(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010544709.3
(22)申请日 2020.06.15
(71)申请人 中国电力科学研究院有限公司
地址 100192 北京市海淀区清河小营东路
15号
申请人 国家电网有限公司
(72)发明人 林伟芳 孙华东 郭强 余芳芳
李文峰 赵兵 贾琦 王虹富
黄彦浩
(74)专利代理机构 北京工信联合知识产权代理
有限公司 11266
代理人 姜丽楼
(51)Int.Cl.
G06F 30/20(2020.01)
G06F 17/16(2006.01)
G06F 113/06(2020.01)G06F 113/04(2020.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种新能源场站短路比的计
算方法及系统，包括：建立新能源接入电网的等
点的母线电压和所述新能源并网点的等值节点
阻抗矩阵，确定每个新能源并网点的短路容量；
根据每个新能源并网点的短路容量和所述新能
源并网点的等值节点阻抗矩阵，确定每个新能源
并网点的新能源场站短路比。本发明的方法能够
快速准确地判断新能源接入交直流系统后的电
网强弱，为电力系统规划和运行提供重要参考依
据。权利要求书2页 说明书8页 附图3页CN 111797510 A 2020.10.20
C N 111797510
A
1.一种新能源场站短路比的计算方法，其特征在于，所述方法包括：
建立新能源接入电网的等值模型，并确定新能源并网点的数量和新能源并网点的等值节点阻抗矩阵；
根据每个新能源并网点的母线电压和所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，确定每个新能源并网点的短路容量；
根据每个新能源并网点的短路容量和所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，确定每个新能源并网点的新能源场站短路比。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，包括：
计算新能源并网点的节点导纳矩阵Y n×n，并对所述导纳矩阵Y n×n求逆，以获取新能源并网点的等值节点阻抗矩阵Z n×n；其中，所述导纳矩阵Y n×n为非奇异矩阵；n为新能源并网点的数量；其中，新能源阻抗为无穷大，若新能源场站的无功补偿装置包括：并联电容器、静止同步无功补偿器SVC、静止同步补偿器STATCOM或调相机，则需计入节点导纳矩阵Y n×n。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每个新能源并网点的母线电压和所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，确定每个新能源并网点的短路容量，包括：
其中，S aci为新能源并网点i处的短路容量；U i为新能源并网点i的母线电压幅值，Z eqii为所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵的第i行、第i列元素。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每个新能源并网点的短路容量和所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，确定每个新能源并网点的新能源场站短路比，包括：
其中，RSCR i为新能源并网点i处的新能源场站短路比；S aci为新能源并网点i的短路容量；P Gi为从新能源并网点i接入的新能源总出力，P Gj为从新能源并网点j接入的新能源总出力；Z ij为所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵的第i行、第j列元素。
5.一种新能源场站短路比的计算系统，其特征在于，所述系统包括：
并网点等值节点阻抗矩阵确定单元，用于建立新能源接入电网的等值模型，并确定新能源并网点的数量和新能源并网点的等值节点阻抗矩阵；
短路容量确定单元，用于根据每个新能源并网点的母线电压和所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，确定每个新能源并网点的短路容量；
新能源场站短路比确定单元，用于根据每个新能源并网点的短路容量和所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，确定每个新能源并网点的新能源场站短路比。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，确定新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，包括：
计算新能源并网点的导纳矩阵Y n×n，并对所述导纳矩阵Y n×n求逆，以获取新能源并网点
的等值节点阻抗矩阵Z n×n；其中，所述导纳矩阵Y n×n为非奇异矩阵；n为新能源并网点的数量；其中，新能源阻抗为无穷大，若新能源场站的无功补偿装置包括：并联电容器、静止同步无功补偿器SVC、静止同步补偿器STATCOM或调相机，则需计入节点导纳矩阵Y n×n。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述短路容量确定单元，根据每个新能源并网点的母线电压和等值节点阻抗，确定每个新能源并网点的短路容量，包括：
其中，S aci为新能源并网点i的短路容量；U i为新能源并网点i的母线电压幅值，Z eqii为所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵的第i行、第i列元素。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述新能源场站短路比确定单元，根据每个新能源并网点的短路容量和所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，确定每个新能源并网点的新能源场站短路比，包括：
其中，RSCR i为新能源并网点i的新能源场站短路比；S aci为新能源并网点i的短路容量；P Gi为从新能源并网点i接入的新能源总出力，P Gj为从新能源并网点j接入的新能源总出力；Z ij为所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵的第i行、第j列元素。
一种新能源场站短路比的计算方法及系统
技术领域
[0001]本发明涉及电力系统技术领域，并且更具体地，涉及一种新能源场站短路比的计算方法及系统。
背景技术
[0002]作为目前最成熟和最具发展前景的可再生能源，风力发电和光伏发电近年来保持着强劲的发展势头。不远的将来某些局部电网新能源占比可能达到80％甚至更高，高比例新能源并网运行将成为未来电源结构的重要特征。我国新能源资源主要位于三北地区，处于电网末端，电网网架结构薄弱、调节能力有限，且新能源机组出力具有间歇性和波动性，因此大规模新能源接入对局部电网安全稳定运行带来很大压力。以风力发电为例，其固有的随机波动性、电力电子拓扑结构的复杂非线性及多时间尺度的时变性使得高比例风电场对电网的稳定功角稳定、电压稳定及频率稳定等方面都产生了显著的影响。
[0003]目前，用于直接评价电网网架强弱的指标主要有短路比、多馈入短路比及分层直流短路比，以其简单性、直观性，为电力系统规划和运行提供重要的参考依据。但已有的短路比研究都是从电网受端角度进行研究的，无法准确的应用于评价高比例新能源接入的送端电网的强弱。
发明内容
[0004]本发明提出一种新能源场站短路比的计算方法及系统，以解决如何确定新能源场站短路比的问题。
[0005]为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种新能源场站短路比的计算方法，所述方法包括：
[0006]建立新能源接入电网的等值模型，并确定新能源并网点的数量和新能源并网点的等值节点阻抗矩阵；
[0007]根据每个新能源并网点的母线电压和所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，确定每个新能源并网点的短路容量；
[0008]根据每个新能源并网点的短路容量和所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，确定每个新能源并网点的新能源场站短路比。
[0009]优选地，其中确定新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，包括：
[0010]计算新能源并网点的节点导纳矩阵Y n×n，并对所述导纳矩阵Y n×n求逆，以获取新能源并网点的等值节点阻抗矩阵Z n×n；其中，所述导纳矩阵Y n×n为非奇异矩阵；n为新能源并网点的数量；其中，新能源阻抗为无穷大，若新能源场站的无功补偿装置包括：并联电容器、静止同步无功补偿器(s t
a tic va r com pensa to r,SVC)、静止同步补偿器(s ta tic synchronous compensator,STATCOM)或调相机，则需计入节点导纳矩阵Y n×n。
[0011]优选地，其中所述根据每个新能源并网点的母线电压和所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，确定每个新能源并网点的短路容量，包括：
[0012]
[0013]其中，S aci为新能源并网点i的短路容量；U i为新能源并网点i的母线电压幅值，Z eqii 为所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵的第i行、第i列元素。
[0014]优选地，其中所述根据每个新能源并网点的短路容量和所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，确定每个新能源并网点的新能源场站短路比，包括：
[0015]
[0016]其中，RSCR i为新能源并网点i的新能源场站短路比；S aci为新能源并网点i的短路容量；P Gi为从新能源并网点i接入的新能源总出力，P Gj为从新能源并网点j接入的新能源总出力；Z ij为所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵的第i行、第j列元素。
[0017]根据本发明的另一个方面，提供了一种新能源场站短路比的计算系统，所述系统包括：
[0018]并网点等值节点阻抗矩阵确定单元，用于建立新能源接入电网的等值模型，并确定新能源并网点的数量和新能源并网点的等值节点阻抗矩阵；
[0019]短路容量确定单元，用于根据每个新能源并网点的母线电压和所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，确定每个新能源并网点的短路容量；
[0020]新能源场站短路比确定单元，用于根据每个新能源并网点的短路容量和所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，确定每个新能源并网点的新能源场站短路比。
[0021]优选地，其中所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵确定单元，确定新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，包括：
[0022]计算新能源并网点的节点导纳矩阵Y n×n，并对所述导纳矩阵Y n×n求逆，以获取新能源并网点的等值节点阻抗矩阵Z n×n；其中，所述导纳矩阵Y n×n为非奇异矩阵；n为新能源并网点的数量；其中，新能源阻抗为无穷大，若新能源场站的无功补偿装置包括：并联电容器、静止同步无功补偿器SVC、静止同步补偿器STATCOM或调相机，则需计入节点导纳矩阵Y n×n。[0023]优选地，其中所述短路容量确定单元，根据每个新能源并网点的母线电压和所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，确定每个新能源并网点的短路容量，包括：
[0024]
[0025]其中，S aci为新能源并网点i的短路容量；U i为新能源并网点i的母线电压幅值，Z eqii 为所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵的第i行、第i列元素。。
[0026]优选地，其中所述新能源场站短路比确定单元，根据每个新能源并网点的短路容量和所述新能源并网点的等值节点阻抗矩阵，确定每个新能源并网点的新能源场站短路比，包括：
[0027]
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