[发明专利]一种计及逆变电源锁相环动态的故障暂态电流解析方法

说明书

本发明公开了一种计及逆变电源锁相环动态特性的故障暂态电流解析方法，首先，根据新能源电源的锁相环节分析故障过程中的锁相环动态输出；其次，根据故障暂态过程中考虑锁相环动态时的电流环控制响应，基于该控制响应获得故障后的暂态电流变化规律；接着，再根据所述电流变化规律，基于复数域形式解耦的数理方法实现锁相环静态误差下的暂态电流解析；最后，根据静态误差下的解析结果，按时间断面分段常数化处理，实现锁相环动态下的暂态电流求解。本发明避免了大量复杂运算，提高了解析精度，实现了故障暂态电流的精确解析。

技术领域

本发明涉及电力系统分析技术领域，特别是涉及一种计及逆变电源锁相环动态特性的故障暂态电流解析方法。

背景技术

鉴于逆变电源故障特征微弱，持续时间短的特点，基于暂态波形时频信息的新原理型保护受到了极大的关注。然而现有逆变电源故障分析方法侧重刻画基频稳态故障分量，未深入涉及控制响应所造成的电磁暂态问题，导致暂态期间的故障特性分析不够全面，因此难以满足新能源送出侧的保护需求。其关键症结在于故障暂态期间，逆变电源输出电流处于控制响应时间尺度，各控制环节共同决定了时域电流特征，而控制策略的切换以及复杂控制系统中锁相环节的存在，会导致逆变器的暂态输出呈现显著的非线性特征，导致作为暂态故障电流分析的难度大大增加。

锁相环是实现逆变器入网电流与电网电压同步的重要环节，其故障暂态期间的响应将对逆变器输出电流起决定性作用。但是，现有技术中，常规的基于线性解析的短路电流分析方法，在等值过程中往往忽略锁相环动态特性在定量层面上对于暂态电流的影响，导致了分析误差增大，并且缺乏考虑锁相环存在输出误差情况下的一般性解析结果，难以获得准确的电流表达式，使得对逆变电源的故障暂态电流特性分析不够充分，无法为新能源送出系统的保护原理提供正确的理论研究基础及有效校验手段。因此，亟需研究在计及故障暂态锁相环动态特性基础上，寻找到一种求解逆变电源故障暂态电流的解析方法。

发明目的

本发明的目的在于应对现有技术的不足，提供一种计及逆变电源锁相环动态特性的故障暂态电流解析方法，充分考虑了逆变电源控制系统锁相环的动态特性，又避免了大量复杂运算，对逆变电源进行故障暂态电流解析计算时可以提高解析精度，实现了计及逆变电源锁相环动态时的故障暂态电流的精确解析。

发明内容

本发明提供了一种计及逆变电源锁相环动态特性的故障暂态电流解析方法，该方法包括以下步骤：

步骤(1)、根据新能源电源的锁相环节，分析故障过程中的锁相环动态输出；

步骤(2)、根据故障暂态过程中考虑锁相环动态时的电流环控制响应，基于所述电流环控制响应获得故障后的暂态电流变化规律；

步骤(3)、根据步骤(2)中所获得的故障后的暂态电流变化规律，基于复数域形式解耦的数理方法，实现锁相环静态误差下的暂态电流解析；

步骤(4)、根据步骤(3)中所述静态误差下的暂态电流解析结果，按时间断面分段常数化处理，实现锁相环动态下的暂态电流求解。

优选地，所述步骤(1)中，采用同步旋转坐标系锁相环，根据同步旋转坐标系锁相环的工作原理，将其复频域下输出相角θ_PLL的线性化方程表示为如式(1)所示：

式中，E_s表示并网点电压幅值；k_pPLL和k_iPLL分别为锁相环的比例、积分系数；s表示拉普拉斯算子；θ₀表示实际并网点电压相角；