一种适用于大型集中式光伏电站的三相短路电流分析方法与流程

本发明属于大型集中式光伏项目设计，具体地涉及一种适用于大型集中式光伏电站的三相短路电流分析方法。

背景技术：

1、我国目前各地都在开发大型集中式光伏发电站，根据《gb50797-2012光伏发电站设计规范》的规定，当安装容量大于30mw时，为大型光伏发电电站，目前大型光伏电站场区一般通过箱变升压站升压至35kv，通过集电线路再送电至升压站，然后升压至110kv及以上的电压等级接入电网发电。

2、电力系统三相短路电流是电力系统在运行中，三相之间发生非正常连接(即短路)时流过的电流，其值可远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。计算三相短路电流的目的是为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围，其用途主要用于：选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和动稳定性；选择和整定继电保护装置，使之能正确的切除短路故障；确定合理的主接线方案、运行方式及限流措施；保护电力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。

3、目前国内大型光伏电站开发前，会进行接入系统设计，一般由区域电网所属或掌握区域电网数据的设计单位进行设计。但是，接入系统设计中一般仅包括了光伏电站并网点的三相短路电流计算，光伏电站本体内的计算则不涉及。目前市面上有etap和pasap等软件可以进行交流短路电流的计算，但是，因为这些软件开发之初主要是针对大型电网系统的，假如运用在光伏电站本体的计算中，会有建模耗时长，建模过程复杂，参数设置繁琐，适用性差等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种适用于大型集中式光伏电站的三相短路电流分析方法。

2、为此，本发明的上述目的通过如下技术方案实现：

3、一种适用于大型集中式光伏电站的三相短路电流分析方法，其特征在于：所述适用于大型集中式光伏电站的三相短路电流分析方法包括如下步骤：

4、s1、对目前国内外大型光伏电站建设情况的调研和总结，确定目前光伏电站的典型主接线型式，然后确定主要设备的参数，即可完成光伏电站的建模；

5、s2、主变高压侧通过母线并联，然后接入电网，该段母线即视为并网节点；电力系统提供的短路电流作用在并网节点上，作为电站短路电流计算的输入条件之一；短路电流的计算采用dl/t5222《导体和电器选择设计规程》-附录a短路电流实用计算中所述原则；

6、s3、计算三相短路电流时，双分裂变压器可等效为1/2容量的双绕组变压器，各电气量采用标幺值计算；

7、s4、为了计算电站各处的三相短路电流，需要输入参数进行建模和计算。

8、在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：

9、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s2中，短路电流计算目的为设备选型提供参考，当某点有两个方向的电流时，取较大的为短路电流计算结果。

10、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s2中，短路发生时光伏逆变器等效为电流源，短路电流为其额定电流1.5倍。

11、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s2中，计算箱变高压侧和低压侧的短路电流时，应选取离升压站最近的箱变，此时长度最短，阻抗最小，短路电流最大，通过此短路电流选取的电气设备也可以适用于其他箱变。

12、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s3中，各电气量的标幺值计算公式如下：

13、系统阻抗标幺值x_s*＝s_b/ss_k，其中，s_b为基准容量，ss_k为系统短路容量；

14、变压器阻抗标幺值x_t*＝uk％/100×s_b/s_t，其中，s_b为基准容量，uk％为变压器阻抗电压百分比，s_t为变压器额定容量；

15、线路阻抗标幺值z_l*＝√(x_l*2+r_l*2)，x_l*＝x_l×s_b/u_b2，r_l*＝r_l×s_b/u_b2，其中，s_b为基准容量，u_b为基准电压，x_l为线路电抗，r_l为线路电阻；

16、短路电流标幺值ik*＝1/z_ik*，其中，z_ik*为短路回路总阻抗标幺值，短路电流有名值ik＝i_b×ik*，其中，i_b为基准电流；

17、基准容量s_b＝100mva；基准电压u_b＝k×u_n，k值需指定，k值常取1或1.05；基准电流为i_b＝s_b/(1.732×u_b)。

18、作为本发明的一种优选技术方案：步骤s4中，输入的参数为已知电网提供的短路电流ik0_grid、主变台数mt_no、主变高压侧电压mt_hv、主变低压侧电压mt_lv、主变容量mt_s、主变阻抗mt_uk、光伏中压进线柜数(单台主变)mv_no、集电线路长度l_l、集电线路单位电阻l_r、集电线路单位电抗l_x、箱变高压侧电压bt_hv、箱变低压侧电压bt_lv、箱变容量bt_s、箱变阻抗bt_uk、光伏低压进线总数lv_no、基准电压ub/额定电压unk。

19、本发明提供一种适用于大型集中式光伏电站的三相短路电流分析方法，针对典型大型光伏电站电气主接线形式，补足目前行业内针对于大型光伏电站本体三相短路电流分析的缺失，通过对电气主接线参数的获取和输入，即可快速完成光伏电站的建模，开展计算分析。相比于常规的电力系统分析商业软件，虽然也可以做类似的分析，但是需要专门的技术人员进行电气模型的搭建，对电气模型进行参数设置，然后调试运行，不考虑操作人员的培训时间，整个过程也需要数小时，本发明对人员技术能力要求不高，只需对光伏电站电气有基本了解，通过输入预定参数，即可得到计算结果，整个过程只需要数分钟，大大提高设计速度。此外，本发明的方法针对光伏电站的特点和实践需要进行开发，比通用型的电力分析软件结果适用性更强。

技术特征：

1.一种适用于大型集中式光伏电站的三相短路电流分析方法，其特征在于：所述适用于大型集中式光伏电站的三相短路电流分析方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的适用于大型集中式光伏电站的三相短路电流分析方法，其特征在于：步骤s2中，短路电流计算目的为设备选型提供参考，当某点有两个方向的电流时，取较大的为短路电流计算结果。

3.根据权利要求1所述的适用于大型集中式光伏电站的三相短路电流分析方法，其特征在于：步骤s2中，短路发生时光伏逆变器等效为电流源，短路电流为其额定电流1.5倍。

4.根据权利要求1所述的适用于大型集中式光伏电站的三相短路电流分析方法，其特征在于：步骤s2中，计算箱变高压侧和低压侧的短路电流时，应选取离升压站最近的箱变，此时长度最短，阻抗最小，短路电流最大，通过此短路电流选取的电气设备也可以适用于其他箱变。

5.根据权利要求1所述的适用于大型集中式光伏电站的三相短路电流分析方法，其特征在于：步骤s3中，各电气量的标幺值计算公式如下：

6.根据权利要求1所述的适用于大型集中式光伏电站的三相短路电流分析方法，其特征在于：步骤s4中，输入的参数为已知电网提供的短路电流ik0_grid、主变台数mt_no、主变高压侧电压mt_hv、主变低压侧电压mt_lv、主变容量mt_s、主变阻抗mt_uk、光伏中压进线柜数(单台主变)mv_no、集电线路长度l_l、集电线路单位电阻l_r、集电线路单位电抗l_x、箱变高压侧电压bt_hv、箱变低压侧电压bt_lv、箱变容量bt_s、箱变阻抗bt_uk、光伏低压进线总数lv_no、基准电压ub/额定电压unk。

技术总结
本发明提供一种适用于大型集中式光伏电站的三相短路电流分析方法，包括：S1、确定目前光伏电站的典型主接线型式，然后确定主要设备的参数，即可完成光伏电站的建模；S2、主变高压侧通过母线并联，然后接入电网，该段母线即视为并网节点；电力系统提供的短路电流作用在并网节点上，作为电站短路电流计算的输入条件之一；S3、计算三相短路电流时，双分裂变压器可等效为1/2容量的双绕组变压器，各电气量采用标幺值计算；S4、为了计算电站各处的三相短路电流，需要输入参数进行建模和计算。本发明补足目前行业内针对于大型光伏电站本体三相短路电流分析的缺失，同时提高光伏电站的建模速度，最终提升设计效率和设计水平。

技术研发人员：徐展鹏,陈福新,陈钢,郑文进,尹冲,陈章
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22