一种海上风电换流站交流侧短路电流计算方法与流程

本发明涉及电流计算，特别涉及一种海上风电换流站交流侧短路电流计算方法。

背景技术：

1、海上风电具有资源丰富、发电利用小时高、风能质量好等优点，是国内外可再生能源的重要发展方向和推进能源转型的关键战略方向。开发大规模深远海资源是国内外海上风电发展的必然趋势。高压柔性直流输电技术具有控制灵活、输电距离不受限等优点，适用于容量较大、输电距离较长的深远海风电送出场景。以往风电场集电系统通常为35kv交流电压等级，通过海上升压站升压至如220kv再接入海上换流站交流侧。近年来海上风机单机制造容量不断增大，采用更高电压等级集电系统如66kv交流电压等级，可减少集电电缆数量、并省去海上升压站，直接接入换流站。

2、交流侧电压由220kv变为66kv，同容量下运行电流和短路电流都将增大，且不接入升压站，但是目前并没有针对换流站66kv母线多种分段情况下的短路电流计算方法，无法基于多种分段情况下的短路电流进一步做出判断或者完成工作。

3、鉴于此，需要一种海上风电换流站交流侧短路电流计算方法。

技术实现思路

1、针对现有技术中并没有针对换流站66kv母线多种分段情况下的短路电流计算方法，无法基于多种分段情况下的短路电流进一步做出判断或者完成工作的问题，本发明提供了一种海上风电换流站交流侧短路电流计算方法，能够针对换流站66kv母线多种分段情况进行短路电流的计算，方便进一步基于此进行判断及其他操作。具体技术方案如下：

2、一种海上风电换流站交流侧短路电流计算方法，包括以下步骤：

3、获取换流站交流侧单母线接线条数；

4、根据换流站交流侧单母线接线条数确定换流站交流侧母线接线运行型式；

5、确定交流系统接地故障的短路电流类型，所述交流系统接地故障的短路电流至少包括风机变流器提供的短路电流itc和海上换流站换流器提供的短路电流immc；

6、计算发生接地故障时风机变流器提供的容性无功电流itc；

7、确定海上换流站换流器提供的短路电流immc的基准值，并基于该基准值分别计算不同换流站交流侧母线接线运行型式下的短路电流标幺值。

8、优选的，所述根据换流站交流侧单母线接线条数确定换流站交流侧母线接线运行型式具体如下：假设换电站交流侧单母线接线条数为n条，通过调整各分段交流母线之间的母联断路器状态，则母线接线可分为单段、n/2段以及n段母线三种运行型式。

9、优选的，所述发生接地故障时风机变流器提供的容性无功电流itc的计算公式如下：

10、itc＝1.5×(0.9-ut)×in

11、式中，ut为故障后风机变流器端口66kv交流电压正序标幺值，且0.2≤ut≤0.9，当ut<0.2时，itc＝1.05；in为风机66kv额定电流。

12、优选的，所述n取值为6，通过调整各分段交流母线之间的母联断路器状态，则母线接线可分为单段、三段以及六段母线三种运行型式。

13、优选的，所述单段母线型式下，短路电流标幺值计算如下所示：

14、

15、式中，i’mmc是海上换流站换流器提供的短路电流immc的基准值。

16、优选的，所述三段母线型式下，短路电流标幺值计算如下所示：

17、

18、

19、

20、

21、

22、i'sc＝i'tc1+i'tc2+i'tc2+i'mmc

23、式中，i’mmc是海上换流站换流器提供的短路电流immc的基准值，z’1、z’2、z’3变压器绕组阻抗有名值的标幺值。

24、优选的，所述六段母线型式下，短路电流标幺值计算如下所示：

25、

26、

27、

28、

29、

30、

31、

32、

33、

34、

35、

36、式中，i’mmc是海上换流站换流器提供的短路电流immc的基准值，z’1、z’2、z’3变压器绕组阻抗有名值的标幺值。

37、优选的，还包括计算短路电流有名值，所述短路电流有名值由短路电流标幺值和短路电流基准值相乘计算得出。

38、优选的，所述短路电流基准值计算公式如下：

39、

40、优选的，所述系统容量基准值计算公式如下：

41、

42、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

43、本发明将充分考虑了不同交流母线的分段情况，也充分考虑海上交流系统某点发生三相接地故障时的不同母线分段运行型式下短路电流分布情况，进而分别对每一种交流母线的分段情况进行短路电流的计算，得出短路电流标幺值，并且基于该短路电流标幺值进一步计算出短路电流有名值，并且基于这些计算结果，可以直观看出不同母线分段运行型式对短路电流大小的影响，进一步看出那种母线运行型式能满足开关柜开断能力为特定程度下的要求。

技术特征：

1.一种海上风电换流站交流侧短路电流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种海上风电换流站交流侧短路电流计算方法，其特征在于，所述根据换流站交流侧单母线接线条数确定换流站交流侧母线接线运行型式具体如下：假设换电站交流侧单母线接线条数为n条，通过调整各分段交流母线之间的母联断路器状态，则母线接线可分为单段、n/2段以及n段母线三种运行型式。

3.根据权利要求1所述的一种海上风电换流站交流侧短路电流计算方法，其特征在于，所述发生接地故障时风机变流器提供的容性无功电流itc的计算公式如下：

4.根据权利要求2所述的一种海上风电换流站交流侧短路电流计算方法，其特征在于，所述n取值为6，通过调整各分段交流母线之间的母联断路器状态，则母线接线可分为单段、三段以及六段母线三种运行型式。

5.根据权利要求4所述的一种海上风电换流站交流侧短路电流计算方法，其特征在于，所述单段母线型式下，短路电流标幺值计算如下所示：

6.根据权利要求4所述的一种海上风电换流站交流侧短路电流计算方法，其特征在于，所述三段母线型式下，短路电流标幺值计算如下所示：

7.根据权利要求4所述的一种海上风电换流站交流侧短路电流计算方法，其特征在于，所述六段母线型式下，短路电流标幺值计算如下所示：

8.根据权利要求1所述的一种海上风电换流站交流侧短路电流计算方法，其特征在于，还包括计算短路电流有名值，所述短路电流有名值由短路电流标幺值和短路电流基准值相乘计算得出。

9.根据权利要求8所述的一种海上风电换流站交流侧短路电流计算方法，其特征在于，所述短路电流基准值计算公式如下：

10.根据权利要求8所述的一种海上风电换流站交流侧短路电流计算方法，其特征在于，所述系统容量基准值计算公式如下：

技术总结
本发明公开了一种海上风电换流站交流侧短路电流计算方法，涉及电流计算技术领域，解决了现有技术中并没有针对换流站66kV母线多种分段情况下的短路电流计算方法，无法基于多种分段情况下的短路电流进一步做出判断或者完成工作的问题。本发明将充分考虑了不同交流母线的分段情况，也充分考虑海上交流系统某点发生三相接地故障时的不同母线分段运行型式下短路电流分布情况，进而分别对每一种交流母线的分段情况进行短路电流的计算，得出短路电流标幺值，并且进一步计算出短路电流有名值。基于这些计算结果，可以直观看出不同母线分段运行型式对短路电流大小的影响，进一步看出那种母线运行型式能满足开关柜开断能力为特定程度下的要求。

技术研发人员：覃晖,梁睿,卢毓欣,潘珍,姬煜轲,林信,周恒旺,邹常跃,罗启登,张盼,赵晓斌,于明,蔡希鹏,乔学博,吴玥,程敏,郭华,彭发喜
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17