一种新能源机组故障穿越快速检控方法、装置及设备与流程

1.本发明涉及电网维护技术领域，尤其涉及一种新能源机组故障穿越快速检控方法、装置及设备。


背景技术：

2.随着接入电网的新能源机组规模越来越大，在新能源经直流送出系统中，直流与新能源特性交互耦合使送端系统电压更加复杂，导致暂态过电压问题越来越严重。
3.为保证过电压情况下的稳定，逆变器会控制有功电流、无功电流根据机端电压变化采取相应的控制措施；但由于测量、滤波等环节的存在，逆变器响应电网电压变化大约有10～20ms延迟，当电网发生连续过低、过高电压故障时，容易因延迟导致在低压情况下执行高压措施，或在高压情况下执行低压措施，导致出现过电压“反调”现象，进一步降低了电网的稳定性和可靠性。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种新能源机组故障穿越快速检控方法，用于解决现有技术中因响应电网电压变化延迟高，导致出现过电压反调情况，降低电网温度和可靠性的问题。
5.本发明第一方面提供了一种新能源机组故障穿越快速检控方法，包括：
6.设置采样间隔时间，且每经过采样间隔时间，进行一次新能源机组的三相并网点电压采集；将采集得到的三相并网点电压进行标幺化处理和瞬时dq分解，得到对应采样时刻下的dq分量；
7.在每次得到新的dq分量后，根据采样时刻排序，计算采样时刻最接近当前时刻的第1～n个dq分量的平均值，得到第一有功分量平均值和第一无功分量平均值，计算二者平方之和的开方，得到第一正序分量值；计算采样时刻最接近当前时刻的第n+1～2n个dq分量的平均值，得到第二有功分量平均值和第二无功分量平均值，计算二者平方之和的开方，得到第二正序分量值；所述采样间隔时间与2n的乘积小于等于响应阈值；所述响应阈值为电网发生连续电压波动时不会造成反调的最大延时时间；
8.根据第一正序分量值与第二正序分量值之间差值的正负，得到电压的变化情况；根据第二正序分量值相对于电压分量标准值的大小，得到穿越种类，并以穿越种类对应的滞环阈值判断是否进入对应的故障状态；
9.根据电压变化情况和故障状态进行判断，若穿越种类为高电压穿越、进入故障状态且电压变化情况为增加时，或穿越种类为低电压穿越、进入故障状态且电压变化情况为减小时，执行调压。
10.可选的，所述根据第一正序分量值与第二正序分量值之间差值的正负，判断电压的变化情况具体包括：
11.计算第一正序分量值与第二正序分量值之间的电压变化率，若电压变化率为正，则说明电压变化趋势为增加，若电压变化率为负，则说明电压变化趋势为减少。
12.可选的，所述以穿越种类对应的滞环阈值判断是否进入对应的故障状态具体包括：
13.在低电压穿越情况下，将低电压故障阈值与第二正序分量值做差，若差值大于等于低电压滞环阈值，则进入低电压故障状态；在高电压穿越情况下，将高电压故障阈值与正序分量值做差，若差值小于等于高电压滞环阈值，则进入高电压故障状态。
14.可选的，所述执行调压具体为：计算故障无功支撑电流值，并将新能源机组的无功电流参考值设置为故障无功支撑电流值，所述故障无功支撑电流值的计算模型为：
[0015][0016]
式中，kr为电压变化率，δv为故障穿越种类对应的电压滞环阈值，k为无功支撑系数，i
qnom
为无故障无功电流参考值。
[0017]
可选的，所述执行调压之后，还包括：若从高电压故障状态恢复至无故障状态，且电压变化情况为减少，或从低电压故障状态恢复至无故障状态，且电压变化情况为增加，则终止调压。
[0018]
可选的，所述标幺化处理具体为，将三相并网点电压的三相电压瞬时有名值分别代入标幺化处理模型中，得到对应的三相瞬时电压标幺值，所述标幺化处理模型具体为：
[0019][0020]
式中，u
pcci
为三相瞬时电压标幺值，u
pcci
为三相电压瞬时有名值，ur为电压额定峰值。
[0021]
可选的，所述瞬时dq分解具体为，将三相瞬时电压标幺值代入瞬时dq分解模型中，得到有功分量vd和无功分量vq，所述瞬时dq分解模型具体为：
[0022][0023]
式中，vd为有功分量，vq为无功分量；ω为电网同步角频率。
[0024]
可选的，所述得到第二正序分量值之后，还包括，若采样计算得到的dq分量的数量无法满足第一正序分量值或第二正序分量值的计算时，以预设的标准值替代未采样的dq分量。
[0025]
本技术第二方面提供了一种新能源机组故障穿越快速检控装置，包括：
[0026]
数据采样模块，用于设置采样间隔时间，且每经过采样间隔时间，进行一次新能源机组的三相并网点电压采集；将采集得到的三相并网点电压进行标幺化处理和瞬时dq分解，得到对应采样时刻下的dq分量；
[0027]
正序分量值计算模块，用于在每次得到新的dq分量后，根据采样时刻排序，计算采样时刻最接近当前时刻的第1～n个dq分量的平均值，得到第一有功分量平均值和第一无功分量平均值，计算二者平方之和的开方，得到第一正序分量值；计算采样时刻最接近当前时刻的第n+1～2n个dq分量的平均值，得到第二有功分量平均值和第二无功分量平均值，计算二者平方之和的开方，得到第二正序分量值；所述采样间隔时间与2n的乘积小于等于响应
阈值；所述响应阈值为电网发生连续电压波动时不会造成反调的最大延时时间；
[0028]
故障判断识别模块，用于根据第一正序分量值与第二正序分量值之间差值的正负，得到电压的变化情况；根据第二正序分量值相对于电压分量标准值的大小，得到穿越种类，并以穿越种类对应的滞环阈值判断是否进入对应的故障状态；
[0029]
调压稳控模块，用于根据电压变化情况和故障状态进行判断，若穿越种类为高电压穿越、进入故障状态且电压变化情况为增加时，或穿越种类为低电压穿越、进入故障状态且电压变化情况为减小时，执行调压。
[0030]
本技术第三方面提供了一种新能源机组故障穿越快速检控设备，所述设备包括处理器以及存储器：
[0031]
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；
[0032]
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行本发明第一方面任一项所述的新能源机组故障穿越快速检控方法。
[0033]
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：通过设置采样间隔时间，且每经过采样间隔时间，进行一次新能源单元的三相并网点电压采集和处理；以最接近当前时刻的n个dq分量得到的第一正序分量值，和以在最接近当前时刻的n个dq分量之前的，n个dq分量得到的第二正序分量值，对当前时刻下的并网点电压情况进行分析；判断具体的过电压状态以及是否处于过电压故障穿越中，来执行调压策略，使得每次执行调压策略的检测延时控制在获取2n个dq分量的总时间内，在保证检测精度的同时，减少了延时时间，使得过电压反调情况得到缓解，提高了电网运行稳定性和可靠性。
附图说明
[0034]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0035]
图1为新能源机组故障穿越快速检控方法的第一个流程图；
[0036]
图2为新能源机组故障穿越快速检控方法的第二个流程图；
[0037]
图3为新能源机组故障穿越快速检控方法的第三个流程图；
[0038]
图4为新能源机组故障穿越快速检控装置图。
具体实施方式
[0039]
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0040]
本发明提供了一种新能源机组故障穿越快速检控方法，用于解决现有技术中因响应电网电压变化延迟高，导致出现过电压反调情况，降低电网温度和可靠性的问题。
[0041]
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的新能源机组故障穿越快速检控方法的第一
个流程图。
[0042]
s100，设置采样间隔时间，且每经过采样间隔时间，进行一次新能源机组的三相并网点电压采集；将采集得到的三相并网点电压进行标幺化处理和瞬时dq分解，得到对应采样时刻下的dq分量；
[0043]
需要说明的是，对三相并网点电压进行标幺化处理后，使得各相电压的单位等级统一，再进行瞬时dq分解，将电压值变化分解为有功分量和无功分量；通过每经过采样间隔时间即进行一次采样、标幺化处理和瞬时dq分解后，得到若干个采样时刻上的dq分量。
[0044]
s200，在每次得到新的dq分量后，根据采样时刻排序，计算采样时刻最接近当前时刻的第1～n个dq分量的平均值，得到第一有功分量平均值和第一无功分量平均值，计算二者平方之和的开方，得到第一正序分量值；计算采样时刻最接近当前时刻的第n+1～2n个dq分量的平均值，得到第二有功分量平均值和第二无功分量平均值，计算二者平方之和的开方，得到第二正序分量值；所述采样间隔时间与2n的乘积小于等于响应阈值；所述响应阈值为电网发生连续电压波动时不会造成反调的最大延时时间；
[0045]
需要说明的是，按照时间排序从最新采集到的dq分量开始，依次标号为1～2n，将第1～n个dq分量中有功分量和无功分量分别求和除以n，即可得第一有功分量平均值和第一无功分量平均值；将第n+1～2n个dq分量中有功分量和无功分量分别求和除以n，即可得第二有功分量平均值和第二无功分量平均值；且每得到一个新的dq分量，都可以计算得到当前时刻下新的第一正序分量值和第二正序分量值；
[0046]
采样间隔时间与2n的乘积即对应了第一正序分量值和第二正序分量值的时间跨度，将采样间隔时间与2n的乘积限制为小于等于响应阈值，响应阈值为电网发生连续电压波动时不会造成反调的最大延时时间；使得后续步骤中通过一正序分量值和第二正序分量值进行调压判断时，整体判断时间也就小于等于响应阈值，在实际实施时采样间隔时间与2n的具体取值根据实际检测情况设置，且n为正整数，响应阈值一般设置为2ms并可以根据实际响应需求调整。
[0047]
s300，根据第一正序分量值与第二正序分量值之间差值的正负，得到电压的变化情况；根据第二正序分量值相对于电压分量标准值的大小，得到穿越种类，并以穿越种类对应的滞环阈值判断是否进入对应的故障状态；
[0048]
需要说明的是，第一正序分量值对应的采样时间晚于第二正序分量值的采样时间，因此第一正序分量值与第二正序分量值之间差值的正负即可体现电压在增加还是在减少；为保证新能源机组不脱网连续运行，第二正序分量值相较于电压分量标准值更大时，新能源机组会进入高电压穿越，第二正序分量值相较于电压分量标准值更小时，新能源机组会进入低电压穿越，对应的高低电压穿越下进行滞环判断采用的滞环阈值不相同，经过滞环判断后即可确定在故障穿越过程中是否进入对应的高电压故障或低电压故障。具体的电压分类标准值和滞环阈值根据具体需求进行设置。
[0049]
s400，根据电压变化情况和故障状态进行判断，若穿越种类为高电压穿越、进入故障状态且电压变化情况为增加时，或穿越种类为低电压穿越、进入故障状态且电压变化情况为减小时，执行调压。
[0050]
需要说明的是，基于得到故障状态和电压变化情况对应的时间连续且一前一后，在结合故障状态和电压变化情况进行判断时，高电压故障状态且电压变化情况为增加的情
况下，说明电网在已处于高电压故障下电压仍在增加，即说明需要执行降低调压；低电压故障状态且电压变化情况为减少的情况下，说明电网在已处于低电压故障下电压仍在减少，即说明需要执行增加调压。
[0051]
本实施例中，通过设置采样间隔时间，且每经过采样间隔时间，进行一次新能源单元的三相并网点电压采集和处理；以最接近当前时刻的n个dq分量得到的第一正序分量值，和以在最接近当前时刻的n个dq分量之前的，n个dq分量得到的第二正序分量值，对当前时刻下的并网点电压情况进行分析；判断具体的过电压状态以及是否处于过电压故障穿越中，来执行调压策略，使得每次执行调压策略的检测延时控制在获取2n个dq分量的总时间内，在保证检测精度的同时，减少了延时时间，使得过电压反调情况得到缓解，提高了电网运行稳定性和可靠性。
[0052]
以上为本技术提供的一种新能源机组故障穿越快速检控方法的第一个实施例的详细说明，下面为本技术提供的一种新能源机组故障穿越快速检控方法的第二个实施例的详细说明。
[0053]
本实施例中，进一步的提供了一种新能源机组故障穿越快速检控方法的一个具体实施例，请参见图2，前述实施例的步骤s300中具体包括步骤s301-s303，详情如下：
[0054]
s301，计算第一正序分量值与第二正序分量值之间的电压变化率，若电压变化率为正，则将第一状态值设置为1，若电压变化率为负，则将第一状态值设置为-1；
[0055]
需要说明的是，设第一正序分量值为y
pos1
第二正序分量值为v
pos2
，电压变化率的计算模型为：
[0056][0057]
式中，kr为电压变化率，δt为采样间隔时间；
[0058]
电压变化率的正负即相当于第一正序分量值与第二正序分量值之间差值的正负，为正，说明电压变化趋势为增加，为负，说明电压变化趋势为减小；根据电压变化率的正负设置第一状态值f1后，后续判断执行调压的步骤中可直接根据第一状态值来确定电压变化情况；
[0059]
进一步，若电压变化率为零，则将第一状态值设置为0，代表此时电压保持稳定。
[0060]
s302，将第二正序分量值与电压分量标准值做差，若差值为正，则处于高电压穿越，若差值为负，则处于低电压穿越；
[0061]
需要说明的是，并网电压有预设的标定值，即为电压分量标准值，电网受扰动引起第二正序分量值波动时仍保证电站能不脱网连续运行，即为电压穿越情况，此时根据相对于标准值的正负来判断该穿越情况中的波动是电压高了还是低了，以此指导后续的计算和判断。
[0062]
s303，在低电压穿越情况下，将低电压故障阈值与第二正序分量值做差，若差值大于等于低电压滞环阈值，则将第二状态值设置为1，若否，则将第二状态值设置为0；在高电压穿越情况下，将高电压故障阈值与正序分量值做差，若差值小于等于高电压滞环阈值，则将第二状态值设置为-1，若否，则将第二状态值设置为0；
[0063]
需要说明的是，不同的电压穿越情况下所采用的故障阈值以及滞环阈值都不相同，在具体实施时，低电压故障阈值v
lref
可设置为0.9，低电压滞环阈值δv
l
可以设置为
0.01，高电压故障阈值v
href
可设置为1.1，高电压滞环阈值δvh可以设置为-0.01，具体阈值设置根据实际需求调整。根据滞环判断设置第二状态值f2后，后续判断执行调压的步骤中可直接根据第二状态值来确定是否处于故障状态以及具体穿越种类。
[0064]
请参见图3，前述实施例的步骤s400中具体包括步骤s401-s402，详情如下：
[0065]
s401，根据第一状态值和第二状态值的变化设置故障标志位和电流传输标志位，若第一状态值为-1，且第二状态值在前一时刻为0当前时刻为1，则将电流传输标志位ctr置1，低压故障标志位lctr置1；若第二状态值为1，且第一状态值在前一时刻为0当前时刻为-1，则将电流传输标志位ctr置1，高压故障标志位hctr置1；
[0066]
需要说明的是，通过第二状态值的在前一时刻和当前时刻之间的变化，判断当前电压变化是否由无故障进入故障穿越情况，再结合第一状态值判断是否电压变化是否符合对应的高电压或者低电压穿越，以此确定进入了故障状态。
[0067]
进一步，若第一状态值为1，且第二状态值在前一时刻为1当前时刻为0，则说明低电压故障穿越恢复，则将电流传输标志位ctr置0，低压故障标志位lctr置0，表示当前时刻正常；若第二状态值为-1，且第一状态值在前一时刻为-1当前时刻为0，则说明高电压故障穿越恢复，则将电流传输标志位ctr置0，高压故障标志位hctr置0，表示当前时刻正常。
[0068]
s402，根据电流传输标志位ctr进行调压。
[0069]
需要说明的是，当电流传输标志位ctr为1时，代表电网存在故障穿越情况，需要执行调压，将无功电流参考值i
qref0
设置为故障无功支撑电流值i
qf
；当电流传输标志位ctr为0时，代表电网输出恢复稳态，无需执行调压，终止调压策略，将新能源机组的无功电流参考值i
qref0
设置为无故障无功电流参考值i
qnom
即可，无故障无功电流参考值由定无功外环或定电压外环计算得到。
[0070]
进一步，故障无功支撑电流值i
qf
的计算模型具体为：
[0071][0072]
式中，kr为电压变化率，δv为故障穿越种类对应的电压滞环阈值，k为无功支撑系数，根据故障标志位在国标要求1.5～3之间取值。
[0073]
进一步，在一个更具体的实施例中，前述步骤s100的标幺化处理具体为，将三相并网点电压的三相电压瞬时有名值分别代入标幺化处理模型中，得到对应的三相瞬时电压标幺值，所述标幺化处理模型具体为：
[0074][0075]
式中，u
pcci
为三相瞬时电压标幺值，u
pcci
为三相电压瞬时有名值，ur为电压额定峰值；
[0076]
进一步，瞬时dq分解具体为，将三相瞬时电压标幺值代入瞬时dq分解模型中，得到有功分量vd和无功分量vq，所述瞬时dq分解模型具体为：
[0077]
[0078]
式中，vd为有功分量，vq为无功分量；ω为电网同步角频率，可由锁相环pll得到。由于电网频率变化非常小，因此，ω可以间隔一定时间进行更新，在实际实施时可取10min更新一次，更新前可认为ω保持不变，以此减少pll动态过程对检测的影响。
[0079]
进一步，在进行检测控制初期，采样计算得到的dq分量的数量不满足n个或2n个时，可以采用预设的标准值来替代未采样的dq分量，所述预设的标准值根据实际电网稳定运行时的值设置。
[0080]
本实施例中，通过对第一正序分量值与第二正序分量值进行处理，分析电网电压变化具体情况，并以两段阈值时间内平均的电压变化率来设置故障无功支撑电流，提高调压策略中调压的精度和效果，进一步提高了电网的稳定性和可靠性。
[0081]
以上为本技术提供的一种新能源机组故障穿越快速检控方法的第二个实施例的详细说明，下面为本技术第二方面提供的一种新能源机组故障穿越快速检控装置的详细说明。
[0082]
请参阅图4，图4为新能源机组故障穿越快速检控装置图。本实施例提供了一种新能源机组故障穿越快速检控装置，包括：
[0083]
数据采样模块10，用于设置采样间隔时间，且每经过采样间隔时间，进行一次新能源机组的三相并网点电压采集；将采集得到的三相并网点电压进行标幺化处理和瞬时dq分解，得到对应采样时刻下的dq分量；
[0084]
正序分量值计算模块20，用于在每次得到新的dq分量后，根据采样时刻排序，计算采样时刻最接近当前时刻的第1～n个dq分量的平均值，得到第一有功分量平均值和第一无功分量平均值，计算二者平方之和的开方，得到第一正序分量值；计算采样时刻最接近当前时刻的第n+1～2n个dq分量的平均值，得到第二有功分量平均值和第二无功分量平均值，计算二者平方之和的开方，得到第二正序分量值；所述采样间隔时间与2n的乘积小于等于响应阈值；所述响应阈值为电网发生连续电压波动时不会造成反调的最大延时时间；
[0085]
故障判断识别模块30，用于根据第一正序分量值与第二正序分量值之间差值的正负，得到电压的变化情况；根据第二正序分量值相对于电压分量标准值的大小，得到穿越种类，并以穿越种类对应的滞环阈值判断是否进入对应的故障状态；
[0086]
调压稳控模块40，用于根据电压变化情况和故障状态进行判断，若穿越种类为高电压穿越、进入故障状态且电压变化情况为增加时，或穿越种类为低电压穿越、进入故障状态且电压变化情况为减小时，执行调压。
[0087]
本技术第三方面还提供了一种新能源机组故障穿越快速检控设备，包括处理器以及存储器：其中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上述新能源机组故障穿越快速检控方法。
[0088]
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，上述描述的装置和设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0089]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，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。
[0090]
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。
[0091]
另外，在本发明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。
[0092]
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，本发明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，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明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(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0093]
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。