1.本发明属于逆变器并网技术领域，尤其涉及一种逆变器并网型电源短路电流计算方法及系统。
背景技术：2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.风电、光伏、电化学储能等新能源一般通过逆变器并入交流电网，统称为逆变器并网型电源。为适应高比例新能源大规模集中接入电网需要，亟待针对继电保护运行整定实际，综合考虑计算规模、精度和效率，规范继电保护整定计算用新能源场站建模原则和方法，以实际指导继电保护整定计算用新能源场站建模和计算工作，提高继电保护对各类通过逆变器并网的新能源电源的适应性。
4.但是，现有的整定计算方法往往关注短路电流的幅值而忽略了电流相位的变化，随着大量逆变器并网型电源接入电网，故障电流的相位呈现受控特性，电流的相位在故障分析中往往难以忽略。
技术实现要素：5.为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种逆变器并网型电源短路电流计算方法及系统，实现了故障分析中对电流相位的关注，满足了高比例新能源大规模集中接入电网需要。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.本发明的第一个方面提供一种逆变器并网型电源短路电流计算方法，其包括：
8.获取逆变器交流并网点电压正序幅值和稳态有功功率；
9.基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值和稳态有功功率，采用逆变器并网型电源整定计算模型，得到逆变器输出的正序电流幅值和正序电流相位；
10.其中，正序电流相位为有功电流和无功电流的比值的反正切值与并网点电压相角的和；所述无功电流基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值，采用无功电流模型得到；所述无功电流模型的第一无功电流系数根据低电压穿越测试结果辨识得到。
11.进一步地，所述第一无功电流系数的辨识方法具体为：
12.获取不同电压跌落水平下的无功功率曲线；
13.根据所述无功功率曲线，得到不同电压跌落水平下的稳态无功功率，并计算不同电压跌落水平下的无功电流；
14.根据所述不同电压跌落水平下的无功电流及交流并网点电压正序幅值，通过最小二乘法估算得到所述第一无功电流系数。
15.进一步地，所述正序电流幅值的计算方法为：对所述有功电流和无功电流的平方和进行开方。
16.进一步地，所述有功电流基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值和稳态有功功率，采用有功电流准确模型或有功电流简化模型得到。
17.进一步地，所述无功电流模型的第二无功电流系数根据逆变器型电源类型以及零电压穿越期间的无功电流幅值辨识得到。
18.进一步地，基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值，采用逆变器并网型电源整定计算模型，还可以得到负序电流。
19.进一步地，基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值，采用逆变器并网型电源整定计算模型，还可以得到零序电流。
20.本发明的第二个方面提供一种逆变器并网型电源短路电流计算系统，其包括：
21.数据获取模块，其被配置为：获取逆变器交流并网点电压正序幅值和稳态有功功率；
22.计算模块，其被配置为：基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值和稳态有功功率，采用逆变器并网型电源整定计算模型，得到逆变器输出的正序电流幅值和正序电流相位；
23.其中，正序电流相位为有功电流和无功电流的比值的反正切值与并网点电压相角的和；所述无功电流基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值，采用无功电流模型得到；所述无功电流模型的第一无功电流系数根据低电压穿越测试结果辨识得到。
24.本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的一种逆变器并网型电源短路电流计算方法中的步骤。
25.本发明的第四个方面提供一种计算机设备，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所述的一种逆变器并网型电源短路电流计算方法中的步骤。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
27.本发明提供了一种逆变器并网型电源短路电流计算方法，其提出的逆变器并网型电源整定计算模型能够描述电流相位，实现了故障分析中对电流相位的关注，满足了高比例新能源大规模集中接入电网需要。
28.本发明提供了一种逆变器并网型电源短路电流计算方法，其能够准确计及逆变器电源稳态出力对短路电流的影响。
附图说明
29.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
30.图1是本发明实施例一的无功电流系数辨识流程图；
31.图2是本发明实施例一的无功电流-交流并网电压实测结果示意图；
32.图3是本发明实施例一的有功电流-交流并网电压实测结果示意图。
具体实施方式
33.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
34.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
35.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
36.实施例一
37.本实施例提供了一种逆变器并网型电源短路电流计算方法，包括以下步骤：
38.步骤1、获取逆变器交流并网点电压正序幅值和稳态有功功率；
39.步骤2、基于逆变器交流并网点电压正序幅值和稳态有功功率，采用逆变器并网型电源整定计算模型，得到逆变器输出的正序短路电流向量值、负序电流和零序电流。其中，正序电流相位为有功电流和无功电流的比值的反正切值与并网点电压相角的和；正序电流幅值的计算方法为，对有功电流和无功电流的平方和进行开方；无功电流基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值，采用无功电流模型得到；有功电流基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值和稳态有功功率，采用有功电流准确模型或有功电流简化模型得到。
40.逆变器并网型电源整定计算模型适用于通过逆变器于35kv以上并网的集中式新能源电站，亦可用于10kv及以上并网的分布式新能源电站，暂不考虑故障发生后60ms内的暂态过程，计算时仅考虑稳态短路电流。
41.其中，逆变器并网型电源整定计算模型包括正序模型(压控电流源模型)、负序模型和零序模型。
42.(1)正序模型：逆变器并网型电源在短路期间受内环电流控制，呈现电流源特性，由于各类逆变器均存在低电压穿越要求，其输出的短路电流与并网点交流电压直接相关，因此，可在整定计算中采用压控电流源模型：
[0043][0044]
其中，u1为逆变器交流并网点电压正序幅值，为逆变器输出的正序短路电流向量值，包括电流的幅值与相位，正序电流幅值i1和正序电流相位θ1表示如下：
[0045][0046]
其中，θu为并网点电压相角，一般需要通过电网潮流计算得到，或将该值取为零。正序电流可进一步被分解为相互正交两种电流，即有功电流i
d1
和无功电流i
q1
。为便于解析建模，分别建立有功电流和无功电流模型，在特定电压下按照上述公式计算。
[0047]
大部分逆变器型电源均遵循国标要求设置短路期间输出无功电流，不同类型电源的无功电流模型如下：
[0048][0049]
无功电流模型主要由第一无功电流系数k1和第二无功电流系数k2以及额定电流in决定，其中k1大于1.5；对于不同的电源类型，如果该电源为风电，则k2等于0；如果该电源为光伏、储能等，则k2大于1.05；如果是光伏、储能，k2等于低电压穿越报告中零电压穿越期间的无功电流除以额定电流。
[0050]
部分逆变器在低电压穿越期间采取与无功电流类似的方式控制有功电流，有功电流表现为与并网点电压有关的函数i
′
d1
(u1)。但所有逆变器都会采用限制有功电流的控制策略，即：有功功率无法超过能够发出的最大有功(一般为故障前的有功功率)且电流幅值不应超过逆变器最大耐受电流。因此，有功电流准确模型可描述为下式：
[0051][0052]
其中，i
max
为逆变器最大耐受电流，i
′
d1
(u1)为预先设定的一个函数，由逆变器厂家提供。
[0053]
各类逆变器的无功电流模型类似，其主要参数为第一无功电流系数k1、第二无功电流系数k2和额定电流in；其中，额定电流in可根据逆变器铭牌直接获取，第二无功电流系数k2可根据逆变器型电源类型以及零电压穿越期间的无功电流幅值辨识得到。第一无功电流系数k1需要根据低电压穿越测试结果辨识，如图1所示，辨识方法如下：
[0054]
第一步，获取场站对应型号的逆变器低电压穿越测试报告，报告中应包含不同出力水平、电压跌落水平下的无功、有功功率曲线，任意选择其中一种出力水平下的低电压测试结果；
[0055]
第二步，从交流并网电压等于0.8倍的额定电压开始，到交流并网电压等于0.2倍的额定电压为止。根据低电压穿越测试报告中的无功功率曲线读取不同电压跌落程度下的稳态无功功率q(u1)，并计算不同电压跌落水平下的无功电流i
q1
(u1)＝q(u1)/u1。
[0056]
第三步，根据记录的不同电压跌落水平下的无功电流大小及交流并网点电压正序幅值，通过最小二乘法估算得到第一无功电流系数k1，求解线性回归方程：i
q1
(u1)＝k1(0.9-u1)in。
[0057]
逆变器有功电流模型分类较多且部分控制方式与该电源故障前的稳态出力水平有关，因此应首先确定控制器的有功控制方式。如具备条件，建议由厂家提供有功控制方式，建立相应的有功电流准确模型。若不具备条件，建议采用如下有功电流简化模型：
[0058][0059]
特别的，对于不具备零电压穿越能力的风电机组，
[0060]id1
(u1)＝0 u1《0.2
[0061]
其中，p0为故障前逆变器有功功率。
[0062]
(2)负序模型：电网故障期间，由于逆变器通常具有抑制负序电流的功能，大多数逆变器并网型电源的负序网络可视为开路，流过的负序电流可以忽略不计。对于提供负序
通路的逆变器并网型电源，其负序网络可用恒定阻抗表示，阻抗参数由制造厂家提供。
[0063]
(3)零序模型：逆变器并网型电源一般通过单元变压器与大电网相连，单元变压器采用ynd接线形式，零序网络开路，相应的零序电流为零。
[0064]
以某型号光伏逆变器为例，展示基于上述方法的建模及参数辨识结果。该逆变器额定电流为1000a，额定电压为380v，无功、有功电流的实测结果如图2和图3所示。
[0065]
经辨识，无功电流模型为：
[0066][0067]
各变量均取标幺值。
[0068]
该型号逆变器的有功电流采用了某种指定电流控制模式，因此有功电流模型为：
[0069][0070]
本发明的逆变器并网型电源整定计算模型能够描述电流相位，实现了故障分析中对电流相位的关注，满足了高比例新能源大规模集中接入电网需要；且能够准确计及逆变器电源稳态出力对短路电流的影响。
[0071]
实施例二
[0072]
本实施例提供了一种逆变器并网型电源短路电流计算系统，其具体包括如下模块：
[0073]
数据获取模块，其被配置为：获取逆变器交流并网点电压正序幅值和稳态有功功率；
[0074]
计算模块，其被配置为：基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值和稳态有功功率，采用逆变器并网型电源整定计算模型，得到逆变器输出的正序电流幅值和正序电流相位；
[0075]
其中，正序电流相位为有功电流和无功电流的比值的反正切值与并网点电压相角的和；所述无功电流基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值，采用无功电流模型得到；所述无功电流模型的第一无功电流系数根据低电压穿越测试结果辨识得到。
[0076]
此处需要说明的是，本实施例中的各个模块与实施例一中的各个步骤一一对应，其具体实施过程相同，此处不再累述。
[0077]
实施例三
[0078]
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例一所述的一种逆变器并网型电源短路电流计算方法中的步骤。
[0079]
实施例四
[0080]
本实施例提供了一种计算机设备，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实施例一所述的一种逆变器并网型电源短路电流计算方法中的步骤。
[0081]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序
产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0082]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0083]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0084]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0085]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)或随机存储记忆体(random accessmemory，ram)等。
[0086]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种逆变器并网型电源短路电流计算方法，其特征在于，包括：获取逆变器交流并网点电压正序幅值和稳态有功功率；基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值和稳态有功功率，采用逆变器并网型电源整定计算模型，得到逆变器输出的正序电流幅值和正序电流相位；其中，正序电流相位为有功电流和无功电流的比值的反正切值与并网点电压相角的和；所述无功电流基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值，采用无功电流模型得到；所述无功电流模型的第一无功电流系数根据低电压穿越测试结果辨识得到。2.如权利要求1所述的一种逆变器并网型电源短路电流计算方法，其特征在于，所述第一无功电流系数的辨识方法具体为：获取不同电压跌落水平下的无功功率曲线；根据所述无功功率曲线，得到不同电压跌落水平下的稳态无功功率，并计算不同电压跌落水平下的无功电流；根据所述不同电压跌落水平下的无功电流及交流并网点电压正序幅值，通过最小二乘法估算得到所述第一无功电流系数。3.如权利要求1所述的一种逆变器并网型电源短路电流计算方法，其特征在于，所述正序电流幅值的计算方法为：对所述有功电流和无功电流的平方和进行开方。4.如权利要求1所述的一种逆变器并网型电源短路电流计算方法，其特征在于，所述有功电流基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值和稳态有功功率，采用有功电流准确模型或有功电流简化模型得到。5.如权利要求1所述的一种逆变器并网型电源短路电流计算方法，其特征在于，所述无功电流模型的第二无功电流系数根据逆变器型电源类型以及零电压穿越期间的无功电流幅值辨识得到。6.如权利要求1所述的一种逆变器并网型电源短路电流计算方法，其特征在于，基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值，采用逆变器并网型电源整定计算模型，还可以得到负序电流。7.如权利要求1所述的一种逆变器并网型电源短路电流计算方法，其特征在于，基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值，采用逆变器并网型电源整定计算模型，还可以得到零序电流。8.一种逆变器并网型电源短路电流计算系统，其特征在于，包括：数据获取模块，其被配置为：获取逆变器交流并网点电压正序幅值和稳态有功功率；计算模块，其被配置为：基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值和稳态有功功率，采用逆变器并网型电源整定计算模型，得到逆变器输出的正序电流幅值和正序电流相位；其中，正序电流相位为有功电流和无功电流的比值的反正切值与并网点电压相角的和；所述无功电流基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值，采用无功电流模型得到；所述无功电流模型的第一无功电流系数根据低电压穿越测试结果辨识得到。9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种逆变器并网型电源短路电流计算方法中的步骤。10.一种计算机设备，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，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种逆变器并网型电源短路电流计算方法中的步骤。
技术总结本发明提供了一种逆变器并网型电源短路电流计算方法及系统，包括：获取逆变器交流并网点电压正序幅值和稳态有功功率；基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值和稳态有功功率，采用逆变器并网型电源整定计算模型，得到逆变器输出的正序电流幅值和正序电流相位；其中，正序电流相位为有功电流和无功电流的比值的反正切值与并网点电压相角的和；所述无功电流基于所述逆变器交流并网点电压正序幅值，采用无功电流模型得到；所述无功电流模型的第一无功电流系数根据低电压穿越测试结果辨识得到。实现了故障分析中对电流相位的关注，满足了高比例新能源大规模集中接入电网需要。比例新能源大规模集中接入电网需要。比例新能源大规模集中接入电网需要。
技术研发人员：李晨昊 范荣奇 王安宁 房光华 李宽 黄强 孙孔明 张婉婕 李玉敦 张国辉 王昕 娄波 黄德斌 唐毅
受保护的技术使用者：国家电网有限公司
技术研发日：2022.04.18
技术公布日：2022/7/4
