CN116125334A - 基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法 - Google Patents

基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法 Download PDF

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CN116125334A CN202310063922.6A CN202310063922A CN116125334A CN 116125334 A CN116125334 A CN 116125334A CN 202310063922 A CN202310063922 A CN 202310063922A CN 116125334 A CN116125334 A CN 116125334A
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李�杰
王杰
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Abstract

本发明公开了基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，包括如下步骤：步骤S1、基准值选取；步骤S2、电气参数输入；步骤S3、网络参数计算；步骤S4、基于伪电流源法等值归并法计算风、光、储电源及系统提供的短路电流；步骤S5、融入无穷大计算法计算各短路点短路电流。本发明提出的基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，适应于风电、光伏和储能电源出力特殊性条件下的在短路电流计算的等效计算模型，以快速有效的进行风电场、光伏、储能或风光储联合电站各电压等级母线短路电流，计算快速有效，具有较高的推广应用价值。

Description

基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法
技术领域
本发明涉及新能源发电领域，尤其是基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法。
背景技术
目前随着单个风电场、光伏电站、储能电站或风光储联合电站容量增加，动辄几十万，甚至百万kW，为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围，在新能源升压站的设计和运行中，必须进行短路电流的计算，以用于设备和载流导体热稳定性和动稳定性、选择和整定继电保护装置、确定合理的主接线方案、运行方式及限流措施和保护系统的电气设备在最严重的短路状态下不损坏，尽量减少因短路故障产生的危害。目前在风电、光伏和储能工程中，短路电流的计算方法仅针对单一的电源计算，且使用算法也比较简单，其中风电工程中风电机组按同步发电机处理，光伏和储能工程中光伏电源当做真正的电流源处理。鉴于上述目前的计算方法存在两个问题：一是不适用于多种新能源电源联合电站的短路计算，如风光联合电站、风储联合电站、光伏储联合电站、风光储联合站的短路电流工程计算；二是按目前将光伏和储能电源当做真正的电流源处理，当计算大容量、多主变的联合电站的短路电流时，计算数值将大的无法接受且明显不合理，以这样的思路再考虑系统的新能源电源时更加不合理，而且与现实情况也不符合。因此，本发明提出一种基于电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法至关重要。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，适应于风电、光伏和储能电源出力特殊性条件下的在短路电流计算的等效计算模型，以快速有效的进行风电场、光伏、储能或风光储联合电站各电压等级母线短路电流，具有较高的推广应用价值。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，包括如下步骤：
步骤S1、基准值选取：基准值包括基准容量、基准电压和基准电流；
步骤S2、电气参数输入：电气参数包括系统参数、主变压器参数、风力发电系统参数、光伏发电系统参数、储能系统参数和集电线路参数；
步骤S3、网络参数计算：网络参数计算包括主变阻抗标幺值计算、就地升压变阻抗标幺值计算、风机+箱变等效阻抗标幺值转换计算、集电线路阻抗标幺值计算；
步骤S4、基于伪电流源法等值归并法计算风、光、储电源及系统提供的短路电流：风、光、储电源及系统提供的短路电流包括风力发电机组提供的三相短路电流、光伏发电单元提供的三相短路电流、储能单元提供的三相短路电流、系统提供的三相短路电流；
步骤S5、融入无穷大计算法计算各短路点短路电流：各短路点短路电流包括升压站500kV母线三相短路电流、升压站37kV母线三相短路电流、升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变37kV母线三相短路电流、升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变低压侧母线三相短路电流、升压站500kV母线单相接地短路电流、单相接地故障主变压器中性点流经短路电流。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S3中主变阻抗标幺值计算公式如下：
Figure BDA0004062170120000021
其中：XT*-主变短路阻抗标幺值，Ud％-主变压器短路阻抗，Sj-基准容量，Se-主变压器额定容量。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S3中就地升压变阻抗标幺值计算公式：
Figure BDA0004062170120000031
其中：XT-k*-就地升压变短路阻抗标幺值，Ud-k％-主变压器短路阻抗，Sj-基准容量，Se-k-主变压器额定容量。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S3中风机+箱变等效阻抗标幺值转换计算公式：
Figure BDA0004062170120000032
其中：XWTS*-以1000MVA为基准容量下的风机+箱变等效阻抗标幺值，XWT*-风力发电机组-箱变等效阻抗标幺值，Sj-基准容量，Pe-风力发电机组额定容量，cosθ-风力发电机组功率因数。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S3中集电线路阻抗标幺值计算步骤如下：
步骤a、计算升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变的集电线路阻抗标幺值，计算公式如下：
Figure BDA0004062170120000033
其中：XLmin*-升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变的集电线路阻抗标幺值，x-单位长度集电线路的阻抗，Lmin-k-升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变的长度，Sj-基准容量，
Figure BDA0004062170120000034
-基准电压，37kV；
步骤b、计算风电场集电线路阻抗标幺值，计算公式如下：
Figure BDA0004062170120000041
其中：XL*-风电场集电线路阻抗标幺值，x-单位长度集电线路的阻抗，L-单回集电线路平均长度，Sj-基准容量，
Figure BDA0004062170120000042
-基准电压，37kV。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S4中风力发电机组提供的三相短路电流计算公式如下：
Figure BDA0004062170120000043
Figure BDA0004062170120000044
其中：
Figure BDA0004062170120000045
-风力发电机组向500kV母线提供的三相短路电流，Ij525-500kV电压等级基准电流，
Figure BDA0004062170120000046
-风力发电机组向37kV母线提供的三相短路电流，Ij37-37kV电压等级基准电流。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S4中光伏发电单元提供的三相短路电流计算公式：
Figure BDA0004062170120000047
其中：
Figure BDA0004062170120000048
-光伏发电单元提供的三相短路电流，K2-光伏逆变器过流倍数，Sinv-单个光伏发电单元额定容量，Ue-2-光伏发电单元短路电流注入的电压等级。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S4中储能单元提供的三相短路电流计算公式如下：
Figure BDA0004062170120000049
其中：
Figure BDA00040621701200000410
-储能单元提供的三相短路电流，K3-储能变流器过流倍数，SCN-单个储能单元额定容量，Ue-3-储能单元短路电流注入的电压等级。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S4中系统提供的三相短路电流包括如下：
①系统向500kV母线提供的三相短路电流计算公式如下
Figure BDA0004062170120000051
其中：
Figure BDA0004062170120000052
-系统向500kV母线提供的三相短路电流，XS1*-500kV系统正序阻抗标幺值，Ij525-500kV电压等级基准电流；
②系统向37kV母线提供的三相短路电流计算公式如下：
Figure BDA0004062170120000053
其中：
Figure BDA0004062170120000054
-系统向37kV母线提供的三相短路电流，Ij37-37kV电压等级基准电流。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S5中升压站500kV母线三相短路电流计算公式如下：
Figure BDA0004062170120000055
其中：
Figure BDA0004062170120000056
-升压站500kV母线三相短路电流，n1、n2、n3-分别为接有风电、光伏和储能的主变压器台数，N1i、N2i、N3i-分别为第i主变压器下接有风电、光伏和储能的单元数量，
Figure BDA0004062170120000057
-分别为第i主变压器下风电、光伏和储能单元向500kV母线提供的三相短路电流，i-主变压器编号；
升压站37kV母线三相短路电流计算公式如下：
Figure BDA0004062170120000058
其中：
Figure BDA0004062170120000059
-升压站37kV母线三相短路电流，
Figure BDA00040621701200000510
-分别第1台主变压器下风电、光伏和储能单元向500kV母线提供的三相短路电流，N11、N21、N31-分别为第1主变压器下接有风电、光伏和储能的单元数量；
升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变37kV母线三相短路电流计算公式如下：
Figure BDA0004062170120000061
其中：
Figure BDA0004062170120000062
-升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变37kV母线三相短路电流；
升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变低压侧母线三相短路电流计算公式如下：
Figure BDA0004062170120000063
其中：
Figure BDA0004062170120000064
-升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变低压侧母线三相短路电流，Ij-k-分别为风电、光伏或储能就地升压变低压侧的基准电流，Kk-分别为风电、光伏或储能单元过流倍数；
升压站500kV母线单相接地短路电流计算公式如下：
Figure BDA0004062170120000065
其中：
Figure BDA0004062170120000066
-升压站500kV母线单相接地短路电流，XS2*-500kV系统负序阻抗标幺值，XS0*-500kV系统零序阻抗标幺值，XT0*-主变压器零序阻抗标幺值，n-中性点接地的主变压器台数；
单相接地故障主变压器中性点流经总的短路电流计算公式：
Figure BDA0004062170120000067
其中：In-主变压器中性点流经短路电流。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明提出的基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，适应于风电、光伏和储能电源出力特殊性条件下的在短路电流计算的等效计算模型，以快速有效的进行风电场、光伏、储能或风光储联合电站各电压等级母线短路电流。相对现有的新能源单一电源、按真正电流源处理的计算方法，针对其存在的问题，本发明解决了能够适用于多种系能源联合电站的短路电流计算，以及将光伏和储能当做真正电流源时存在的不合理的问题，在目前新能源大型基地风、光、储多种电源联合电站项目中具有较高的推广应用价值。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
如图1所示，下面结合实施例对本发明做进一步详细说明，具体方案为风电容量为400MW，光伏容量为1000MW，储能容量为150MW，配套建设一座500kV升压站，主变容量为4台400MVA主变压器，电压等级为500kV/35kV：
基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，包括如下步骤：
步骤S1、基准值选取：基准值包括基准容量、基准电压和基准电流；
基准容量：Sj＝1000MVA；
基准电压：Uj525＝525kV，Uj37＝37kV，Uj1.14＝1.14kV，Uj0.8＝0.8kV，Uj0.66＝0.66kV
基准电流：Ij525＝1.0997kA,Ij37＝15.6045kA，Ij1.14＝506.4625kA，Ij0.8＝721.7090kA，Ij0.66＝874.7988kA。
其中525kV和37kV为升压站电压，1.14kV为风力发电机组出口电压，0.8kV为光伏并网逆变器出口电压，0.66kV为储能变流器出口电压。
步骤S2、电气参数输入：电气参数包括系统参数、主变压器参数、风力发电系统参数、光伏发电系统参数、储能系统参数和集电线路参数；
(1)系统参数
系统正序、负序阻抗标幺值：0.0433
系统零序阻抗标幺值：0.0499
(2)主变压器参数
#1主变压器参数
主变压器额定容量(MVA)：400
主变压器短路阻抗(％)：25
#2主变压器参数
主变压器额定容量(MVA)：400
主变压器短路阻抗(％)：25
#3主变压器参数
主变压器额定容量(MVA)：400
主变压器短路阻抗(％)：25
#4主变压器参数
主变压器额定容量(MVA)：400
主变压器短路阻抗(％)：25
(3)风力发电系统参数
风力发电机组额定容量：5MW
风力发电机组功率因数：0.95
风力发电机组-箱变等效阻抗标幺值：0.5
风力发电机组就地升压变额定容量(MVA)：5.5
风力发电机组就地升压变短路阻抗(％)：8
风力发电机组过流倍数K1：变流器类型取1.2或2，异步发电机取6各台主变压器下各台主变压器下风力发电机组数量：
#1主变下的风力发电机组数量：20
#2主变下的风力发电机组数量：20
#3主变下的风力发电机组数量：20
#4主变下的风力发电机组数量：20
(4)光伏发电系统参数
单个光伏发电单元额定容量(MW)：3.15
光伏并网逆变器交流输出额定电压(kV)：0.8
光伏逆变器过流倍数K2：1.2
光伏就地升压变额定容量(MVA)：3.15
光伏就地升压变短路阻抗(％)：7
各台主变压器下各台主变压器下光伏发电单元数量：
#1主变下的光伏发电单元数量：79
#2主变下的光伏发电单元数量：80
#3主变下的光伏发电单元数量：79
#4主变下的光伏发电单元数量：80
(5)储能系统参数
单个储能单元额定容量(MW)：2.5
储能变流器交流输出额定电压(kV)：0.66
储能变流器过流倍数K3：1.2
储能就地升压变额定容量(MVA)：2.75
储能就地升压变短路阻抗(％)：7
各台主变压器下各台主变压器下储能单元数量：
#1主变下的储能单元数量：15
#2主变下的储能单元数量：15
#3主变下的储能单元数量：15
#4主变下的储能单元数量：15
(6)集电线路参数
A距离升压站最近一条集电线路参数
升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变的集电线路长度(km)：0.17
最近集电线路单位长度阻抗(Ω/km)：0.4
B风电场集电线路参数
#1主变下的集电线路平均长度(km)：5
#2主变下的集电线路平均长度(km)：5
#3主变下的集电线路平均长度(km)：5
#4主变下的集电线路平均长度(km)：5
集电线路单位长度阻抗(Ω/km)：0.4
步骤S3、网络参数计算：网络参数计算包括主变阻抗标幺值计算、就地升压变阻抗标幺值计算、风机+箱变等效阻抗标幺值转换计算、集电线路阻抗标幺值计算；
(1)主变阻抗标幺值计算
计算公式：
Figure BDA0004062170120000101
其中：
XT*-主变短路阻抗标幺值
Ud％-主变压器短路阻抗(％)
Sj-基准容量(MVA)
Se-主变压器额定容量(MVA)
依据式(1)计算结果如下：
#1主变短路阻抗标幺值：0.625
#2主变短路阻抗标幺值：0.625
#3主变短路阻抗标幺值：0.625
#4主变短路阻抗标幺值：0.625
(2)就地升压变阻抗标幺值计算
计算公式：
Figure BDA0004062170120000111
其中：
XT-k*-就地升压变短路阻抗标幺值
Ud-k％-主变压器短路阻抗(％)
Sj-基准容量(MVA)
Se-k-主变压器额定容量(MVA)
k-电源类型，取1时为风力发电机组，取2时为光伏，取3时为储能依据式(2)计算结果如下：
风力发电机组就地升压变短路阻抗标幺值：XT-1*＝14.5455
光伏就地升压变短路阻抗标幺值：XT-2*＝22.2222
储能就地升压变短路阻抗标幺值：XT-3*＝25.4545
(3)风机+箱变等效阻抗标幺值转换计算
计算公式：
Figure BDA0004062170120000112
其中：
XWTS*-以1000MVA为基准容量下的风机+箱变等效阻抗标幺值
XWT*-风力发电机组-箱变等效阻抗标幺值
Sj-基准容量(MVA)
Pe-风力发电机组额定容量(MW)
cosθ-风力发电机组功率因数(MVA)
依据式(3)计算结果为XWTS*＝95。
(4)集电线路阻抗标幺值计算
A升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变的集电线路阻抗标幺值计算
计算公式：
Figure BDA0004062170120000121
其中：
XLmin*-升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变的集电线路阻抗标幺值
x-单位长度集电线路的阻抗(Ω/km)
Lmin-k-升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变的长度(km)
Sj-基准容量(MVA)
Figure BDA0004062170120000122
-基准电压，37kV
其余符号前面已说明。
依据式(4)计算结果为XLmin-k*＝0.0497。
B风电场集电线路阻抗标幺值计算
计算公式：
Figure BDA0004062170120000131
其中：
XL*-风电场集电线路阻抗标幺值
x-单位长度集电线路的阻抗(Ω/km)
L-单回集电线路平均长度(km)
Sj-基准容量(MVA)
Figure BDA0004062170120000132
-基准电压，37kV
依据式(5)计算结果为
#1主变压器下单回集电线路平均电抗标幺值：1.4609。
#2主变压器下单回集电线路平均电抗标幺值：1.4609。
#3主变压器下单回集电线路平均电抗标幺值：1.4609。
#4主变压器下单回集电线路平均电抗标幺值：1.4609。
步骤S4、基于伪电流源法等值归并法计算风、光、储电源及系统提供的短路电流：风、光、储电源及系统提供的短路电流包括风力发电机组提供的三相短路电流、光伏发电单元提供的三相短路电流、储能单元提供的三相短路电流、系统提供的三相短路电流；
(1)风力发电机组提供的三相短路电流
计算公式：
Figure BDA0004062170120000133
计算公式：
Figure BDA0004062170120000134
其中：
Figure BDA0004062170120000135
-风力发电机组向500kV母线提供的三相短路电流(kA)
Ij525-500kV电压等级基准电流(kA)
Figure BDA0004062170120000141
-风力发电机组向37kV母线提供的三相短路电流(kA)
Ij37-37kV电压等级基准电流(kA)
其余符号前面已说明。
依据式(6)计算结果为
#1主变压器下单台风力发电机组向500kV侧提供的短路电流(kA)：0.01133#2主变压器下单台风力发电机组向500kV侧提供的短路电流(kA)：0.01133#3主变压器下单台风力发电机组向500kV侧提供的短路电流(kA)：0.01133#4主变压器下单台风力发电机组向500kV侧提供的短路电流(kA)：0.01133依据式(7)计算结果为
#1主变压器下单台风力发电机组向37kV侧提供的短路电流(kA)：0.1607(2)光伏发电单元提供的三相短路电流
计算公式：
Figure BDA0004062170120000142
其中：
Figure BDA0004062170120000143
-光伏发电单元提供的三相短路电流(kA)
K2-光伏逆变器过流倍数
Sinv-单个光伏发电单元额定容量(MW)
Ue-2-光伏发电单元短路电流注入的电压等级(kV)
依据式(8)计算结果为
单个光伏发电单元向500kV侧提供的短路电流(kA)：
Figure BDA0004062170120000144
单个光伏发电单元向37kV侧提供的短路电流(kA)：
Figure BDA0004062170120000145
(3)储能单元提供的三相短路电流
计算公式：
Figure BDA0004062170120000146
其中：
Figure BDA0004062170120000151
-储能单元提供的三相短路电流(kA)
K3-储能变流器过流倍数
SCN-单个储能单元额定容量(MW)
Ue-3-储能单元短路电流注入的电压等级(kV)
依据式(9)计算结果为
单个储能单元向500kV侧提供的短路电流(kA)：
Figure BDA0004062170120000152
单个储能单元向37kV侧提供的短路电流(kA)：
Figure BDA0004062170120000153
(4)系统提供的三相短路电流
A系统向500kV母线提供的三相短路电流
计算公式：
Figure BDA0004062170120000154
其中：
Figure BDA0004062170120000155
-系统向500kV母线提供的三相短路电流(kA)
XS1*-500kV系统正序阻抗标幺值
Ij525-500kV电压等级基准电流(kA)
依据式(10)计算结果为
系统向500kV母线提供的三相短路电流(kA)：25.3983B系统向37kV母线提供的三相短路电流
计算公式：
Figure BDA0004062170120000156
其中：
Figure BDA0004062170120000157
-系统向37kV母线提供的三相短路电流(kA)
Ij37-37kV电压等级基准电流(kA)
其余符号前面已说明。
依据式(11)计算结果为
系统向37kV母线提供的三相短路电流(kA)：23.3496
步骤S5、融入无穷大计算法计算各短路点短路电流：各短路点短路电流包括升压站500kV母线三相短路电流、升压站37kV母线三相短路电流、升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变37kV母线三相短路电流、升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变低压侧母线三相短路电流、升压站500kV母线单相接地短路电流、单相接地故障主变压器中性点流经短路电流。
(1)升压站500kV母线三相短路电流
计算公式：
Figure BDA0004062170120000161
其中：
Figure BDA0004062170120000162
-升压站500kV母线三相短路电流(kA)
n1、n2、n3-分别为接有风电、光伏和储能的主变压器台数
N1i、N2i、N3i-分别为第i主变压器下接有风电、光伏和储能的单元数量
Figure BDA0004062170120000163
-分别为第i主变压器下风电、光伏和储能单元向500kV母线提供的三相短路电流(kA)
i-主变压器编号
其余符号前面已说明。
依据式(12)计算结果为
升压站500kV母线三相短路电流(kA)：27.8697
(2)升压站37kV母线三相短路电流
计算公式：
Figure BDA0004062170120000171
其中：
Figure BDA0004062170120000172
-升压站37kV母线三相短路电流(kA)
Figure BDA0004062170120000173
-分别第1台主变压器下风电、光伏和储能单元向500kV母线提供的三相短路电流(kA)
N11、N21、N31-分别为第1主变压器下接有风电、光伏和储能的单元数量其余符号前面已说明。
依据式(13)计算结果为
升压站37kV母线三相短路电流(kA)：32.0511
(3)升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变37kV母线三相短路电流
计算公式：
Figure BDA0004062170120000174
其中：
Figure BDA0004062170120000175
-升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变37kV母线三相短路电流(kA)
其余符号前面已说明。
依据式(14)计算结果为
升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电就地升压变37kV母线三相短路电流(kA)：
Figure BDA0004062170120000176
升压站35kV开关柜至升压站最近一台光伏就地升压变37kV母线三相短路电流(kA)：
Figure BDA0004062170120000181
升压站35kV开关柜至升压站最近一台储能就地升压变37kV母线三相短路电流(kA)：
Figure BDA0004062170120000182
(4)升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变低压侧母线三相短路电流
计算公式：
Figure BDA0004062170120000183
其中：
Figure BDA0004062170120000184
-升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变低压侧母线三相短路电流(kA)
Ij-k-分别为风电、光伏或储能就地升压变低压侧的基准电流(kA)
Kk-分别为风电、光伏或储能单元过流倍数(kV)
其余符号前面已说明。
依据式(15)计算结果为
升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电就地升压变低压侧母线三相短路电流(kA)：
Figure BDA0004062170120000185
升压站35kV开关柜至升压站最近一台光伏就地升压变低压侧母线三相短路电流(kA)：
Figure BDA0004062170120000186
升压站35kV开关柜至升压站最近一台储能就地升压变低压侧母线三相短路电流(kA)：
Figure BDA0004062170120000187
(5)升压站500kV母线单相接地短路电流
计算公式：
Figure BDA0004062170120000191
其中：
Figure BDA0004062170120000193
-升压站500kV母线单相接地短路电流(kA)
XS2*-500kV系统负序阻抗标幺值
XS0*-500kV系统零序阻抗标幺值
XT0*-主变压器零序阻抗标幺值
n-中性点接地的主变压器台数
其余符号前面已说明。
依据式(16)计算结果为
升压站500kV母线单相接地短路电流(kA)：
Figure BDA0004062170120000194
(6)单相接地故障主变压器中性点流经总的短路电流
计算公式：
Figure BDA0004062170120000192
其中：
In-主变压器中性点流经短路电流(kA)
其余符号前面已说明。
依据式(17)计算结果为
主变压器中性点流经短路电流(kA)：In＝6.4815。
本发明首先分析确定变流器型风电发电机组或异步发电机型风电发电机组，光伏电源和储能为变流器型的的并网特性，即三种电源的并网电压必须由系统建立后才能进行并网，向系统内输送电流，具有电压控制电流源的特性，并不是真正意义上具有电流源的特性，因此在短路电流计算中，需要对三种电源计算模型进行特殊等效处理。对于并网点处短路的短路电流计算，提出将三种变流器型电源首先按电流源的特性等值计算并网点处提供的短路容量，然后按此短路容量独立注入系统短路容量进行等值归并，最后得到等值归并后的系统短路容量，异步发电机型风电发电机组按无穷大电源计算处理。经过此方法的等值归并处理，就可以采用无穷大电源法进行短路电流计算。对于非并网点处短路的短路电流计算时，提出等值归并的系统短路容量中应扣除短路点所在的电源注入到并网点的短路容量，被扣除的短路容量按电流源特性的计算模型考虑，因此非并网点的短路电流等于等值归并的系统提供的短路电流与电流源提供的短路电流之和。
本发明提出的基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，适应于风电、光伏和储能电源出力特殊性条件下的在短路电流计算的等效计算模型，以快速有效的进行风电场、光伏、储能或风光储联合电站各电压等级母线短路电流。相对现有的新能源单一电源、按真正电流源处理的计算方法，针对其存在的问题，本发明解决了能够适用于多种系能源联合电站的短路电流计算，以及将光伏和储能当做真正电流源时存在的不合理的问题，在目前新能源大型基地风、光、储多种电源联合电站项目中具有较高的推广应用价值。

Claims (10)

1.基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤S1、基准值选取：基准值包括基准容量、基准电压和基准电流；
步骤S2、电气参数输入：电气参数包括系统参数、主变压器参数、风力发电系统参数、光伏发电系统参数、储能系统参数和集电线路参数；
步骤S3、网络参数计算：网络参数计算包括主变阻抗标幺值计算、就地升压变阻抗标幺值计算、风机+箱变等效阻抗标幺值转换计算、集电线路阻抗标幺值计算；
步骤S4、基于伪电流源法等值归并法计算风、光、储电源及系统提供的短路电流：风、光、储电源及系统提供的短路电流包括风力发电机组提供的三相短路电流、光伏发电单元提供的三相短路电流、储能单元提供的三相短路电流、系统提供的三相短路电流；
步骤S5、融入无穷大计算法计算各短路点短路电流：各短路点短路电流包括升压站500kV母线三相短路电流、升压站37kV母线三相短路电流、升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变37kV母线三相短路电流、升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变低压侧母线三相短路电流、升压站500kV母线单相接地短路电流、单相接地故障主变压器中性点流经短路电流。
2.根据权利要求1所述的基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，其特征在于：所述步骤S3中主变阻抗标幺值计算公式如下：
Figure FDA0004062170110000011
其中：XT*-主变短路阻抗标幺值，Ud％-主变压器短路阻抗，Sj-基准容量，Se-主变压器额定容量。
3.根据权利要求1所述的基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，其特征在于：所述步骤S3中就地升压变阻抗标幺值计算公式：
Figure FDA0004062170110000021
其中：XT-k*-就地升压变短路阻抗标幺值，Ud-k％-主变压器短路阻抗，Sj-基准容量，Se-k-主变压器额定容量。
4.根据权利要求1所述的基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，其特征在于：所述步骤S3中风机+箱变等效阻抗标幺值转换计算公式：
Figure FDA0004062170110000022
其中：XWTS*-以1000MVA为基准容量下的风机+箱变等效阻抗标幺值，XWT*-风力发电机组-箱变等效阻抗标幺值，Sj-基准容量，Pe-风力发电机组额定容量，cosθ-风力发电机组功率因数。
5.根据权利要求1所述的基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，其特征在于：所述步骤S3中集电线路阻抗标幺值计算步骤如下：
步骤a、计算升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变的集电线路阻抗标幺值，计算公式如下：
Figure FDA0004062170110000023
其中：XLmin*-升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变的集电线路阻抗标幺值，x-单位长度集电线路的阻抗，Lmin-k-升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变的长度，Sj-基准容量，
Figure FDA0004062170110000024
-基准电压，37kV；
步骤b、计算风电场集电线路阻抗标幺值，计算公式如下：
Figure FDA0004062170110000031
其中：XL*-风电场集电线路阻抗标幺值，x-单位长度集电线路的阻抗，L-单回集电线路平均长度，Sj-基准容量，
Figure FDA0004062170110000032
-基准电压，37kV。
6.根据权利要求1所述的基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，其特征在于：所述步骤S4中风力发电机组提供的三相短路电流计算公式如下：
Figure FDA0004062170110000033
Figure FDA0004062170110000034
其中：
Figure FDA0004062170110000035
-风力发电机组向500kV母线提供的三相短路电流，Ij525-500kV电压等级基准电流，
Figure FDA0004062170110000036
-风力发电机组向37kV母线提供的三相短路电流，Ij37-37kV电压等级基准电流。
7.根据权利要求1所述的基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，其特征在于：所述步骤S4中光伏发电单元提供的三相短路电流计算公式：
Figure FDA0004062170110000037
其中：
Figure FDA0004062170110000038
-光伏发电单元提供的三相短路电流，K2-光伏逆变器过流倍数，Sinv-单个光伏发电单元额定容量，Ue-2-光伏发电单元短路电流注入的电压等级。
8.根据权利要求1所述的基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，其特征在于：所述步骤S4中储能单元提供的三相短路电流计算公式如下：
Figure FDA0004062170110000041
其中：
Figure FDA0004062170110000042
-储能单元提供的三相短路电流，K3-储能变流器过流倍数，SCN-单个储能单元额定容量，Ue-3-储能单元短路电流注入的电压等级。
9.根据权利要求1所述的基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，其特征在于：所述步骤S4中系统提供的三相短路电流包括如下：
①系统向500kV母线提供的三相短路电流计算公式如下
Figure FDA0004062170110000043
其中：
Figure FDA0004062170110000044
-系统向500kV母线提供的三相短路电流，XS1*-500kV系统正序阻抗标幺值，Ij525-500kV电压等级基准电流；
②系统向37kV母线提供的三相短路电流计算公式如下：
Figure FDA0004062170110000045
其中：
Figure FDA0004062170110000046
-系统向37kV母线提供的三相短路电流，Ij37-37kV电压等级基准电流。
10.根据权利要求1所述的基于伪电流源法等值归并的风光储电站短路电流计算方法，其特征在于：所述步骤S5中升压站500kV母线三相短路电流计算公式如下：
Figure FDA0004062170110000047
其中：
Figure FDA0004062170110000048
-升压站500kV母线三相短路电流，n1、n2、n3-分别为接有风电、光伏和储能的主变压器台数，N1i、N2i、N3i-分别为第i主变压器下接有风电、光伏和储能的单元数量，
Figure FDA0004062170110000049
-分别为第i主变压器下风电、光伏和储能单元向500kV母线提供的三相短路电流，i-主变压器编号；
升压站37kV母线三相短路电流计算公式如下：
Figure FDA0004062170110000051
其中：
Figure FDA0004062170110000052
-升压站37kV母线三相短路电流，
Figure FDA0004062170110000053
-分别第1台主变压器下风电、光伏和储能单元向500kV母线提供的三相短路电流，N11、N21、N31-分别为第1主变压器下接有风电、光伏和储能的单元数量；
升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变37kV母线三相短路电流计算公式如下：
Figure FDA0004062170110000054
其中：
Figure FDA0004062170110000055
-升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变37kV母线三相短路电流；
升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变低压侧母线三相短路电流计算公式如下：
Figure FDA0004062170110000056
其中：
Figure FDA0004062170110000057
-升压站35kV开关柜至升压站最近一台风电、光伏或储能就地升压变低压侧母线三相短路电流，Ij-k-分别为风电、光伏或储能就地升压变低压侧的基准电流，Kk-分别为风电、光伏或储能单元过流倍数；
升压站500kV母线单相接地短路电流计算公式如下：
Figure FDA0004062170110000058
其中：
Figure FDA0004062170110000059
-升压站500kV母线单相接地短路电流，XS2*-500kV系统负序阻抗标幺值，XS0*-500kV系统零序阻抗标幺值，XT0*-主变压器零序阻抗标幺值，n-中性点接地的主变压器台数；
单相接地故障主变压器中性点流经总的短路电流计算公式：
Figure FDA0004062170110000061
其中：In-主变压器中性点流经短路电流。
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