相关装置，通过控制策略对故障下的逆变型电源进行分析，并建立逆变型电源非线性电流源模型；基于逆变型电源非线性电流源模型和同步发电机电流源模型建立网络的节点电压方程，同步发电机电流源模型基于诺顿等值得到；对节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流；将逆变型电源电压方程代入换流器电流内环控制方程，再结合稳态短路电流，求解得到暂态短路电流，解决了现有的含新能源逆变电源网络的短路电流计算方法大多只考虑逆变型电源处于故障稳态阶段的理想情况，忽略了逆变电源的暂态调节过程，存在计算得到的短路电流与实际情况相差较大的技术问题。

Description

适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法和相关装置

技术领域

本申请涉及电力系统分析技术领域，尤其涉及一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法和相关装置。

背景技术

电力系统短路电流计算为电网的保护整定以及电气设备的选取提供了依据，然而，随着新能源逆变型电源的大规模接入，传统的短路电流计算方法存在适应性问题。新能源逆变型电源不同于同步机电源，其包含大量电力电子装置，故障特性直接受控制系统影响，在外特性上表现为故障前后次暂态电势不恒定，逆变器提供的短路电流与端电压的关系是非线性的，因此，基于次暂态电动势-阻抗的常规短路电流计算方法无法处理新能源逆变型电源。而现有的含新能源逆变型电源网络的短路电流计算方法大多只考虑逆变型电源处于故障稳态阶段的理想情况，忽略了逆变型电源的暂态调节过程，存在计算得到短路电流与实际情况相差较大的问题。

发明内容

本申请提供了一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法和相关装置，用于解决现有的含新能源逆变电源网络的短路电流计算方法大多只考虑逆变型电源处于故障稳态阶段的理想情况，忽略了逆变电源的暂态调节过程，存在计算得到的短路电流与实际情况相差较大的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法，包括：

基于控制策略对故障下的逆变型电源进行分析，并建立逆变型电源非线性电流源模型，所述控制策略包括：抑制负序电流、抑制有功功率波动和抑制无功功率波动；

基于所述逆变型电源非线性电流源模型和同步发电机电流源模型建立网络的节点电压方程，所述同步发电机电流源模型基于诺顿等值得到；

对所述节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流；

将逆变型电源电压方程代入换流器电流内环控制方程，再结合所述稳态短路电流，求解得到暂态短路电流。

优选地，所述对所述节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流，包括：

基于潮流计算得到网络的节点初始电压；

将所述节点初始电压代入所述逆变型电源非线性电流源模型，得到所述逆变型电源的输出电流；

将所述逆变型电源的输出电流代入所述节点电压方程，得到节点更新电压；

计算所述节点更新电压与所述节点初始电压的差值；

当所述差值大于或等于预置阈值时，将所述节点更新电压作为所述节点初始电压，返回所述将所述节点初始电压代入所述逆变型电源非线性电流源模型，得到所述逆变型电源的输出电流的步骤；

当所述差值小于所述预置阈值时，将所述节点更新电压代入所述逆变型电源非线性电流源模型，得到网络的所述稳态短路电流。

优选地，所述逆变型电源非线性电流源模型为：

其中，

为逆变型电源电流的d轴正序分量，

为逆变型电源电流的q轴负序分量，K为表征控制策略的变量，

P、Q分别为有功、无功的直流分量，

为逆变型电源电压的d轴负序分量，

为逆变型电源电压的q轴正序分量。

优选地，所述换流器电流内环控制方程为：

其中，i^*为稳态短路电流，v^*为逆变器端口电压的参考值，下标d、q分别表示d轴分量、q轴分量，k_ip、k_ii分别为比例积分环节的比例系数和积分系数，u为逆变型电源电压，L为逆变器端口滤波器的电感值，ω为系统角频率。

本申请第二方面提供了一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算装置，包括：

模型建立模块，用于基于控制策略对故障下的逆变型电源进行分析，并建立逆变型电源非线性电流源模型，所述控制策略包括：抑制负序电流、抑制有功功率波动和抑制无功功率波动；

电压方程建立模块，用于基于所述逆变型电源非线性电流源模型和同步发电机电流源模型建立网络的节点电压方程，所述同步发电机电流源模型基于诺顿等值得到；

第一求解模块，用于对所述节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流；

第二求解模块，用于将逆变型电源电压方程代入换流器电流内环控制方程，再结合所述稳态短路电流，求解得到暂态短路电流。

优选地，所述第一求解模块包括：

第一计算子模块，用于基于潮流计算得到网络的节点初始电压；

第二计算子模块，用于将所述节点初始电压代入所述逆变型电源非线性电流源模型，得到所述逆变型电源的输出电流；

第三计算子模块，用于将所述逆变型电源的输出电流代入所述节点电压方程，得到节点更新电压；

第四计算子模块，用于计算所述节点更新电压与所述节点初始电压的差值；

触发子模块，用于当所述差值大于或等于预置阈值时，将所述节点更新电压作为所述节点初始电压，触发所述第二计算子模块；

第五计算子模块，用于当所述差值小于所述预置阈值时，将所述节点更新电压代入所述逆变型电源非线性电流源模型，得到网络的所述稳态短路电流。

优选地，所述逆变型电源非线性电流源模型为：

其中，

为d轴正序电流分量，

为q轴负序电流分量，K为表征控制策略的变量，

P、Q分别为有功、无功的直流分量，

为d轴负序电压分量，

为q轴正序电压分量。

优选地，所述换流器电流内环控制方程为：

其中，i^*为稳态短路电流，v^*为逆变器端口电压的参考值，下标d、q分别表示d轴分量、q轴分量，k_ip、k_ii分别为比例积分环节的比例系数和积分系数，u为逆变型电源电压，L为逆变器端口滤波器的电感值，ω为系统角频率。

本申请第三方面提供了一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算设备，所述设备包括处理器以及存储器；

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面任一种所述的适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法。

本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第一方面任一种所述的适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请提供了一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法，包括：基于控制策略对故障下的逆变型电源进行分析，并建立逆变型电源非线性电流源模型，控制策略包括：抑制负序电流、抑制有功功率波动和抑制无功功率波动；基于逆变型电源非线性电流源模型和同步发电机电流源模型建立网络的节点电压方程，同步发电机电流源模型基于诺顿等值得到；对节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流；将逆变型电源电压方程代入换流器电流内环控制方程，再结合稳态短路电流，求解得到暂态短路电流。

本申请中的适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法，将故障后逆变器的短路电流从时域上分为暂态和稳态两部分，对于稳态短路电流的求解，充分考虑到含逆变型电源系统的非线性特性、换流器故障穿越策略及各电源之间的交互影响；对于暂态短路电流的求解，基于故障前后稳态电流数值以及受控参数影响的暂态变化规律，解决了现有的含新能源逆变电源网络的短路电流计算方法大多只考虑逆变型电源处于故障稳态阶段的理想情况，忽略了逆变电源的暂态调节过程，存在计算得到的短路电流与实际情况相差较大的技术问题。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法的一个流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算装置的一个结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一个典型新能源电网拓扑图；

图4为本申请实施例提供的逆变型电源控制系统的一个结构图；

图5为暂态故障电流变化曲线图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为实现含逆变型电源网络电流保护的整定，现有技术中将逆变型电源外的网络进行简化等效，这为单台逆变型电源短路电流提供了简单快捷的计算方法，为将研究对象扩展至多逆变型电源网络且不显著增加计算复杂程度，近似的思想被广泛采用，一种方案认为故障前后逆变器出口的电动势保持恒定，但该方案没有充分考虑到逆变型电源跟同步机电源的根本区别；此外，另一种方案有提出基于等效电流源的分布式电源配电网短路电流计算方法，故障后逆变型电源的输出电流恒定为逆变器允许通过的电流上限，但该方案在计算精度上存在明显不足。为弥补这一缺陷，现有技术中提出一种考虑低电压穿越的逆变型电源计算方法，该方法考虑了并网点电压跌落情况对电流的影响，但对于在具有非线性特性的逆变型电源网络中采用基于叠加原理的故障分量网络是否可行没有做出解释，在考虑到非线性特性情况下，一种方法假设逆变电源并网点电压，列写关于该电压自身的非线性方程，通过求解方程来获得并网点电压和网络状态，然而该方法仅适用于网络中只包含一个逆变型电源的特殊情况，如果逆变型电源数量较多，各并网点电压的耦合会造成高维非线性方程列写和求解的困难，为了解决该问题，现有技术中又提出一种采用电流源模型并结合迭代修正思想的算法，该算法可以很好地求解对称故障下的稳态短路电流，但是由于认为逆变电源仅输出正序短路电流而将负序网络用故障点处的并联阻抗等效限制了它的应用场景。

上述的含新能源逆变型电源网络的短路电流计算方法大多只考虑了逆变型电源处于故障稳态阶段的理想情况，事实上，尽管逆变型电源的暂态过渡过程非常短暂，通常只持续几到几十毫秒，但需要注意到快速保护的发展对短时间尺度下逆变型电源短路电流计算的要求日益提高，对于一些新型快速交流保护方案，如波形相似度保护，保护出口时间甚至短至几毫秒，在这个时间段内，逆变型电源可能处于暂态运行状态中，利用故障后稳态的电流进行保护分析不合理，与实际情况存在偏差。因此，需要提供一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法，将暂态和稳态情况都考虑进去。

为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法的一个实施例，包括：

步骤101、基于控制策略对故障下的逆变型电源进行分析，并建立逆变型电源非线性电流源模型，控制策略包括：抑制负序电流、抑制有功功率波动和抑制无功功率波动。

需要说明的是，本申请实施例中根据并网点电压水平，结合控制策略分析各种故障下逆变型电源的故障特性，从而建立逆变型电源非线性电流源模型。其中，正常运行时，逆变型电源按指定的功率运行，故障发生后，逆变型电源的端电压偏离正常值，并根据故障类型的不同可能产生负序分量。利用逆变器出口处的正负序电压分量和正负序电流分量，可以得到换流器的功率，此时有功功率和无功功率均包含三个分量，分别为有功和无功的平均分量、正弦二倍频分量和余弦二倍频分量。实际中常采用的控制策略包括抑制负序电流、抑制有功功率波动和抑制无功功率波动，其中，抑制有功功率波动和抑制无功功率波动分别对应抑制有功正弦二倍频分量、有功余弦二倍频分量和无功正弦二倍频分量、无功余弦二倍频分量。

作为进一步地改进，在各种策略下，电流指令公式为：

其中，

为逆变型电源电流的d轴正序分量，

为逆变型电源电流的d轴负序分量，

为逆变型电源电流的q轴正序分量，

为逆变型电源电流的q轴负序分量，K为表征控制策略的变量，在抑制负序电流、抑制有功功率波动、抑制无功功率波动时，K分别取0、+1和-1，

P、Q分别为有功、无功的直流分量，

为逆变型电源电压的d轴负序分量，

为逆变型电源电压的d轴正序分量，

为逆变型电源电压的q轴正序分量，

为逆变型电源电压的q轴负序分量。

逆变器的控制策略很大程度上影响着输出电流的特性，如果采用抑制功率波动的策略，则在精确研究短路电流计算时，负序电流将无法被忽略，因此，新能源逆变型电源可以用输出为相应电流指令值的非线性电流源进行等效，其输出电流由并网点电压和控制策略共同决定。

步骤102、基于逆变型电源非线性电流源模型和同步发电机电流源模型建立网络的节点电压方程，同步发电机电流源模型基于诺顿等值得到。

需要说明的是，本申请实施例中的同步发电机电流源模型基于诺顿等值得到，基于逆变型电源非线性电流源模型和同步发电机电流源模型列写网络的节点电压方程，其中，节点电压方程可以为：

其中，

为节点m电压，m∈[1,2,…,n]，Z_mn为节点n和节点m间的互阻抗，

为注入电流列向量，为网络中所有节点注入电流，因为同步机电源和逆变型电源均以电流源等效，为了同时计及两种电源共同作用下的短路电流，注入电流列向量应同时包含同步发电机电源电流和逆变型电源电流。对于同步发电机电源，注入电流恒定，为次暂态电动势和次暂态电抗经过诺顿等值后的电流源电流；对于逆变型电源，节点注入电流为某一状态下的实际输出电流，可以通过前述逆变型电源非线性电流源模型得到，即电流指令公式。对于不对称短路，各序网之间的连接于系统接地情况以及故障类型决定的故障点边界条件有关。

步骤103、对节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流。

作为进一步地改进，假设系统电压为额定值，对节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流，具体过程可以为：基于潮流计算得到网络的节点初始电压；

将节点初始电压代入逆变型电源非线性电流源模型，得到逆变型电源的输出电流；

将逆变型电源的输出电流代入节点电压方程，得到节点更新电压；

计算节点更新电压与节点初始电压的差值；

当差值大于或等于预置阈值时，将节点更新电压作为节点初始电压，返回将节点初始电压代入逆变型电源非线性电流源模型，得到逆变型电源的输出电流的步骤；

当差值小于预置阈值时，将节点更新电压代入逆变型电源非线性电流源模型，得到节点更新电压对应的逆变型电源的输出电流，该输出电流即为网络的稳态短路电流。

本申请实施例中通过迭代计算，直至网络各节点电压收敛至指定精度，得到稳态短路电流，该方法通过网络各节点电压的迭代计算修正了逆变型电源输出功率，从而间接考虑了网络中各电源的交互影响。

步骤104、将逆变型电源电压方程代入换流器电流内环控制方程，再结合稳态短路电流，求解得到暂态短路电流。

需要说明的是，新能源的暂态调节过程相当于电流从一种稳态到另一种稳态，并且满足二阶微分方程的过渡过程。由于故障后新能源逆变型电源的暂态调节并不会改变稳态下的控制策略，因此，故障后的稳态电流依旧是不考虑暂态影响下计算出的结果。

本申请实施例以抑制负序电流的控制策略为例，给出暂态短路电流计算的分析过程，其他控制策略下的分析过程类似。逆变型电源换流器的控制系统通过PWM调节逆变器端口电压实现对电流的控制，被调制的电压指令与电流的关系，即换流器电流内环控制方程，如下所示：

其中，在抑制负序电流的控制策略下，通过前述的电流指令公式得到电流指令数值为：

P、Q分别为有功、无功的直流分量，i^*为稳态短路电流，v^*为逆变器端口电压的参考值，下标d、q分别表示d轴分量、q轴分量，k_ip、k_ii分别为比例积分环节的比例系数和积分系数，u为逆变型电源电压，L为逆变器端口滤波器的电感值，ω为系统角频率。

由于用于调制的载波频率极高，通常为数千Hz，在此情况下，实际逆变器端口电压v_d在所研究的额定功率下课认为等于调制电压

逆变器端口到并网点之间的电气量之间的关系，即逆变型电源电压方程，如下所示：

将逆变型电源电压方程代入到换流器电流内环控制方程，消去两组方程中的电压量，并对公式进行微分，可以得到关于暂态短路电流的二阶微分方程：

通常情况下，为了实现电流的快速跟踪，控制系统的参数应满足k_ii/k_ip≈R/L，k_ip/L≈1/τ_i，R为逆变器端口滤波器的电阻，其中，1/τ_i足够大，但小于PWM载波频率的1/10。

在故障前后，控制系统的电流指令

发生了突变，由

变为

因此，

δ(t)为单位冲激函数，二阶微分方程等号右边第一项包含了冲激函数，根据方程式左右冲激函数平衡原理可知，左端二级倒数项d²i_d/dt²应含有冲激项

以保持与右端对应，因而一阶倒数将产生阶跃值；而一阶倒数项不含δ(t)，因而实际电流i_d在故障前后没有跳变，故

g(t)为可能不为0的非奇异函数，在t_0-到t₀₊上的积分为0，由此得到微分方程的初始条件为：

根据计算得到的电流指令数值求解二阶微分方程，得到暂态短路电流d轴分量表达式为：

其中，

需要指出的是，i_q(t)与求解i_d(t)的过程一致，在此不再对i_q(t)的具体求解过程进行赘述。

基于上述分析，求解得到故障后全时域中新能源逆变型电源的输出电流，本申请实施例中的故障稳态计算方法将逆变型电源作为压控电流源，解决了传统稳态短路电流计算方法不能充分考虑逆变型电源控制策略和非线性特性的问题；通过网络各节点电压的迭代计算修正逆变型电源输出功率，间接考虑了网络中各电源的交互影响；故障暂态从控制系统入手，基于故障前后稳态值以及受控参数影响的暂态变化规律，解析出暂态过程中电流表达式，通过时域微分方程求解算法，降低了求解复杂性。

本申请实施例中的适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法，将故障后逆变器的短路电流从时域上分为暂态和稳态两部分，对于稳态短路电流的求解，充分考虑到含逆变型电源系统的非线性特性、换流器故障穿越策略及各电源之间的交互影响；对于暂态短路电流的求解，基于故障前后稳态电流数值以及受控参数影响的暂态变化规律，解决了现有的含新能源逆变电源网络的短路电流计算方法大多只考虑逆变型电源处于故障稳态阶段的理想情况，忽略了逆变电源的暂态调节过程，存在计算得到的短路电流与实际情况相差较大的技术问题。

以上为本申请实施例提供的一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法的一个实施例，以下为本申请实施例提供的一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法的具体应用例。

图3为本申请实施例提供的一个典型新能源电网拓扑图，其中逆变型电源控制系统结构图如图4所示，图中

Z_s分别为同步机电源的电动势和阻抗，DG为新能源逆变型电源，LD为负荷，Z_L为各节点间线路的阻抗，f为短路故障，主电路部分的u、i、P、Q分别为并网点的电压、电流、有功功率和无功功率，控制部分带*号的物理量表示参考值(指令值)，PI为比例积分环节，ω_s为角频率补偿量，L为电感值，V_dc为直流侧电压，3s、2r分别为三相静止、两相旋转坐标系，Mod为调制模块。

本申请实施例中在节点3处设置三相短路故障，过渡电阻为2.20Ω，在MATLAB中采用迭代计算方法，设置收敛精度为1×10^-4，经过4次迭代，全网电压收敛，计算结果请参考表1和表2，网络各节点电压的误差在0.03p.u.以内，各支路电流误差在0.7p.u.以内，折算后的百分值误差为4.0％。

表1节点3发生三相短路时电压计算值与仿真值结果

表2节点3发生三相短路时电流计算值与仿真值结果

压值计算得到，而功率指令直接由PCC点电压跌落程度决定，所以控制系统的电压外环参数基本不会影响故障暂态电流变化情况，计算得到的暂态电流曲线为：

在同一坐标系中作出d轴、q轴电流的指令值、仿真值和计算值曲线，如图5所示，故障之后，电流指令根据PCC点电压发生了突变，PSCAD仿真得到的实际电流值曲线以指数变化规律跟踪指令值，若不考虑PWM调制造成的电流高次谐波，根据本申请实施例中的短路电流计算方法得到的计算值曲线可以精确地反映故障暂态过程中电流的变化情况。

为了便于理解，请参阅图2，本申请提供的一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算装置的一个实施例，包括：

模型建立模块201，用于基于控制策略对故障下的逆变型电源进行分析，并建立逆变型电源非线性电流源模型，控制策略包括：抑制负序电流、抑制有功功率波动和抑制无功功率波动。

电压方程建立模块202，用于基于逆变型电源非线性电流源模型和同步发电机电流源模型建立网络的节点电压方程，同步发电机电流源模型基于诺顿等值得到。

第一求解模块203，用于对节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流。

第二求解模块204，用于将逆变型电源电压方程代入换流器电流内环控制方程，再结合稳态短路电流，求解得到暂态短路电流。

进一步地，第一求解模块203包括：

第一计算子模块2031，用于基于潮流计算得到网络的节点初始电压。

第二计算子模块2032，用于将节点初始电压代入逆变型电源非线性电流源模型，得到逆变型电源的输出电流。

第三计算子模块2033，用于将逆变型电源的输出电流代入节点电压方程，得到节点更新电压。

第四计算子模块2034，用于计算节点更新电压与节点初始电压的差值。

触发子模块2035，用于当差值大于或等于预置阈值时，将节点更新电压作为节点初始电压，触发第二计算子模块2032。

第五计算子模块2036，用于当差值小于预置阈值时，将节点更新电压代入逆变型电源非线性电流源模型，得到网络的稳态短路电流。

进一步地，逆变型电源非线性电流源模型为：

其中，

为d轴正序电流分量，

为q轴负序电流分量，K为表征控制策略的变量，

P、Q分别为有功、无功的直流分量，

为d轴负序电压分量，

为q轴正序电压分量。

进一步地，换流器电流内环控制方程为：

其中，i^*为稳态短路电流，v^*为逆变器端口电压的参考值，下标d、q分别表示d轴分量、q轴分量，k_ip、k_ii分别为比例积分环节的比例系数和积分系数，u为逆变型电源电压，L为逆变器端口滤波器的电感值，ω为系统角频率。

本申请实施例提供了一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算设备，设备包括处理器以及存储器；

存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

处理器用于根据程序代码中的指令执行前述适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法的实施例中的适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行前述适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法的实施例中的适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：RandomAccess Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法，其特征在于，包括：

基于控制策略对故障下的逆变型电源进行分析，并建立逆变型电源非线性电流源模型，所述控制策略包括：抑制负序电流、抑制有功功率波动和抑制无功功率波动；

基于所述逆变型电源非线性电流源模型和同步发电机电流源模型建立网络的节点电压方程，所述同步发电机电流源模型基于诺顿等值得到；

对所述节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流；

将逆变型电源电压方程代入换流器电流内环控制方程，再结合所述稳态短路电流，求解得到暂态短路电流。

2.根据权利要求1所述的适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法，其特征在于，所述对所述节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流，包括：

基于潮流计算得到网络的节点初始电压；

将所述节点初始电压代入所述逆变型电源非线性电流源模型，得到所述逆变型电源的输出电流；

将所述逆变型电源的输出电流代入所述节点电压方程，得到节点更新电压；

计算所述节点更新电压与所述节点初始电压的差值；

当所述差值大于或等于预置阈值时，将所述节点更新电压作为所述节点初始电压，返回所述将所述节点初始电压代入所述逆变型电源非线性电流源模型，得到所述逆变型电源的输出电流的步骤；

当所述差值小于所述预置阈值时，将所述节点更新电压代入所述逆变型电源非线性电流源模型，得到网络的所述稳态短路电流。

3.根据权利要求1所述的适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法，其特征在于，所述逆变型电源非线性电流源模型为：

其中，

为逆变型电源电流的d轴正序分量，

为逆变型电源电流的q轴负序分量，K为表征控制策略的变量，

P、Q分别为有功、无功的直流分量，

为逆变型电源电压的d轴负序分量，

为逆变型电源电压的q轴正序分量。

4.根据权利要求1所述的适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法，其特征在于，所述换流器电流内环控制方程为：

其中，i^*为稳态短路电流，v^*为逆变器端口电压的参考值，下标d、q分别表示d轴分量、q轴分量，k_ip、k_ii分别为比例积分环节的比例系数和积分系数，u为逆变型电源电压，L为逆变器端口滤波器的电感值，ω为系统角频率。

5.一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算装置，其特征在于，包括：

模型建立模块，用于基于控制策略对故障下的逆变型电源进行分析，并建立逆变型电源非线性电流源模型，所述控制策略包括：抑制负序电流、抑制有功功率波动和抑制无功功率波动；

电压方程建立模块，用于基于所述逆变型电源非线性电流源模型和同步发电机电流源模型建立网络的节点电压方程，所述同步发电机电流源模型基于诺顿等值得到；

第一求解模块，用于对所述节点电压方程进行迭代求解，得到网络的稳态短路电流；

第二求解模块，用于将逆变型电源电压方程代入换流器电流内环控制方程，再结合所述稳态短路电流，求解得到暂态短路电流。

6.根据权利要求5所述的适用于新能源电源的全时域短路电流计算装置，其特征在于，所述第一求解模块包括：

第一计算子模块，用于基于潮流计算得到网络的节点初始电压；

第二计算子模块，用于将所述节点初始电压代入所述逆变型电源非线性电流源模型，得到所述逆变型电源的输出电流；

第三计算子模块，用于将所述逆变型电源的输出电流代入所述节点电压方程，得到节点更新电压；

第四计算子模块，用于计算所述节点更新电压与所述节点初始电压的差值；

触发子模块，用于当所述差值大于或等于预置阈值时，将所述节点更新电压作为所述节点初始电压，触发所述第二计算子模块；

第五计算子模块，用于当所述差值小于所述预置阈值时，将所述节点更新电压代入所述逆变型电源非线性电流源模型，得到网络的所述稳态短路电流。

7.根据权利要求5所述的适用于新能源电源的全时域短路电流计算装置，其特征在于，所述逆变型电源非线性电流源模型为：

其中，

为d轴正序电流分量，

为q轴负序电流分量，K为表征控制策略的变量，

P、Q分别为有功、无功的直流分量，

为d轴负序电压分量，

为q轴正序电压分量。

8.根据权利要求5所述的适用于新能源电源的全时域短路电流计算装置，其特征在于，所述换流器电流内环控制方程为：

其中，i^*为稳态短路电流，v^*为逆变器端口电压的参考值，下标d、q分别表示d轴分量、q轴分量，k_ip、k_ii分别为比例积分环节的比例系数和积分系数，u为逆变型电源电压，L为逆变器端口滤波器的电感值，ω为系统角频率。

9.一种适用于新能源电源的全时域短路电流计算设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器；

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-4任一项所述的适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-4任意一项所述的适用于新能源电源的全时域短路电流计算方法。

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