短路電流受限電源模型與整定計(jì)算軟件交互探討

短路電流受限電源模型與整定計(jì)算軟件交互探討

2.國(guó)網(wǎng)青海省電力公司青海西寧810008）摘要：隨著短路受限電源在電網(wǎng)中的不斷應(yīng)用，短路電流受限電源接入電網(wǎng)后短路電流無(wú)法精細(xì)計(jì)算的問(wèn)題，越來(lái)越突出。本文綜合考慮了整定計(jì)算中涉及到的大量故障計(jì)算，提出了適合短路受限電源的整定計(jì)算模型，完成了故障計(jì)算模型程序與整定計(jì)算軟件接口設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試和工程驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：短路電流受限電源系統(tǒng)；故障計(jì)算模型；軟件接口引言短路電流受限電源具有高能源利用率、環(huán)境友好和能利用可再生能源等優(yōu)點(diǎn)，在全球范圍內(nèi)越來(lái)越受到重視，其對(duì)電網(wǎng)特性的影響不能忽視。而傳統(tǒng)等值電壓源模型未計(jì)及短路電流受限電源不脫網(wǎng)運(yùn)行特征，無(wú)法精細(xì)化地計(jì)算短路電流受限電源接入電網(wǎng)的短路電流。1短路電流受限電源的整定計(jì)算模型短路電流受限電源，包括風(fēng)電、光伏、直流等等，通常為全控型電力電子器件，其具有故障穿越能力，在故障期間提供的短路電流受限于電力電子器件的承受能力，通常具有一定的限值，對(duì)短路電流的分布影響不大。此外，考慮到整定計(jì)算中涉及到大量的故障計(jì)算，如果將整定計(jì)算中故障計(jì)算的線性方程求解復(fù)雜化，可能會(huì)大大影響整定計(jì)算的效率?；谏鲜鲈?，考慮按照電壓源、電流源、對(duì)地阻抗支路、或者節(jié)點(diǎn)間阻抗支路，在整定計(jì)算程序中，簡(jiǎn)化考慮短路電流受限電源的故障計(jì)算模型。圖1短路電流受限電源的簡(jiǎn)化故障計(jì)算模型2短路電流受限電源模型與整定計(jì)算軟件的交互考慮到目前短路電流受限電源模型中的各個(gè)具體參數(shù)需要由模型研究方，根據(jù)短路電流受限電源的原始參數(shù)，通過(guò)一定的計(jì)算方法，才能確定。則需要根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)、風(fēng)機(jī)型號(hào)、風(fēng)機(jī)故障穿越特性等等原始信息，才能準(zhǔn)確獲得。為了既保證短路電流受限電源模型的正確性，又能夠?qū)崿F(xiàn)和整定計(jì)算軟件的無(wú)縫交互，考慮按照以下模式在整定計(jì)算程序中建立短路電流受限電源的模型：（1）模型研究方提供各種短路電流受限電源的原始參數(shù)構(gòu)成。（2）模型研究方提供短路電流受限電源的故障計(jì)算模型形成程序，exe可執(zhí)行程序或者dll動(dòng)態(tài)庫(kù)均可。（3）調(diào)用該exe或者dll時(shí)，調(diào)用方將原始參數(shù)傳給該exe或者dll，然后，調(diào)用方即可以得到短路電流受限電源的最終故障計(jì)算模型參數(shù)。3短路電流受限電源在整定計(jì)算程序中的設(shè)計(jì)3.1光伏電源光伏并網(wǎng)系統(tǒng)在保護(hù)整定程序中的圖標(biāo)設(shè)計(jì)如圖2所示：圖2光伏并網(wǎng)系統(tǒng)圖標(biāo)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)在電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的接線如圖3所示：圖5風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)接入交流系統(tǒng)示意圖4故障計(jì)算模型驗(yàn)證故障計(jì)算模型驗(yàn)證，主要以風(fēng)電模型進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證，光伏模型不在進(jìn)行詳細(xì)分析，可采取類似方法驗(yàn)證。4.1仿真驗(yàn)證搭建永磁直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)的詳細(xì)模型和等值模型。風(fēng)電場(chǎng)詳細(xì)模型如圖6，一臺(tái)35/220kV主變和集電系統(tǒng)。集電系統(tǒng)中6條集電線路按照其長(zhǎng)度、位置分為2組，一組長(zhǎng)度10km，另一組5km，同組所處位置相近。依次建立頻率依賴模型和動(dòng)態(tài)電流模型，并聯(lián)于主變低壓側(cè)，共同構(gòu)成等值模型。圖6風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)鋱D下面通過(guò)設(shè)置多種故障場(chǎng)景，驗(yàn)證等值模型的準(zhǔn)確性。故障均設(shè)置于主變出口（故障設(shè)置如圖6所示），故障持續(xù)時(shí)間為0.2s。（1）對(duì)稱故障設(shè)置不同場(chǎng)內(nèi)風(fēng)況，考察風(fēng)速不同時(shí)等值模型的適用性，在三種場(chǎng)內(nèi)風(fēng)況下，在送出線首端設(shè)置三相接地故障，過(guò)渡電阻5Ohm。風(fēng)況一：所有風(fēng)機(jī)風(fēng)速12m/s。風(fēng)況二：1、2號(hào)風(fēng)機(jī)風(fēng)速12m/s，3、4號(hào)風(fēng)機(jī)風(fēng)速11.5m/s，5、6號(hào)風(fēng)機(jī)風(fēng)速10m/s；風(fēng)況三：各風(fēng)機(jī)的風(fēng)速均不同，1號(hào)~6號(hào)風(fēng)機(jī)風(fēng)速?gòu)?2m/s按等差數(shù)列遞減至9.5m/s。各風(fēng)況下詳細(xì)模型與等值模型故障暫態(tài)電流中工頻分量在各種風(fēng)況下吻合程度都較好。（2）非對(duì)稱故障分別設(shè)置單相接地、兩相接地、兩相相間故障，相間故障，接地故障中的接地電阻為5Ohm，相間故障的相間電阻1Ohm。圖7不對(duì)稱故障時(shí)詳細(xì)模型與等值模型電流波形圖7a）~b）所示，接地故障下，場(chǎng)站側(cè)產(chǎn)生了很大的零序電流，在這種情況下，等值模型與詳細(xì)模型的故障電流吻合度很高。圖7c）所示，相間故障下，盡管等值模型和詳細(xì)模型的故障電流在故障初期差異較大，但故障達(dá)到穩(wěn)態(tài)后差異變小。整個(gè)故障期間，等值模型都能大致擬合出詳細(xì)模型故障電流的總體趨勢(shì)。4.2故障錄波數(shù)據(jù)驗(yàn)證某省西北部地區(qū)有大量風(fēng)電接入，該地區(qū)接線圖見(jiàn)圖8。在乾安變下的另一條送出線上所連才字鄉(xiāng)風(fēng)電場(chǎng)為永磁直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)。該地區(qū)的電網(wǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行期間積累了許多寶貴的故障錄波數(shù)據(jù)，以下用其中兩組數(shù)據(jù)對(duì)所提模型進(jìn)行驗(yàn)證。（1）2013年5月31日，風(fēng)安線上距乾安變55km處發(fā)生C相瞬時(shí)接地故障，故障持續(xù)時(shí)間60ms，故障前才字鄉(xiāng)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)出有功功率96MW，無(wú)功功率26MW；（2）2013年8月4日，風(fēng)安線上距乾安變25km處發(fā)生A相瞬時(shí)接地故障，故障持續(xù)時(shí)間55ms，故障前才字鄉(xiāng)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)出有功功率45MW，無(wú)功功率3.5Mvar。圖9實(shí)際故障錄波數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)電流波形5結(jié)論本文研究了短路電流受限電源系統(tǒng)故障計(jì)算模型軟件與整定計(jì)算軟件交互技術(shù)、兼容性技術(shù)，并通過(guò)對(duì)短路電流受限電源模型的實(shí)際工程驗(yàn)證計(jì)算，證實(shí)短路受限電源等效為電壓源、電流源、對(duì)地阻抗支路、或者節(jié)點(diǎn)間阻抗支路模型的實(shí)用性和準(zhǔn)確性。Refere