【規(guī)范】新能源場(chǎng)站及接入系統(tǒng)短路電流計(jì)算 第3部分：儲(chǔ)能電站

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)Short-circuitcurrentcalculationofrenewableenergypowergenerationstation2023-10-10I II III 1 1 1 1 1 2 3 3 5 5 5 5 6 7 9 9 10 113本文件是GB/TXXXX17及新能源場(chǎng)站及接入系統(tǒng)短路電流計(jì)算部分的補(bǔ)充。GB/TXXXXX擬由三個(gè)部分構(gòu)成。21本系列標(biāo)準(zhǔn)有助于提高新型電力系統(tǒng)短路電流的122新能源場(chǎng)站及接入系統(tǒng)短路電流計(jì)算第3部分：儲(chǔ)能電站24本文件規(guī)定了具有電流源特征的儲(chǔ)能電站及接入系統(tǒng)的短路電流計(jì)算模型和25本文件適用于接入10（6）kV26計(jì)算，通過(guò)電力電子變流器并網(wǎng)的飛輪、超導(dǎo)等39儲(chǔ)能單元energys40能夠獨(dú)44儲(chǔ)能單元變流器容量energystorageunitconverter48交流故障類型49短路電流計(jì)算所需校2pre故障前儲(chǔ)能單元有功功Qref故障前儲(chǔ)能單元無(wú)功功率參考值ie故障后儲(chǔ)能單元端口各序電流參考值正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的第i行第j列元素（互阻抗）k采用迭代法時(shí)的迭代計(jì)算次數(shù)在第k次迭代計(jì)算中，第j臺(tái)儲(chǔ)能設(shè)備在故障前后的電流增量ukj(k)在第k次迭代計(jì)算中，第j臺(tái)儲(chǔ)能設(shè)備電壓Iksum全部?jī)?chǔ)能設(shè)備貢獻(xiàn)的故障點(diǎn)短路電流之和IXG除儲(chǔ)能設(shè)備外其余電源貢獻(xiàn)的故障點(diǎn)各序短路電流穩(wěn)態(tài)值BESS儲(chǔ)能單元或等值建模的儲(chǔ)能電站(1,2,0)604.1儲(chǔ)能電站內(nèi)儲(chǔ)能單元、靜止無(wú)功發(fā)生器（如有）宜作為獨(dú)立于624.3站內(nèi)靜止無(wú)功發(fā)生器應(yīng)根據(jù)GB/TXXXXX.1《新能源場(chǎng)站及接入系統(tǒng)短路電流計(jì)算第1部分：644.4儲(chǔ)能單元間匯流線路、升壓變壓器宜作為支654.5在缺乏站內(nèi)拓?fù)鋮?shù)或受限于計(jì)算規(guī)模時(shí)可664.6儲(chǔ)能電站接入系統(tǒng)的短路電流宜根據(jù)GB/T15544.1推薦的等效電壓源法計(jì)算，故障點(diǎn)短路電67等效電壓源和受控電流源提供的短路電流之35.1儲(chǔ)能單元構(gòu)見圖1（a正、負(fù)、零序等效電路分別見圖1（bcd儲(chǔ)能變流器儲(chǔ)能電池單元升壓變儲(chǔ)能變流器儲(chǔ)能電池（如有）DCACLVHVPCCPCCPCCPCCa）儲(chǔ)能單元放電狀態(tài)下，輸出短路電流按IkBESS=Iref(1)………………(1)Iref(1)——故障后儲(chǔ)能單元正序電流參考值，由儲(chǔ)能單元低電壓?jQrefIN,U(1)kPCCL|KL(1)ULNINIref(1)|KL(1)ULNINSN——儲(chǔ)能單元變流器額定容量；IN——儲(chǔ)能單元變流器額定電流；Imax——儲(chǔ)能單元最大輸出電流允許值；Pref——故障前有功功率參考值；495UN——儲(chǔ)能96b）儲(chǔ)能單元充電狀態(tài)下，輸出短路電流按式(3)計(jì)算，其中Pref以流入接入系統(tǒng)為正：((?Pref?jQrefIU((?Pref?jQrefIUUNIN100I111I(2)kBESS= (7)113Z(2)kBESS——儲(chǔ)能單元負(fù)序等效阻抗，由設(shè)備廠家實(shí)測(cè)提供；116 117I(1)kBESS——儲(chǔ)能單元短路電流正序分量。I122K25ZTbZLbUkPCC2IkBESS2BESS-bZTbZLbUkPCC2IkBESS2BESS-b1245.2.1儲(chǔ)能電站中相同結(jié)構(gòu)和參數(shù)的儲(chǔ)能單元可等效為一臺(tái)等值儲(chǔ)能單元，站內(nèi)匯流線路可等效為一UkUkIkIkU132——第j組等值儲(chǔ)能單元U——第j組等值儲(chǔ)能單元的輸出電流，受其端口電壓UkPCCjI——第j組等值儲(chǔ)能單元的輸出電流，受其端口電壓UkPCCjIkBESSj134ZL——儲(chǔ)能電站匯流線路的等效阻抗；136Zg——儲(chǔ)能電站外部電力網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣。+Zg_Z+Zg_ZLaZTaUkkBESS1IkBESS1IkBESS-aUkPCC3kSVG1SVG-b6.1.1儲(chǔ)能電站接入系統(tǒng)的平衡短路電流應(yīng)包含等效電壓源和儲(chǔ)能設(shè)備提供的兩部分短路電流，故障ZijΔIkBESSjZijΔIkBESSjZij——電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的第i行第j列元素；6152ΔIkBESSj——第j臺(tái)儲(chǔ)能單元在故障前后的電流增量，由迭代計(jì)算確定；153IkG"——除儲(chǔ)能單元外其余等效電壓源設(shè)備貢獻(xiàn)的故障點(diǎn)短路電流初始值；154IkBESSsum——全部?jī)?chǔ)能單元貢獻(xiàn)的故障點(diǎn)短路電流之和。1616.1.31654）故障前儲(chǔ)能單元按1676.2.1采用迭代法168a）將全部?jī)?chǔ)能設(shè)備的阻抗值173b）采用式（11）計(jì)算第n次迭代時(shí)第j臺(tái)儲(chǔ)能單元電壓UkBESSj(n)。33ZkmMnZij+ΣZmjΔIkBESSm(n)33ZkmM176UkBESS0j——第j臺(tái)儲(chǔ)能單元故障前的端口電壓，由故障前潮流計(jì)算得到，在缺乏數(shù)據(jù)時(shí)可取值為179并采用式（12）計(jì)算第n+1次迭代時(shí)的180ΔIkBESSj(n+1)=IkBESSj(n)?IkBESS0j…………………（12）181IkBESSj(n)——第n次迭代中第j臺(tái)儲(chǔ)能單元故障后的輸出電流相量；187a）采用式（1188b）采用式（13）計(jì)算故障點(diǎn)短路電流穩(wěn)態(tài)值Ik。191IkG——除儲(chǔ)能設(shè)備外其余電源貢獻(xiàn)的故障點(diǎn)短路電流穩(wěn)態(tài)值按照73ΣZ(1)ijΔI(1)kBESSjjMI1,2,0k=I1,2,0kG+(3ΣZ(1)ijΔI(1)kBESSjjMI1,2,0k=I1,2,0kG+(3cUn11,2,0kIΣZ(1)ijΔI(1)kBESSjjMZ1ii2ii1946.3.1對(duì)于單相短路，采用迭代法計(jì)算儲(chǔ)能設(shè)備在故障前后的正序電流增量ΔI(1)kBESSj按照以下步驟進(jìn)198ΔI(1)kBESSj(n)=0，作為迭代199b）按式（14）計(jì)算第n次迭代時(shí)第j臺(tái)儲(chǔ)能單元的正序電壓U(1)kBESSj(n)。202Z(1)ii,Z(2)ii,Z(0)ii——各序網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的自阻抗（復(fù)203Z(1)ij——正序網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的互阻抗。205用式（15）計(jì)算第n+1次迭代時(shí)的正序電流增量ΔI(1)kBESSj(n+1)。ΔI1kBESSΔI1kBESSjn+1=I1kBESSjn?IkBESS0j208時(shí)認(rèn)為不滿足。如不滿足，時(shí)取n=n+2096.3.2對(duì)于單相短路，短路電流各分量按照以下方210a）采用式（16）計(jì)算故障點(diǎn)正、負(fù)、零序短路電流初始值I(,)k。12iiΣZ(1)ij12iiΣZ(1)ijΔI(1)kBESSjjM1,2,0k+I0iiZ1iiZ(1)ii215I(1,2,0)kG——除儲(chǔ)能設(shè)備外其余電源貢獻(xiàn)的故障點(diǎn)正、負(fù)、零序短路電流穩(wěn)態(tài)值根據(jù)GB/T15544.1217c2186.3.3對(duì)于兩相短路，迭代計(jì)算UcUn1kBESS0j UUcUn1kBESS0j U1kBESSj mM3381I1,2,0k=I1,2,0kG+ΣZ(1)ijΔI(11I1,2,0k=I1,2,0kG+ΣZ(1)ijΔI(1)kBESSjjMZ1ii331ΣZ(1)ijΔI(1)kBESSjjM()UcUn U ZZUcUn U ZZ ZΣZ(1)ijΔI(1)kBESSjjM1,2,0kcUn1I() ZZ+ZZΣZ(1)ijΔI(1)kBESSjjM1,2,0kcUn1I() ZZ+ZZZZ9234算例235A.1儲(chǔ)能單元236儲(chǔ)能單元交流側(cè)短路故障算例示意圖如圖A.1所示，儲(chǔ)能單元通過(guò)站內(nèi)升壓變及匯集線路接入Z0.69/35kVZ單元儲(chǔ)能LZTZ0.69/35kVZ單元f240圖A.1儲(chǔ)能單元并網(wǎng)點(diǎn)近區(qū)故障示意圖244依據(jù)式（4）和式（5計(jì)算放電狀態(tài)下儲(chǔ)能單元輸出電流IkBESS以及無(wú)功電流Iqref(1)：IN,U(1)kPCCL246Iqref(1)=IN248KL(1)——低電壓穿越控制的無(wú)功電流系數(shù)，本例取值1.6；250U(1)kPCC——儲(chǔ)能單元并網(wǎng)點(diǎn)正序電壓，本例中計(jì)算值為0.4p.u.。251IN——儲(chǔ)能單元255Ikq=KLvrt(0.85-U(1)kPCC)IN=1.6×(0.85-0.4)×0.057kA=0.041kA2583.儲(chǔ)能單元貢獻(xiàn). PCSPCSPCSPCS259IkBESS==1.1×IN=0.063kA. PCSPCSPCSPCS260A.2儲(chǔ)能電站接入系統(tǒng)261本算例由26節(jié)點(diǎn)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)BESS5BESS5BESS1BESS2BESS2BESS3BESS3BESS4BESS4267n個(gè)PCS220kV35kV268PCSPCSPCSPCSPCS269270表A.1各儲(chǔ)能電站變流器額定容量123456789012345678A.3風(fēng)光儲(chǔ)接入系統(tǒng)本算例給出風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能以及SVG接入系統(tǒng)的故障點(diǎn)短路電流計(jì)20kV/230kV負(fù)荷72.6km54.7km32km