并网型光伏系统三相短路电流峰值的确定方法及装置与流程

本发明涉及新能源电力系统，尤其涉及一种并网型光伏系统三相短路电流峰值的确定方法及装置。

背景技术：

1、光伏发电系统具有灵活、结构简单、成本低廉等优点，在电力系统中得到广泛开发和应用。然而，近年来大量风电和光伏电站接入电网，逐渐改变了传统电网短路电流特性，现有计算方法难以完全满足高比例新能源电力系统短路电流暂态特性计算准确性和精度要求，给电力系统安全稳定运行带来了巨大挑战。而电网短路电流峰值是断路器、互感器和变压器等关键设备设计选型，保护系统定值设定和暂态恢复电压计算的重要依据，因此提出一种准确计算光伏系统短路电流峰值的方法意义重大且日益迫切。

2、相关技术中，对于光伏系统短路电流计算方法的研究多采用类比和迁移同步发电机短路电流相关理论，认为光伏系统存在类似同步机短路期间的暂态变化过程，进而得出包含不同时间常数的短路电流解析式和计算方法。基于此，可以根据不同工况和假设条件，提出了不同光伏系统短路电流计算模型，包含将光伏系统等效为恒定电压源串联内阻抗、受控电压源以及恒定电压源与变化的等值阻抗串联模型，以及光伏系统等效为电流源、受控电流源等。

3、然而，绝大部分光伏系统属于并网型，严格依赖电网电压的频率和相位，通过控制电力电子变流器达到控制功率的目的，其短路电流动态物理过程与故障期间控制方法、控制参数和输出滤波器等密切相关，具有多时间尺度、多物理过程复杂耦合的特点，已有的理论和方法难以准确反映。

4、因此，如何提供一种简单实用且有效的光伏系统三相短路电流峰值计算方法亟待解决。

技术实现思路

1、本发明提供一种并网型光伏系统三相短路电流峰值的确定方法及装置，用以实现简单实用且有效的光伏系统三相短路电流峰值计算方法。

2、本发明提供一种并网型光伏系统三相短路电流峰值的确定方法，包括：

3、基于光伏系统在故障期间的机端电压，根据光伏系统低电压穿越控制策略，确定所述光伏系统在三相稳态短路期间的直轴电流和交轴电流；

4、根据所述光伏系统的控制器内环电流控制参数，以及输出滤波器的参数，确定所述光伏系统的短路电流暂态演变模式；

5、基于所述光伏系统的短路电流暂态演变模式，以及所述光伏系统在三相稳态短路期间的直轴电流和交轴电流，确定所述光伏系统的三相短路电流峰值。

6、根据本发明提供的一种并网型光伏系统三相短路电流峰值的确定方法，所述根据所述光伏系统的控制器内环电流控制参数，以及输出滤波器的参数，确定所述光伏系统的短路电流暂态演变模式，包括：

7、根据所述光伏系统的控制器内环电流控制参数kp和ki，以及输出滤波器的电感l和等效电阻r，确定系统无阻尼振荡频率和阻尼比；

8、基于所述系统无阻尼振荡频率ωn和阻尼比ζd，确定所述光伏系统的短路电流暂态演变模式。

9、根据本发明提供的一种并网型光伏系统三相短路电流峰值的确定方法，所述根据所述光伏系统的控制器内环电流控制参数kp和ki，以及输出滤波器的电感l和等效电阻r，确定系统无阻尼振荡频率和阻尼比，包括：

10、采用第一公式确定系统无阻尼振荡频率ωn，采用第二公式确定所述阻尼比ζd；

11、其中，所述第一公式表示为：

12、所述第二公式表示为：其中，ζ为阻尼系数，td为等效时间常数，

13、根据本发明提供的一种并网型光伏系统三相短路电流峰值的确定方法，所述基于所述系统无阻尼振荡频率ωn和阻尼比ζd，确定所述光伏系统的短路电流暂态演变模式，包括：

14、基于第三公式，确定短路电流暂态演变模式判别值δ；

15、在所述短路电流暂态演变模式判别值δ大于或等于0的情况下，确定所述光伏系统的短路电流暂态演变模式为第一模式，所述第一模式用于表征所述光伏系统的短路电流暂态过程中无超调过程；

16、在所述短路电流暂态演变模式判别值δ小于0的情况下，确定所述光伏系统的短路电流暂态演变模式为第二模式，所述第二模式用于表征所述光伏系统的短路电流暂态过程中存在超调过程；

17、其中，所述第三公式表示为：

18、根据本发明提供的一种并网型光伏系统三相短路电流峰值的确定方法，所述基于所述光伏系统的短路电流暂态演变模式，以及所述光伏系统在三相稳态短路期间的直轴电流和交轴电流，确定所述光伏系统的三相短路电流峰值，包括：

19、在确定所述光伏系统的短路电流暂态演变模式为第一模式的情况下，基于第四公式，确定所述光伏系统的三相短路电流峰值；

20、在确定所述光伏系统的短路电流暂态演变模式为第一模式的情况下，基于第五公式，确定所述光伏系统的三相短路电流峰值；

21、其中，所述第四公式表示为：其中，id_faul为所述光伏系统在三相稳态短路期间的直轴电流，iq_faul为所述光伏系统在三相稳态短路期间的交轴电流；

22、所述第五公式表示为：

23、其中，id_peak为所述光伏系统的直轴短路电流峰值，id_pre为所述光伏系统在故障前的直轴电流；

24、iq_peak为所述光伏系统的交轴短路电流峰值，iq_pre为所述光伏系统在故障前的交轴电流；

25、tp是所述光伏系统的短路电流峰值时刻，ψ为所述光伏系统的初相角，βd是所述光伏系统的短路电流峰值时刻等效相角，

26、根据本发明提供的一种并网型光伏系统三相短路电流峰值的确定方法，所述光伏系统在故障前的直轴电流id_pre基于第六公式计算得到，所述光伏系统在故障前的交轴电流iq_pre基于第七公式计算得到；

27、其中，所述第六公式表示为：所述第七公式表示为：ppre为所述光伏系统在故障前的有功功率，qpre为所述光伏系统在故障前的无功功率，upre为所述光伏系统在故障前的机端电压。

28、本发明还提供一种并网型光伏系统三相短路电流峰值的确定装置，包括：

29、第一确定模块，用于基于光伏系统在故障期间的机端电压，根据光伏系统低电压穿越控制策略，确定所述光伏系统在三相稳态短路期间的直轴电流和交轴电流；

30、第二确定模块，用于根据所述光伏系统的控制器内环电流控制参数，以及输出滤波器的参数，确定所述光伏系统的短路电流暂态演变模式；

31、第三确定模块，用于基于所述光伏系统的短路电流暂态演变模式，以及所述光伏系统在三相稳态短路期间的直轴电流和交轴电流，确定所述光伏系统的三相短路电流峰值。

32、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述并网型光伏系统三相短路电流峰值的确定方法。

33、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述并网型光伏系统三相短路电流峰值的确定方法。

34、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述并网型光伏系统三相短路电流峰值的确定方法。

35、本发明提供的一种并网型光伏系统三相短路电流峰值的确定方法及装置，通过根据光伏系统低电压穿越控制策略，确定所述光伏系统在三相稳态短路期间的直轴电流和交轴电流；并根据所述光伏系统的控制器内环电流控制参数，以及输出滤波器的参数，确定所述光伏系统的短路电流暂态演变模式；然后基于所述光伏系统的短路电流暂态演变模式，以及所述光伏系统在三相稳态短路期间的直轴电流和交轴电流，确定所述光伏系统的三相短路电流峰值，实现准确计算光伏系统三相短路电流峰值。