[发明专利]中性点经电阻接地的光伏电站并网故障模型与分析方法

说明书

中性点经电阻接地的光伏电站并网故障模型以及分析方法，基于带低电压穿越控制策略的逆变电源故障等值模型，对含有中性点经电阻接地的光伏电站并网系统进行建模，针对该并网系统的系统线路和站内汇集线路两类线路各自的特性，分别建立了故障计算模型。结合该线路故障计算模型的各序网络方程和相应的故障边界条件即可获得故障网络多元非线性方程组，然后用牛顿拉夫逊迭代法构造迭代修正方程求得收敛解，实现故障分析。并网光伏电站多采用中性点经小电阻接地的方式，本发明解决了该系统的故障建模问题，尤其是站内汇集线路故障计算模型的建立为完整分析线路故障提供了可能，充分虑及中性点接地电阻对系统零序网络的影响，为后续的保护设计提供依据。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电与输电技术领域，特别是涉及一种中性点经电阻接地的光伏电站并网故障模型，本发明还提供一种基于中性点经电阻接地的光伏电站并网故障模型的分析方法。

背景技术

随着大型光伏电站的不断并入电网，电力系统故障发生率不可避免地增大，并且输电线路短路电流大小也随之增加，并可能超过某些电力元件的最大电流承受能力，从而引起连锁故障。因此，必须根据大型光伏电站并网后可能出现的最大短路电流进行电网的建设与改进。于是，含大型光伏电站的故障计算成为发展光伏发电技术首要任务之一。

传统故障分析对大型光伏电站并网的情况研究还相对较少，且大多没有考虑光伏电站的故障控制策略和中性点经电阻接地的情况，不可避免地造成故障计算的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中性点经电阻接地的光伏电站并网故障模型，本发明的另一目的在于提供一种基于中性点经电阻接地的光伏电站并网故障模型的分析方法。

本发明实现上述目的采取的技术方案是：一种中性点经电阻接地的光伏电站并网故障模型，包括对含有中性点经电阻接地的光伏电站并网系统建立基础模型、建立系统线路故障计算模型和汇集线路故障计算模型；具体如下所述：

(1)基于带低电压穿越控制策略的逆变电源故障等值模型，对含有中性点经电阻接地的光伏电站并网系统建立基础模型；包括故障时光伏逆变器的三相输出电压和三相输出电流；根据瞬时无功功率理论定义的光伏逆变器输出的电流和电压；三相瞬时有功功率；三相瞬时无功功率；在电压跌落时，逆变器为了尽量维持输出的有功无功功率的稳定，逆变器输出电流参考值以及任一台光伏逆变器的有功、无功参考值。

(2)针对含有中性点经电阻接地的光伏电站并网系统的两类线路——系统线路和站内汇集线路各自的特性，相应建立系统线路故障计算模型和汇集线路故障计算模型。

(3)当故障发生在系统线路上时，将整个光伏电站等效为一个大容量的电源，且呈现压控电流源的特性，分别建立正负零序网络模型，采取正序控制的光伏电流源只含正序分量，注入正序网络，负序和零序网络均不含有电源。

(4)当故障发生在光伏站内汇集线路上时，不能再将整个光伏站等效为一个电源，要将未故障汇集线和故障汇集线分别等效。未故障汇集线等效为一个受控电流源，故障汇集线从故障点断开等效为两个电源，设故障点位于电缆Z_Cf上，则汇集母线到故障电缆Z_Cf之间的逆变器组等效为一个受控电流源，Z_Cf到汇集线路末端之间的逆变器组等效为另一个受控电流源。整个并网系统将等效为一个系统电源和三个光伏电源的网络，分别建立正负零序网络模型，每个光伏电流源都将各自的正序短路电流注入正序网络中，负序和零序网络均不含有电源。

一种基于中性点经电阻接地的光伏电站并网故障模型的分析方法，其特征在于：基于中性点经电阻接地的光伏电站并网故障模型步骤(2)建立的系统线路故障计算模型，将光伏电源当成受控源来处理，结合各种故障类型的边界条件，即可获得故障网络多元非线性方程组；然后用牛顿拉夫逊迭代法构造迭代修正方程求得收敛解，实现故障分析。以典型光伏电站并网为例，如图1网络：