CN113452039A - 一种新能源场站的调频方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电网调频领域，提供一种新能源场站的调频方法及系统，通过获取新能源场站的三相电压、额定功率、额定频率、额定电压、新能源场站与电网联络线的长度、接地变压器的零序电流和最大故障电流；根据三相电压，通过正余弦分量转化，得到正序电压，并正序电压是否为穿越电压，并获取穿越故障电流的传播速度、穿越故障电流的接收时间，进一步通过行波测距，得到故障距离，并判定穿越故障原因，根据故障原因，选择是否关闭调频功能，若故障发生在新能源场站与电网之间联络线上，则关闭调频功能，若故障为直流闭锁，则使用一次调频，调节频率，本申请实施例提供的一种新能源场站的调频方法有效避免了调频资源的浪费。

Description

一种新能源场站的调频方法及系统

技术领域

本申请涉及电网调频领域，尤其涉及一种新能源场站的调频方法及系统。

背景技术

随着化石能源的使用，环境污染问题日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越被重视，为了大力推广新能源，在电网中，越来越多的新能源场站被并入电网，而当新能源场站并入电网时，由于新能源场站不具备调频能力，电网调频压力剧增。

为了缓解电网调频压力，在新能源场站增设一次调频功能，所述一次调频功能用于新能源场站并网运行时，电网的频率一旦偏离额定值，新能源场站的控制系统就控制有功功率的增减，限制电网频率变化，从而实现电网频率的稳定。例如：当电网频率升高时，新能源场站快速减少有功功率，当电网频率降低时，新能源场站快速增加有功功率。

但是在实际工作中，整个电网由于环境因素，会发生穿越故障，所述穿越故障为新能源场站与电网之间的联络线发生故障，或者直流闭锁，而穿越故障都会造成电压穿越现象，所述电压穿越现象为正常电压跌落到低电压或跃升到高电压的现象。现有技术中，针对电压穿越现象，采取的应对方法是通过修改程序，使得新能源场站在电压穿越期间不响应频率变化。例如：当直流闭锁引起电压穿越时，会对整个电网造成很大影响，一次调频无法调节，所以必须关闭调频功能。

然而这种方法，没有对造成电压穿越的故障原因进行判断，而当电压穿越的故障是由新能源场站与电网之间的联络线发生故障，引发的电压穿越现象，使用一次调频功能解决，直接关闭调频功能的操作，会导致调频资源的浪费，同时会造成直流换相失败，从而影响整个电网的运行。

发明内容

本申请提供了一种新能源场站的调频方法及系统，旨在新能源场站发生电压穿越现象时，对造成电压穿越的原因进行判断，并根据电压穿越的原因，选择性的关闭调频功能，或者使用一次调频调节新能源场站的频率，从而充分利用调频资源。

本申请第一方面提供一种新能源场站的调频方法，所述调频方法，包括：

获取新能源场站的三相电压、额定功率、额定频率、额定电压、新能源场站与电网联络线的长度。

根据所述三相电压，通过正余弦分量转化，得到正序电压，并根据所述额定电压，判定所述正序电压是否为穿越电压，若所述正序电压大于1.1倍的所述额定电压且小于1.2倍的所述额定电压，或大于0.8倍的额定电压且小于0.9倍的所述额定电压，则将所述正序电压标记为穿越电压，并获取穿越故障电流的传播速度、穿越故障电流的接收时间，所述穿越故障电流的接收时间为故障电流传递至新能源场站所用时间。

根据所述穿越故障电流的传播速度、所述穿越故障电流的接收时间，通过行波测距，得到故障距离，所述故障距离为故障发生位置与新能源场站之间的距离。

根据新能源场站与电网之间联络线的长度和所述故障距离，以及所述零序电流和所述最大故障电流，判定穿越故障原因，若所述故障距离大于所述新能源场站与电网之间联络线的长度，并且所述零序电流小于所述最大故障电流，则标记所述穿越故障为直流闭锁，若所述故障距离小于所述新能源场站与电网之间联络线的长度，并且所述零序电流大于所述最大故障电流，则标记所述穿越故障为新能源场站与电网之间联络线的故障。

根据所述故障原因，选择是否关闭调频功能，若所述故障原因为新能源场站与电网之间联络线的故障，则关闭调频功能，若所述故障原因为直流闭锁，则根据所述三相电压，利用所述三相电压相位差的傅里叶变换，生成三相电压中各相电压对应的频率变化量，对所述各相电压对应的频率变化量求平均值，得到新能源场站的频率变化量，并根据所述新能源场站额定功率、额定频率和频率变化量，利用预先建立的有功模型，得到新能源场站输出有功功率的变化量，根据所述有功功率变化量调节新能源场站的频率。

可选的，所述行波测距步骤中，所述行波测距采用行波测距模型实现，所述行波测距模型具体为：

L_f＝Δt/2

L_f为所述故障距离，v为穿越故障电流的传播速度，Δt为穿越故障电流的接收时间；

另外所述最大故障电流的获取步骤中，所述最大故障电流的获取采用故障电流模型实现，所述最大故障电流模型具体为：

KIdmax＝K×Idmax

K为可靠系数，取1.3-1.4，KIdmax为所述最大故障电流，Idmax为新能源场站与电网之间联络线的末端接地短路时的最大零序电流。

可选的，所述三相电压相位差的傅里叶变换的步骤中，所述三相电压相位差的傅里叶变换采用相频转换模型实现，所述相频转换模型具体为：

f_a＝f₀±|Δf_a|

其中，a为一个采样周期内的正弦相，b为一个采样周期的余弦相，a′为两个采样周期内的正弦相，b′为两个采样周期内的余弦相，f₀为基波理想频率f₀＝50HZ，f_a为所述A相电压对应的新能源场站系统的频率，将上述公式中A相电压替换为B相电压或C相电压，可获得B相电压对应的新能源场站系统的频率为f_b，C相电压对应的新能源场站系统的频率为f_c，具体为：f_b＝f₀±|Δf_b|，f_c＝f₀±|Δf_c|。

三相电压中各相电压对应的频率变化量：

Δf_a＝f_a-f₀＜±0.2+ε，Δf_b＝f_b-f₀＜±0.2+ε，Δf_c＝f_c-f₀＜±0.2+ε

所述新能源场站的频率变化量：

可选的，所述有功模型具体为：

其中，K_f为静态频率调节效应系数，ΔP为所述新能源机组输出有功功率的变化量，单位为兆瓦(MW)，P_N为所述新能源场站额定功率，单位为兆瓦(MW)，f_N为所述新能源场站额定频率。

可选的，在所述标记穿越电压步骤前，还需对新能源场站的通讯模式进行判定，具体为：

若所述新能源场站的通讯模式为快速通讯，所述正序电压大于零，并小于等于1.3倍的所述额定电压，则电压穿越时，直接开启调频功能。

若所述新能源场站的通讯模式为常规通讯，所述正序电压大于零且小于等于0.8倍的额定电压，或，所述正序电压大于1.2倍的额定电压且小于等于1.3倍的额定电压，则电压穿越时，直接关闭调频功能。

所述快速通讯为通讯时间小于200ms，所述常规通讯为通讯时间大于200ms。

本申请第二方面提供一种新能源场站的调频系统，所述系统，包括：获取模块、电压判定模块、故障距离模块、故障原因判定模块和有功调节模块。

所述获取模块，用于获取新能源场站的三相电压、额定功率、额定频率、额定电压、新能源场站与电网联络线的长度。

所述电压判定模块，用于根据所述三相电压，通过正余弦分量转化，得到正序电压，并根据所述额定电压，判定所述正序电压是否为穿越电压，若所述正序电压大于1.1倍的所述额定电压且小于1.2倍的所述额定电压，或大于0.8倍的额定电压且小于0.9倍的所述额定电压，则将所述正序电压标记为穿越电压，并获取穿越故障电流的传播速度、穿越故障电流的接收时间，所述穿越故障电流的接收时间为故障电流传递至新能源场站所用时间。

所述故障距离模块，用于根据所述穿越故障电流的传播速度、所述穿越故障电流的接收时间，通过行波测距，得到故障距离。

所述故障原因判定模块，用于根据新能源场站与电网之间联络线的长度和所述故障距离，以及所述零序电流和所述最大故障电流，判定穿越故障原因，若所述故障距离大于所述新能源场站与电网之间联络线的长度，并且所述零序电流小于所述最大故障电流，则标记所述穿越故障为直流闭锁，若所述故障距离小于所述新能源场站与电网之间联络线的长度，并且所述零序电流大于所述最大故障电流，则标记所述穿越故障为新能源场站与电网之间联络线的故障。

所述有功调节模块，用于根据所述故障原因，选择是否关闭调频功能，若所述故障原因为新能源场站与电网之间联络线的故障，则关闭调频功能，若所述故障原因为直流闭锁，则根据所述三相电压，利用所述三相电压相位差的傅里叶变换，生成三相电压中各相电压对应的频率变化量，对所述各相电压对应的频率变化量求平均值，得到新能源场站的频率变化量，并根据所述新能源场站额定功率、额定频率和频率变化量，利用预先建立的有功模型，得到新能源场站输出有功功率的变化量，根据所述有功功率变化量调节新能源场站的频率。

可选的，所述行波测距步骤中，所述行波测距采用行波测距模型实现，所述行波测距模型具体为：

L_f＝Δt/2

L_f为所述故障距离，v为穿越故障电流的传播速度，Δt为穿越故障电流的接收时间；

另外所述最大故障电流的获取步骤中，所述最大故障电流的获取采用故障电流模型实现，所述最大故障电流模型具体为：

KIdmax＝K×Idmax

K为可靠系数，取1.3-1.4，KIdmax为所述最大故障电流，Idmax为新能源场站与电网之间联络线的末端接地短路时的最大零序电流。

可选的，所述三相电压相位差的傅里叶变换的步骤中，所述三相电压相位差的傅里叶变换采用相频转换模型实现，所述相频转换模型具体为：

f_a＝f₀±|Δf_a|

其中，a为一个采样周期内的正弦相，b为一个采样周期的余弦相，a′为两个采样周期内的正弦相，b′为两个采样周期内的余弦相，f₀为基波理想频率f₀＝50HZ，f_a为所述A相电压对应的新能源场站系统的频率，将上述公式中A相电压替换为B相电压或C相电压，可获得B相电压对应的新能源场站系统的频率为f_b，C相电压对应的新能源场站系统的频率为f_c，具体为：f_b＝f₀±|Δf_b|，f_c＝f₀±|Δf_c|。

三相电压中各相电压对应的频率变化量：

Δf_a＝f_a-f₀＜±0.2+ε，Δf_b＝f_b-f₀＜±0.2+ε，Δf_c＝f_c-f₀＜±0.2+ε

所述新能源场站的频率变化量：

可选的，所述有功模型具体为：

其中，K_f为静态频率调节效应系数，ΔP为所述新能源机组输出有功功率的变化量，单位为兆瓦(MW)，P_N为所述新能源场站额定功率，单位为兆瓦(MW)，f_N为所述新能源场站额定频率。

可选的，在所述标记穿越电压步骤前，还需对新能源场站的通讯模式进行判定，具体为：

若若所述新能源场站的通讯模式为快速通讯，所述正序电压大于零，并小于等于1.3倍的所述额定电压，则电压穿越时，直接开启调频功能。

若所述新能源场站的通讯模式为常规通讯，所述正序电压大于零且小于等于0.8倍的额定电压，或，所述正序电压大于1.2倍的额定电压且小于等于1.3倍的额定电压，则电压穿越时，直接关闭调频功能。

所述快速通讯为通讯时间小于200ms，所述常规通讯为通讯时间大于200ms。

由以上技术方案可知，本申请提供的一种新能源场站的调频方法及系统，通过获取新能源场站的三相电压、额定功率、额定频率、额定电压、新能源场站与电网联络线的长度。根据所述三相电压，通过正余弦分量转化，得到正序电压，并根据所述额定电压判定所述正序电压是否为穿越电压，并获取穿越故障电流的传播速度、穿越故障电流的接收时间，根据所述穿越故障电流的传播速度、所述穿越故障电流的接收时间，通过行波测距，得到故障距离，所述故障距离为故障发生位置与新能源场站之间的距离，根据新能源场站与电网之间联络线的长度和所述故障距离，以及零序电流和最大故障电流，判定穿越故障原因，根据所述故障原因，选择是否关闭调频功能。实现了电压穿越原因的判定，针对电压穿越原因，选择性的关闭或开启调频功能，节约了电网调频资源，使新能源场站调频工作顺利进行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的新能源场站调频方法的流程图。

图2为本申请实施例提供的新能源场站调频系统的基本架构图。

具体实施方式

以下对本申请的具体实施方式进行详细说明。显然，所描述的实施例仅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。

参见图1为本申请实施例提供的新能源场站调频方法的流程图。

本申请第一方面提供一种新能源场站的调频方法，所述调频方法，包括：

S101，获取新能源场站的三相电压、额定功率、额定频率、额定电压、新能源场站与电网联络线的长度。

S102，根据所述三相电压，通过正余弦分量转化，得到正序电压，并根据所述额定电压，判定所述正序电压是否为穿越电压，若所述正序电压大于1.1倍的所述额定电压且小于1.2倍的所述额定电压，或大于0.8倍的额定电压且小于0.9倍的所述额定电压，则将所述正序电压标记为穿越电压，并获取穿越故障电流的传播速度、穿越故障电流的接收时间，所述穿越故障电流的接收时间为故障电流传递至新能源场站所用时间。

其中，由于电压发生变化，相位也发生短时变化，所述正余弦分量转化采用正序电压模型实现，首先计算一个基波周期内，基波分量的傅里叶系数，根据傅里叶系数计算正序电压，所述正序电压模型具体为：

其中，f₀为基波频率，u_acos为所述A相电压的余弦分量在一个基波周期内的傅里叶系数，u_asin为所述A相电压的正弦分量在一个基波周期内的傅里叶系数。

其中，u_bcos为所述B相电压的余弦分量在一个基波周期内的傅里叶系数，u_bsin为所述B相电压的正弦分量在一个基波周期内的傅里叶系数。

其中，u_ccos为所述C相电压的余弦分量在一个基波周期内的傅里叶系数，u_csin为所述C相电压的正弦分量在一个基波周期内的傅里叶系数。

计算正序电压的余弦分量和正序电压的正弦分量：

计算A相电压：

计算B相电压：

计算C相电压：

u_cos为所述正序电压的余弦分量，u_sin为所述正序电压的正弦分量，u_acos为所述A相电压的余弦分量，u_csin为所述A相电压的正弦分量，u_bcos为所述B相电压的余弦分量，u_bsin为所述B相电压的正弦分量，u_ccos为所述C相电压的余弦分量，u_csin为所述C相电压的正弦分量。

根据正序电压的余弦分量和正序电压的正弦分量，得到正序电压：

U为正序电压。

新能源机组采用PLL锁相环计算电网频率，根据电网设置的调频死区(一般为0.05Hz)和电网频率计算频率变化量，从而计算有功指令，新能源场站再根据有功指令调整机组有功，实现调频。这是因为新能源场站并网点电压变化时，新能源场站调频系统计算功率指令，下达机组执行的常规通讯延时在2-3s，此时新能源场站的机组已通过故障电压穿越过程，不需要考虑扰动问题。

另外，若所述正序电压并非穿越电压，即所述正序电压大于0.9倍的额定电压，小于1.1倍的额定电压，则利用常规的锁相环方式计算频率，可根据新能源场站设置的调频死区和频率，计算新能源场站的频率变化量。

由于所述穿越故障电流的接收时间，一般大于200ms，为了确保新能源场站的系统能检测到故障发生，在所述标记穿越电压步骤前，还需对新能源场站的通讯模式进行判定，具体为：

若所述新能源场站的通讯模式为快速通讯，所述正序电压大于零，并小于等于1.3倍的所述额定电压，则电压穿越时，直接开启调频功能。

若所述新能源场站的通讯模式为常规通讯，所述正序电压大于零且小于等于0.8倍的额定电压，或，所述正序电压大于1.2倍的额定电压且小于等于1.3倍的额定电压，则电压穿越时，直接关闭调频功能。

所述快速通讯为通讯时间小于200ms，所述常规通讯为通讯时间大于200ms。

S103，根据所述穿越故障电流的传播速度、所述穿越故障电流的接收时间，通过行波测距，得到故障距离，所述故障距离为故障发生位置与新能源场站之间的距离。

其中，所述行波测距步骤中，所述行波测距采用行波测距模型实现，所述行波测距模型具体为：

L_f＝Δt/2

其中，L_f为所述故障距离，v为所述穿越故障电流的传播速度，Δt为所述穿越故障电流的接收时间。

另外，Δt具体计算方法为：

截取新能源场站并网点电压变化前后适当长度的各相暂态波形，并进行相模变换，得到线模分量。

选取三次B样条小波作为小波基函数，对线模分量进行多分辨率分析；

在最高尺度上找到最大模极大值点，得到并网点电压变化时时初始行波波头和初始反向行波波头的的大致时刻t_m、t_n。

从最高尺度向最低尺度反推，在最低尺度下的t_m、t_n时刻附近寻找模极大值点，得到并网点电压变化时，初始行波波头和初始反向行波波头的精确时刻，计算t_m、t_n的时间差Δt，Δt为所述穿越故障电流的接收时间。

S104，根据新能源场站与电网之间联络线的长度和所述故障距离，以及所述零序电流和所述最大故障电流，判定穿越故障原因，若所述故障距离大于所述新能源场站与电网之间联络线的长度，并且所述零序电流小于所述最大故障电流，则标记所述穿越故障为直流闭锁，若所述故障距离小于所述新能源场站与电网之间联络线的长度，并且所述零序电流大于所述最大故障电流，则标记所述穿越故障为新能源场站与电网之间联络线的故障。

其中，在判定穿越故障原因时，采集新能源场站升压站接地变压器零序CT获得零序电流，Isd为零序电流，Idmax为最大运行方式下的零序电流最大值，KIdmax为所述最大故障电流，K为可靠系数，一般取1.3～1.4。根据Isd和KIdmax的大小，来对故障原因的判定结果进行校对，若Isd＞KIdmax，则所述新能源场站与电网之间联络线发生故障，若Isd＜KIdmax，则所述新能源场站与电网之间联络线未发生故障，若根据Isd和KIdmax判定的故障原因与根据故障距离判定的故障原因，结果不符合，则需重新对故障原因进行判定。

S105，根据所述故障原因，选择是否关闭调频功能，若所述故障原因为新能源场站与电网之间联络线的故障，则关闭调频功能，若所述故障原因为直流闭锁，则根据所述三相电压，利用所述三相电压相位差的傅里叶变换，生成三相电压中各相电压对应的频率变化量，对所述各相电压对应的频率变化量求平均值，得到新能源场站的频率变化量，并根据所述新能源场站额定功率、额定频率和频率变化量，利用预先建立的有功模型，得到新能源场站输出有功功率的变化量，根据所述有功功率变化量调节新能源场站的频率。

所述三相电压相位差的傅里叶变换的步骤中，所述三相电压相位差的傅里叶变换采用相频转换模型实现，所述相频转换模型具体为：

f_a＝f₀±|Δf_a|

其中，a为一个采样周期内的正弦相，b为一个采样周期的余弦相，a′为两个采样周期内的正弦相，b′为两个采样周期内的余弦相，f₀为基波理想频率f₀＝50HZ，f_a为所述A相电压对应的新能源场站系统的频率，将上述公式中A相电压替换为B相电压或C相电压，可获得B相电压对应的新能源场站系统的频率为f_b，C相电压对应的新能源场站系统的频率为f_c，具体为：f_b＝f₀±|Δf_b|，f_c＝f₀±|Δf_c|。

三相电压中各相电压对应的频率变化量：

Δf_a＝f_a-f₀＜±0.2+ε，Δf_b＝f_b-f₀＜±0.2+ε，Δf_c＝f_c-f₀＜±0.2+ε

所述新能源场站的频率变化量：

所述有功模型具体为：

其中，K_f为静态频率调节效应系数，ΔP为所述新能源机组输出有功功率的变化量，单位为兆瓦(MW)，P_N为所述新能源场站额定功率，单位为兆瓦(MW)，f_N为所述新能源场站额定频率。

根据有功功率的变化量来调节频率，选择性的增加或者减少有功功率。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种新能源场站的调频方法，通过获取新能源场站的三相电压、额定功率、额定频率、额定电压、新能源场站与电网联络线的长度。根据所述三相电压，通过正余弦分量转化，得到正序电压，并根据所述额定电压判定所述正序电压是否为穿越电压，并获取穿越故障电流的传播速度、穿越故障电流的接收时间，根据所述穿越故障电流的传播速度、所述穿越故障电流的接收时间，通过行波测距，得到故障距离，所述故障距离为故障发生位置与新能源场站之间的距离，根据新能源场站与电网之间联络线的长度和所述故障距离，以及零序电流与最大故障电流，判定穿越故障原因，根据所述故障原因，选择是否关闭调频功能。可在电压穿越时，对造成电压穿越的原因进行判定，若故障发生在新能源场站与电网之间联络线上，则关闭调频功能，若故障为直流闭锁，则使用一次调频，调节频率，本申请实施例提供的一种新能源场站的调频方法有效避免了调频资源的浪费。

参见图2为本申请实施例提供的新能源场站调频系统的基本架构图。

本申请实施例第二方面提供一种新能源场站的调频系统，所述系统包括：获取模块、电压判定模块、故障距离模块、故障原因判定模块和有功调节模块。

所述获取模块，用于获取新能源场站的三相电压、额定功率、额定频率、额定电压、新能源场站与电网联络线的长度。

所述电压判定模块，用于根据所述三相电压，通过正余弦分量转化，得到正序电压，并根据所述额定电压，判定所述正序电压是否为穿越电压，若所述正序电压大于1.1倍的所述额定电压且小于1.2倍的所述额定电压，或大于0.8倍的额定电压且小于0.9倍的所述额定电压，则将所述正序电压标记为穿越电压，获取穿越故障电流的传播速度、穿越故障电流的接收时间，所述穿越故障电流的接收时间为故障电流传递至新能源场站所用时间。

所述故障距离模块，用于根据所述穿越故障电流的传播速度、所述穿越故障电流的接收时间，通过行波测距，得到故障距离。

所述故障原因判定模块，用于根据新能源场站与电网之间联络线的长度和所述故障距离，以及所述零序电流和所述最大故障电流，判定穿越故障原因，若所述故障距离大于所述新能源场站与电网之间联络线的长度，并且所述零序电流小于所述最大故障电流，则标记所述穿越故障为直流闭锁，若所述故障距离小于所述新能源场站与电网之间联络线的长度，并且所述零序电流大于所述最大故障电流，则标记所述穿越故障为新能源场站与电网之间联络线的故障。

所述有功调节模块，用于根据所述故障原因，选择是否关闭调频功能，若所述故障原因为新能源场站与电网之间联络线的故障，则关闭调频功能，若所述故障原因为直流闭锁，则根据所述三相电压，利用所述三相电压相位差的傅里叶变换，生成三相电压中各相电压对应的频率变化量，对所述各相电压对应的频率变化量求平均值，得到新能源场站的频率变化量，并根据所述新能源场站额定功率、额定频率和频率变化量，利用预先建立的有功模型，得到新能源场站输出有功功率的变化量，根据所述有功功率变化量调节新能源场站的频率。

其中，所述行波测距步骤中，所述行波测距采用行波测距模型实现，所述行波测距模型具体为：

L_f＝Δt/2

其中，L_f为所述故障距离，v为穿越故障电流的传播速度，Δt为穿越故障电流的接收时间。

另外，Δt具体计算方法为：

截取新能源场站并网点电压变化前后适当长度的各相暂态波形，并进行相模变换，得到线模分量。

选取三次样条小波作为小波基函数，对线模分量进行多分辨率分析。

在最高尺度上找到最大模极大值点，得到并网点电压变化时时初始行波波头和初始反向行波波头的的大致时刻t_m、t_n。

从最高尺度向最低尺度反推，在最低尺度下的t_m、t_n时刻附近寻找模极大值点，得到并网点电压变化时，初始行波波头和初始反向行波波头的精确时刻，计算t_m、t_n的时间差Δt，Δt为所述穿越故障电流的接收时间。

其中，在判定穿越故障原因时，采集新能源场站升压站接地变压器零序CT获得零序电流，Isd为零序电流，Idmax为最大运行方式下的零序电流最大值，KIdmax为所述最大故障电流，K为可靠系数，一般取1.3～1.4。根据Isd和KIdmax的大小，来对故障原因的判定结果进行校对，若Isd＞KIdmax，则所述新能源场站与电网之间联络线发生故障，若Isd＜KIdmax，则所述新能源场站与电网之间联络线未发生故障，若根据Isd和KIdmax判定的故障原因与根据故障距离判定的故障原因，结果不符合，则需重新对故障原因进行判定。

将所述新能源场站的三相电压、额定功率、额定频率、额定电压、新能源场站与电网联络线的长度、新能源场站与电网联络线之间的接地变压器的零序电流和最大故障电流，输入进所述获取模块，所述获取模块将所述三相电压传递至所述电压判定模块；所述电压判定模块根据所述三相电压，通过正余弦分量转化，得到正序电压，并判断所述正序电压是否为穿越电压，进一步获取穿越故障电流的传播速度、穿越故障电流的接收时间；所述电压判定模块将所述穿越故障电流的传播速度、穿越故障电流的接收时间，传递至所述故障距离模块，并通过行波测距，得到故障距离；所述故障距离模块将所述故障距离传递至所述故障原因判定模块，所述获取模块将所述新能源场站与电网联络线的长度、零序电流和最大故障电流传递至所述故障原因判定模块，所述故障原因判定模块，通过比较所述故障距离和新能源场站与电网联络线的长度，零序电流与最大故障电流的大小，从而判定故障原因；所述故障原因判定模块将故障原因传递至所述有功调节模块，所述获取模块将所述新能源场站的三相电压、额定功率和额定频率传递至所述有功调节模块，所述有功调节模块根据所述故障原因，选择关闭或开启调频功能，若开启调频功能，则通过三相电压相位差的傅里叶变换，生成三相电压中各相电压对应的频率变化量，对所述各相电压对应的频率变化量求平均值，得到新能源场站的频率变化量，并根据所述新能源场站额定功率、额定频率和频率变化量，利用预先建立的有功模型，得到新能源场站输出有功功率的变化量，根据所述有功功率变化量调节新能源场站的频率。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种新能源场站的调频方法及系统，通过获取新能源场站的三相电压、额定功率、额定频率、额定电压、新能源场站与电网联络线的长度；根据所述三相电压，通过正余弦分量转化，得到正序电压，并根据所述额定电压判定所述正序电压是否为穿越电压，并获取穿越故障电流的传播速度、穿越故障电流的接收时间，根据所述穿越故障电流的传播速度、所述穿越故障电流的接收时间，通过行波测距，得到故障距离，所述故障距离为故障发生位置与新能源场站之间的距离，根据新能源场站与电网之间联络线的长度和所述故障距离，以及零序电流与最大故障电流，判定穿越故障原因，根据所述故障原因，选择是否关闭调频功能。可在电压穿越时，对造成电压穿越的原因进行判定，若故障发生在新能源场站与电网之间联络线上，则关闭调频功能，若故障为直流闭锁，则使用一次调频，调节频率，本申请实施例提供的一种新能源场站的调频方法有效避免了调频资源的浪费。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种新能源场站的调频方法，其特征在于，包括：

获取新能源场站的三相电压、额定功率、额定频率、额定电压、新能源场站与电网联络线的长度、新能源场站与电网联络线之间的接地变压器的零序电流和最大故障电流；

根据所述三相电压，通过正余弦分量转化，得到正序电压，并根据所述额定电压，判定所述正序电压是否为穿越电压，若所述正序电压大于1.1倍的所述额定电压且小于1.2倍的所述额定电压，或大于0.8倍的额定电压且小于0.9倍的所述额定电压，则将所述正序电压标记为穿越电压，并获取穿越故障电流的传播速度、穿越故障电流的接收时间，所述穿越故障电流的接收时间为故障电流传递至新能源场站所用时间；

根据所述穿越故障电流的传播速度、所述穿越故障电流的接收时间，通过行波测距，得到故障距离，所述故障距离为故障发生位置与新能源场站之间的距离；

根据新能源场站与电网之间联络线的长度和所述故障距离，以及所述零序电流和所述最大故障电流，判定穿越故障原因，若所述故障距离大于所述新能源场站与电网之间联络线的长度，并且所述零序电流小于所述最大故障电流，则标记所述穿越故障为直流闭锁，若所述故障距离小于所述新能源场站与电网之间联络线的长度，并且所述零序电流大于所述最大故障电流，则标记所述穿越故障为新能源场站与电网之间联络线的故障；

根据所述故障原因，选择是否关闭调频功能，若所述故障原因为新能源场站与电网之间联络线的故障，则关闭调频功能，若所述故障原因为直流闭锁，则根据所述三相电压，利用所述三相电压相位差的傅里叶变换，生成三相电压中各相电压对应的频率变化量，对所述各相电压对应的频率变化量求平均值，得到新能源场站的频率变化量，并根据所述新能源场站额定功率、额定频率和频率变化量，利用预先建立的有功模型，得到新能源场站输出有功功率的变化量，根据所述有功功率变化量调节新能源场站的频率。

2.根据权利要求1所述的一种新能源场站的调频方法，其特征在于，所述行波测距步骤中，所述行波测距采用行波测距模型实现，所述行波测距模型具体为：

L_f＝Δt/2

L_f为所述故障距离，v为穿越故障电流的传播速度，Δt为穿越故障电流的接收时间；

另外所述最大故障电流的获取步骤中，所述最大故障电流的获取采用故障电流模型实现，所述最大故障电流模型具体为：

KIdmax＝K×Idmax

K为可靠系数，取1.3-1.4，KIdmax为所述最大故障电流，Idmax为新能源场站与电网之间联络线的末端接地短路时的最大零序电流。

3.根据权利要求1所述的一种新能源场站的调频方法，其特征在于，所述三相电压相位差的傅里叶变换的步骤中，所述三相电压相位差的傅里叶变换采用相频转换模型实现，所述相频转换模型具体为：

f_a＝f₀±|Δf_a|

其中，a为一个采样周期内的正弦相，b为一个采样周期的余弦相，a′为两个采样周期内的正弦相，b′为两个采样周期内的余弦相，f₀为基波理想频率f₀＝50HZ，f_a为所述A相电压对应的新能源场站系统的频率，将上述公式中A相电压替换为B相电压或C相电压，可获得B相电压对应的新能源场站系统的频率为f_b，C相电压对应的新能源场站系统的频率为f_c，具体为：f_b＝f₀±|Δf_b|，f_c＝f₀±|Δf_c|；

三相电压中各相电压对应的频率变化量：

Δf_a＝f_a-f₀＜±0.2+ε，Δf_b＝f_b-f₀＜±0.2+ε，Δf_c＝f_c-f₀＜±0.2+ε

所述新能源场站的频率变化量：

4.根据权利要求1所述的一种新能源场站的调频方法，其特征在于，所述有功模型具体为：

其中，K_f为静态频率调节效应系数，ΔP为所述新能源机组输出有功功率的变化量，单位为兆瓦(MW)，P_N为所述新能源场站额定功率，单位为兆瓦(MW)，f_N为所述新能源场站额定频率。

5.根据权利要求1所述的一种新能源场站的调频方法，其特征在于，在所述标记穿越电压步骤前，还需对新能源场站的通讯模式进行判定，具体为：

若所述新能源场站的通讯模式为快速通讯，所述正序电压大于零，并小于等于1.3倍的所述额定电压，则电压穿越时，直接开启调频功能；

若所述新能源场站的通讯模式为常规通讯，所述正序电压大于零且小于等于0.8倍的额定电压，或，所述正序电压大于1.2倍的额定电压且小于等于1.3倍的额定电压，则电压穿越时，直接关闭调频功能；

所述快速通讯为通讯时间小于200ms，所述常规通讯为通讯时间大于200ms。

6.一种新能源场站的调频系统，其特征在于，所述一种新能源场站的调频系统，用于执行权利要求1-5所述的一种新能源场站的调频方法，包括：获取模块、电压判定模块、故障距离模块、故障原因判定模块和有功调节模块；

所述获取模块，用于获取新能源场站的三相电压、额定功率、额定频率、额定电压、新能源场站与电网联络线的长度；

所述电压判定模块，用于根据所述三相电压，通过正余弦分量转化，得到正序电压，并根据所述额定电压，判定所述正序电压是否为穿越电压，若所述正序电压大于1.1倍的所述额定电压且小于1.2倍的所述额定电压，或大于0.8倍的额定电压且小于0.9倍的所述额定电压，则将所述正序电压标记为穿越电压，并获取穿越故障电流的传播速度、穿越故障电流的接收时间；

所述故障距离模块，用于根据所述穿越故障电流的传播速度、所述穿越故障电流的接收时间，通过行波测距，得到故障距离；

所述故障原因判定模块，用于根据新能源场站与电网之间联络线的长度和所述故障距离，以及所述零序电流和所述最大故障电流，判定穿越故障原因，若所述故障距离大于所述新能源场站与电网之间联络线的长度，并且所述零序电流小于所述最大故障电流，则标记所述穿越故障为直流闭锁，若所述故障距离小于所述新能源场站与电网之间联络线的长度，并且所述零序电流大于所述最大故障电流，则标记所述穿越故障为新能源场站与电网之间联络线的故障；

所述有功调节模块，用于根据所述故障原因，选择是否关闭调频功能，若所述故障原因为新能源场站与电网之间联络线的故障，则关闭调频功能，若所述故障原因为直流闭锁，则根据所述三相电压，利用所述三相电压相位差的傅里叶变换，生成三相电压中各相电压对应的频率变化量，对所述各相电压对应的频率变化量求平均值，得到新能源场站的频率变化量，并根据所述新能源场站额定功率、额定频率和频率变化量，利用预先建立的有功模型，得到新能源场站输出有功功率的变化量，根据所述有功功率变化量调节新能源场站的频率。

7.根据权利要求6所述的一种新能源场站的调频系统，其特征在于，所述行波测距步骤中，所述行波测距采用行波测距模型实现，所述行波测距模型具体为：

L_f＝Δt/2

L_f为所述故障距离，v为穿越故障电流的传播速度，Δt为穿越故障电流的接收时间；

另外所述最大故障电流的获取步骤中，所述最大故障电流的获取采用故障电流模型实现，所述最大故障电流模型具体为：

KIdmax＝K×Idmax

K为可靠系数，取1.3-1.4，KIdmax为所述最大故障电流，Idmax为新能源场站与电网之间联络线的末端接地短路时的最大零序电流。

8.根据权利要求6所述的一种新能源场站的调频系统，其特征在于，所述三相电压相位差的傅里叶变换的步骤中，所述三相电压相位差的傅里叶变换采用相频转换模型实现，所述相频转换模型具体为：

f_a＝f₀±|Δf_a|

其中，a为一个采样周期内的正弦相，b为一个采样周期的余弦相，a′为两个采样周期内的正弦相，b′为两个采样周期内的余弦相，f₀为基波理想频率f₀＝50HZ，f_a为所述A相电压对应的新能源场站系统的频率，将上述公式中A相电压替换为B相电压或C相电压，可获得B相电压对应的新能源场站系统的频率为f_b，C相电压对应的新能源场站系统的频率为f_c，具体为：f_b＝f₀±|Δf_b|，f_c＝f₀±|Δf_c|；

三相电压中各相电压对应的频率变化量：

Δf_a＝f_a-f₀＜±0.2+ε，Δf_b＝f_b-f₀＜±0.2+ε，Δf_c＝f_c-f₀＜±0.2+ε

所述新能源场站的频率变化量：

9.根据权利要求6所述的一种新能源场站的调频系统，其特征在于，所述有功模型具体为：

其中，K_f为静态频率调节效应系数，ΔP为所述新能源机组输出有功功率的变化量，单位为兆瓦(MW)，P_N为所述新能源场站额定功率，单位为兆瓦(MW)，f_N为所述新能源场站额定频率。

10.根据权利要求6所述的一种新能源场站的调频系统，其特征在于，在所述标记穿越电压步骤前，还需对新能源场站的通讯模式进行判定，具体为：

若所述新能源场站的通讯模式为快速通讯，所述正序电压大于零，并小于等于1.3倍的所述额定电压，则电压穿越时，直接开启调频功能；

若所述新能源场站的通讯模式为常规通讯，所述正序电压大于零且小于等于0.8倍的额定电压，或，所述正序电压大于1.2倍的额定电压且小于等于1.3倍的额定电压，则电压穿越时，直接关闭调频功能；

所述快速通讯为通讯时间小于200ms，所述常规通讯为通讯时间大于200ms。

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