2023新能源場站及接入系統(tǒng)短路電流計算第3部

3目 次前言 II引言 III1范圍 1規(guī)性用件 1術(shù)、義符號 1語定義 13.21總要求 2計模型 3能元 3能站 5能站入統(tǒng) 5計方法 5般求 5衡路 6平短路 7附錄A（料）9能元 9能站入統(tǒng) 10光接系統(tǒng) 11I引 言GB/T15544GB/T15544-2023GB/T15544GB/TXXXXX——第1部分：風(fēng)力發(fā)電。目的在于規(guī)定適用于風(fēng)電場及接入系統(tǒng)短路電流計算方法。——第2部分：光伏發(fā)電。目的在于規(guī)定適用于光伏電站及接入系統(tǒng)短路電流計算方法。3III新能源場站及接入系統(tǒng)短路電流計算第3部分：儲能電站范圍10（6）kV（GB/T15544.11GB/T34120電化學(xué)儲能系統(tǒng)儲能變流器技術(shù)規(guī)范GB/T42313電力儲能系統(tǒng)術(shù)語GB/TXXXXX.11GB/T15544.1、GB/T34120、GB/T42313界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1.1儲能單元energystorageunit能夠獨立實現(xiàn)電能存儲、轉(zhuǎn)換及釋放的最小設(shè)備組合。注：儲能單元一般由電能存儲設(shè)備、儲能變流器、變壓器及附屬設(shè)施等構(gòu)成。[來源：GB/T42313-2023，3.1]3.1.2儲能單元變流器容量energystorageunitconvertercapacity（或。[來源：GB/T42313-2023，3.1，有修改]3.1.3交流故障類型ACfaulttype短路電流計算所需校核的故障類型。注：包括三相短路、單相接地短路、相間短路、兩相接地短路。3.1.4迭代法iterativemethod符號本文件中列出的公式計算時可采用有名值或相對值，采用有名值計算時，使用法定計量單位。字母1頂上加點表示復(fù)數(shù)，如Iref，如不加點則表示幅值。下列符號適用于本文件。儲能單元額定電流，單位為kA儲能單元額定電壓，單位為kV儲能單元變流器額定容量，系統(tǒng)標(biāo)稱電壓故障前儲能單元有功功率參考值，Pref以流入交流系統(tǒng)為正故障前儲能單元無功功率參考值故障后儲能單元端口各序電壓故障后儲能單元端口各序電流參考值故障后短路電流初始值故障后各序短路電流穩(wěn)態(tài)值短路電流峰值對稱開斷電流正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)節(jié)點阻抗矩陣中故障點的自阻抗正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)節(jié)點阻抗矩陣的第i行第j列元素（互阻抗）k采用迭代法時的迭代計算次數(shù)c電壓系數(shù)在第k次迭代計算中，第j臺儲能設(shè)備在故障前后的電流增量在第k次迭代計算中，第j臺儲能設(shè)備電壓除儲能設(shè)備外其余電源貢獻的故障點短路電流初始值全部儲能設(shè)備貢獻的故障點短路電流之和除儲能設(shè)備外其余電源貢獻的故障點各序短路電流穩(wěn)態(tài)值下列下角標(biāo)符號適用于本文件。BESSPCC(1)儲能單元或等值建模的儲能電站并網(wǎng)點正序(2)負(fù)序(0)零序(1,2,0)正、負(fù)、零序min取最小值max取最大值k1單相短路k2兩相不接地短路K2E兩相接地短路）GB/TXXXXX.1GB/T15544.121（a）1（b）（c）（d）：儲能電池 儲能變流器 單元升壓變LVHV PCCLVHV PCCACDC（a）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)PCC PCC PCC（b）正等電路 負(fù)等電路 （d）序電路

圖1典型儲能單元模型示意圖a）儲能單元放電狀態(tài)下，輸出短路電流按式(1)計算。IkBESS=Iref(1)式中：Iref1——故障后儲能單元正序電流參考值，由儲能單元低電壓穿越控制策略和并網(wǎng)點（PCC）正序電壓決定，宜通過廠家實測給出；缺失時可依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GBT34120，按式(2)計算。 I,

U U S N

1kPCC LI NIref P

……………(2) minrefI,I2minI2 ,I2jminI

,I ,U U

N

qref1

max

qref1

max

1kPCC L N 式中：

I qf

KLULUkPCCINUNSN——Pref——KL(1)——低電壓穿越正序無功電流系數(shù)，取值通常不小于1.6；3U(1)kPCC——故障后儲能單元并網(wǎng)點正序電壓，依據(jù)本文件第7.2條確定；UL——進入低電壓穿越控制狀態(tài)的電壓閾值；UN——儲能單元額定電壓。b）儲能單元充電狀態(tài)下，輸出短路電流按式(3)計算，其中Pref以流入接入系統(tǒng)為正：

IN,

U1kBESS

ULI Iref

NP

………(3) max refI,IminI

,I

jminI

,I ,U U

N

qref1

max

qref1

max

1kBESS L N I f

KLULUPCINUN(4)(5)

IS=IS 4)式中：

IpBESS1

2ISS 5)1——儲能單元的平衡短路峰值電流系數(shù)，由設(shè)備廠家實測給出。(6)

IS=IS 6)短路電流負(fù)序分量按式（7）計算。I2kBESS

=U2kBESS (7)Z2kBESS式中：Z2kBESS——儲能單元負(fù)序等效阻抗，由設(shè)備廠家實測提供；U2kBESS——儲能單元負(fù)序電壓，計算方法由第6章給出。(8)ISISI2S 8)I1kBESS——儲能單元短路電流正序分量。短路電流峰值按式(9)計算。IpBESS2

2IS 9)式中：2——儲能單元不平衡短路峰值電流系數(shù)，由設(shè)備廠家實測給出。42Uk——故障點電壓；Ik——故障點電流；UkBESSj——第j組等值儲能單元的端口電壓；IkBESSj——第j組等值儲能單元的輸出電流，受其端口電壓UkPCCj控制；ZL——儲能電站匯流線路的等效阻抗；ZT——儲能電站升壓變阻抗；Zg——儲能電站外部電力網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點阻抗矩陣。UUkPCC1ZLaZTaIkBESS1UkIkBESS-aUkPCC2ZLbZTbIkBESS2BESS-bSVG-bIkSVG1UkPCC3_Zg+圖2儲能電站接入的系統(tǒng)的等效電路（10）III

cUn

1Z

…………（10）3Z3Zk式中：Un——系統(tǒng)標(biāo)稱電壓；

ijZkjMZ

kBESSjc——電壓系數(shù)，參見GB/T15544.1；Zij——電網(wǎng)節(jié)點阻抗矩陣的第i行第j列元素；5Zk——故障點短路阻抗，即電網(wǎng)節(jié)點阻抗矩陣中故障點的自阻抗；M——系統(tǒng)內(nèi)儲能單元（或等值建模的儲能電站）總臺數(shù)；?IkBESSj——第j臺儲能單元在故障前后的電流增量，由迭代計算確定；IkG"——除儲能單元外其余等效電壓源設(shè)備貢獻的故障點短路電流初始值；IkBESSsum——全部儲能單元貢獻的故障點短路電流之和。GB/T15544.1a)單相接地短路（詳見6.3.1-6.3.2）（6.3.3）（6.3.4）式(1)c參照GB/T15544.1cmax；（）?IkBESSjn=0，令jΔIkBESSj(n)=0n——迭代計算次數(shù)；?IkBESSj(n)——第n次迭代中第j臺儲能單元的輸出電流增量，當(dāng)n>0時通過第n-1次迭代的步驟c)計算。njUkBESSj(n)。33ZkU nUkBESS033Zk

cUnZ

Z

n

………（11）式中：

kBESSj ij mM

kBESSmUkBESS0j——第j臺儲能單元故障前的端口電壓，由故障前潮流計算得到，在缺乏數(shù)據(jù)時可取值為cUn。IkBESSjnIkBESS0j5.2～5.5jUkBESSj(n)計算其故障輸出電流IkBESSjn，（12）n+IkBESSjnIkBESS0jIkBESSjn1=

…………………（12）IkBESSjn——第n次迭代中第j臺儲能單元故障后的輸出電流相量；IkBESS0j——第j臺儲能單元故障前的輸出電流相量，由故障前潮流計算得到；在缺乏數(shù)據(jù)時，可取值為儲能單元放電狀態(tài)下額定有功電流。UkBESSjn-UkBESSjn1n=0時認(rèn)=n1和ΔkBn。（10）Ik"。（13）Ik。II

1Z

I

……………（13）式中：

k

ijZkjMZ

kBESSj

kG kBESSsumIkG——除儲能設(shè)備外其余電源貢獻的故障點短路電流穩(wěn)態(tài)值按照GB/T15544.1規(guī)定的方法計算。6根據(jù)GB/T15544.1Ik"對于單相短路，采用迭代法計算儲能設(shè)備在故障前后的正序電流增量?I(1)kBESSj行：根據(jù)GB/T15544.1n=0j臺設(shè)備有ΔI(1)kBESSj(n)=0（14）njU(1)kBESSj(n)。U1kBESSj

nU1kBESS0j

cUn

Z1ij

mM

I1kBESSm

n （14）33Z33Z1iiZ2iiZ0iiZ1ii,Z2ii,Z0ii——各序網(wǎng)絡(luò)節(jié)點阻抗矩陣的自阻抗（復(fù)阻抗形式）；Z1ij——正序網(wǎng)絡(luò)節(jié)點阻抗矩陣的互阻抗。I1kBESSjnIkBESS0jjU(1)kBESSj(n)計算其正序電流I1kBESSjnI1kBESSjnIkBESS0jI1kBESSjn1=

………………（15）U1kBESSjn-U1kBESSjn1n=0nn1）和Δ1kBSn。1）I,2,0k。3Z1iiZ2ii3Z1iiZ2iiZ0ii

cUn

1

1ij

I1kBESSj

……………（16）Z1iiZ2iiZ0iijM（17）I1,2,0k

I1,2,0kG

1Z1iiZ2iiZ0ii

jM

1ij

I1kBESSj

…（17）式中：I(1,2,0)kG——除儲能設(shè)備外其余電源貢獻的故障點正、負(fù)、零序短路電流穩(wěn)態(tài)值根據(jù)GB/T15544.1規(guī)定的方法計算。GBT1544.I,2,0k3Z1iiZ3Z1iiZ2iiU1kBESSj

nU1kBESS0j

cUn

Z1ij

mM

I1kBESSm

n

………………（18）333Z1iiZ2iiI3Z1iiZ2ii

cUn

1

I1kBESSj

……（19）式（17）采用式（20）代替。

Z1iiZ2iijM7I1,2,0k

I1,2,0kG

1Z1iiZ2ii

jM

I1kBESSj

……（20）3（14）（21）3U1kBESSj

nU1kBESS0j

cUn

Z1ij

mM

1mj

I1kBESSm

n

…………（21）3Z1ii3Z1iiZ2iiZ0iiZ+Z2ii 0ii3Z1iicUnZ ZI3Z1iicUnZ Z

……………（22）2ii02ii0iiZ+Z2ii 0ii

Z Z2iiZ0ii

jM

1kBESSj式（17）采用式（23）代替。

1ii

Z2ii

+Z0iiI1,2,0k

I1,2,0kG

1 Z Z

I1kBESSj

……（23）Z 2ii0ii

jM1ii

Z2ii

+Z0ii8儲能單元

附錄A（資料性）算例儲能單元ZL0.69/35kVZTZGf儲能單元交流側(cè)短路故障算例示意圖如圖儲能單元ZL0.69/35kVZTZGf圖A.1儲能單元并網(wǎng)點近區(qū)故障示意圖障前工況為2M，0a1.05）ISqe1)：Iref1

PrefjQrefI,NSNN

U1kPCCUL

(4)minrefI,I2minI2 ,I2jminI

,I ,U U SN

N

qref1

max

qref1

max

1kPCC L其中：

Iqref

KLULUkPCCINUN

(5)KL(1)——低電壓穿越控制的無功電流系數(shù)，本例取值1.6；Imax——儲能單元最大輸出電流允許值，本例中取值1.1p.u.；U1kPCC——儲能單元并網(wǎng)點正序電壓，本例中計算值為0.4p.u.。IN——儲能單元變流器的額定電流，本例中取值為；0.057kAUL——進入低電壓穿越控制狀態(tài)的電壓閾值，本例取值為0.85p.u.；計算過程：Ikq=KLvrt(0.85-U1kPCC)IN=1.6×(0.85-0.4)×0.057kA=0.041kA0.722I=minPrefI,I2minI

,I2=

×0.057=0.047kASkd SN

N

qref1

max9IkBESS==1.1×IN=0.063kA儲能電站接入系統(tǒng)265A.2A.1220kV50.5p.u.BESS5BESS5BESS1BESS2BESS3BESS4圖A.2典型儲能電站接入系統(tǒng)計算算例示意m個PC電池組電池組電池組..n個SPCSPCSPCSPCS m個PC電池組電池組電池組..n個SPCSPCSPCSPCSPCSPCSPCS35kVPCSPCSPCSPCSPCSPCSPCS編號BESS1編號BESS1BESS2BESS3BESS4BESS510儲能電站變流器額定容量(MW)1001001001601609A.2A.3A.2（p.u.）迭代次數(shù)123456789儲能電站10.52650.70390.50610.51600.57560.54870.53730.55270.5508儲能電站20.41970.64850.41710.42700.50710.47050.45470.47590.4734儲能電站30.39440.58360.39470.40420.46900.43850.42570.44340.4412儲能電站40.54190.87350.45060.48770.64700.56590.53370.58060.5745儲能電站50.57680.95450.44680.49750.69480.59110.55100.61100.6029A.3（p.u.）迭代次數(shù)012345678儲能電站10.50.75770.56220.78500.77170.69510.72880.74350.7237儲能電站20.50.90740.61300.91130.89680.78370.83430.85670.8267儲能電站30.50.94490.68540.94450.93030.83640.88000.89870.8729儲能電站40.50.73750.50.86260.81030.61450.70710.74820.6890儲能電站50.50.69360.50.86800.79680.56970.67640.72580.6534A.46.0799kA。表A.4完成迭代后各儲能電站輸出電流（p.u.）編號BESS1BESS2BESS3BESS4BESS5儲能電站輸出電流0.72610.83020.87610.69640.6626風(fēng)光儲接入系統(tǒng)本算例給出風(fēng)電、光伏、儲能以及SVG接入系統(tǒng)的故障點短路電流計算算例，說明不同類型設(shè)備同時接入系統(tǒng)條件下的短路電流計算過程。11火電120kV/230kV火電120kV/230kV262516201816km 72km 34.1km 9.82km儲能35kV/230kV312219123km44.7km27.6km雙饋35kV/230kV521SVG121.9km104km23 故障點火電220kV/230kV4 220km直驅(qū)1535kV/230kVSVG21763.2km24.5km31.7km負(fù)荷621.8km56.2km12109光伏132km72.6km54.7km35kV/230kV1311714光伏234km125.9km火電335kV/230kV20kV/230kV負(fù)荷負(fù)荷圖A.4包含所有類型新能源場站接入的算例示意圖A.42653(SVG)4配置SVG)121326A.55表A.5各新能源、儲能場站初始參數(shù)內(nèi)容雙饋風(fēng)電場站(節(jié)點3)SVG1(節(jié)點3)直驅(qū)風(fēng)電場站(節(jié)點4)SVG2(節(jié)點4)光伏場站1(節(jié)點12)光伏場站2(節(jié)點13)儲能場站(26)容量(kVA)1003010030100160160故障前初始功率(kW)10001000508080無功電流系數(shù)1.51.51.51.51.81.81.810kk-10.001p.u.A.6、A.7A.86.114kA。表A.6各次迭代電壓結(jié)果（三相對稱故障）迭代次數(shù)節(jié)點電壓(p.u.)節(jié)點3(雙饋+SVG)節(jié)點4(直驅(qū)+SVG)節(jié)點12(光伏場站1)節(jié)點13(光伏場站2)節(jié)點26(儲能場站)10.31680.32290.32290.32290.322920.59320.51880.518