本技术涉及新能源系统故障分析，具体涉及一种跟构网混联风电系统故障测量阻抗计算方法及装置。
背景技术：
1、目前多数新能源电力系统采用跟网型并网控制，尤其偏远地区风力及光照资源丰富，风力发电场站、光伏发电场站等场景逐步建设，但由于风力发电以及光伏发电等新能源电力系统波动性较大，则弱电网下系统支撑能力不足、电压和频率稳定等问题不断显现，因此具备自主支撑能力的构网型新能源也逐步参与电网构建，从而形成了跟网型并网控制和构网型并网控制相结合的跟构网混联风电系统。
2、由于不同风力发电机组之间控制结构存在差异，导致跟构网混联风电系统在时间和空间尺度上具有复杂的稳定性问题，同时由于不同类型机组所采用故障穿越控制策略的不同，使得故障后不同运行环境下的跟网型换流器和构网型换流器的短路电流计算方法存在差异性。此外在不同的新能源送出系统场景下，高度电力电子化的新能源发电设备与系统的动态特性交互作用复杂，同时受电力电子器件耐受短路电流能力和系统强度的影响，使得新能源的弱馈特性被进一步放大，系统两侧的短路电流在幅值和相角上存在很大差异。随着并网的新能源容量增加以及复杂的实际工况，导致送出系统的拓扑结构发生很大变化，使得整个新能源系统故障特征难以解析，传统距离保护计算方法难以精准对跟构网混联风电系统进行短路电流计算。因此亟需一种可针对包含跟网型换流器与构网型换流器的跟构网混联风电系统测量阻抗进行分析的方法，以实现对跟构网混联风电系统的测量阻抗精准求解，进而正确反应短路故障，以期望保证新能源系统安全稳定的运行。
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的不足，本技术提供了一种跟构网混联风电系统故障测量阻抗计算方法及装置，具体采用如下技术方案：
2、本技术所公开的一种跟构网混联风电系统故障测量阻抗计算方法，所述跟构网混联风电系统至少包括跟网型换流器和构网型换流器，所述方法包括如下步骤：
3、获取电网中跟网型与构网型换流器的特性以及故障状态下对应的低电压穿越控制策略；
4、根据跟网型与构网型换流器的特性以及低电压穿越控制策略建立对应故障状态下的等效电路；
5、根据等效电路对跟构网混联风电系统进行简化分析，获得对应故障状态下的等值网络图；
6、对等值网络图进行分析，获得各个电源激励单独作用的分电路图；所述电源激励至少包括构网型电压源、跟网型电流源以及系统侧电压源；
7、对各个电源激励对应的分电路图进行分析，分别获得各电源激励单独作用时对应系统侧和新能源侧的短路电流以及并网点电压；
8、将各个电源激励对应的系统侧和新能源侧的短路电流分别进行叠加获得跟构网混联风电系统中系统侧和新能源侧的总短路电流；将各个电源激励对应的并网点电压进行叠加获得跟构网混联风电系统的并网点总电压；
9、根据跟构网混联风电系统中系统侧和新能源侧的总短路电流计算获得新能源侧保护安装处的测量阻抗。
10、可选的:所述故障状态下对应的低电压穿越控制策略包括构网型换流器的低电压穿越控制策略；所述构网型换流器的低电压穿越控制策略的具体步骤包括：
11、将虚拟同步机的有功功率参考值由调节为，故障期间维持虚拟同步机功角稳定，其中故障期间虚拟同步机的功角变化为：
12、；
13、通过切换虚拟同步机虚拟内电势幅值参考值以及无功功率参考值，限制短路电流并为跟构网混联风电系统提供无功支撑；其中故障期间所切换的虚拟同步机虚拟内电势参考值为：
14、；
15、其中a为第一计算中间值，a由第一中间值计算公式获取，所述第一中间值计算公式为:
16、；
17、其中b为第二计算中间值，b由第二中间值计算公式获取，所述第二中间值计算公式为：
18、;
19、其中，为虚拟同步机虚拟转动角速度变化率； pref为虚拟同步机的有功功率参考值； pe为虚拟同步机的输出有功功率； d为虚拟阻尼系数; j为虚拟转动惯量；为电网频率的额定值； e0为故障前虚拟同步机内电势; ug0为故障前电网电压; i0为虚拟同步机额定输出电流； eref为故障期间虚拟同步机内电势参考值; ugf为电网故障相的电压幅值; igf为虚拟同步机故障稳态电流限制阈值; zeq为虚拟同步机并网系统的等效总阻抗；
20、在故障发生时投入虚拟阻抗环节，以进行短路电流限幅控制，并增大虚拟同步机的等效输出阻抗，以抑制故障期间虚拟同步机出现的短路瞬时冲击大电流。
21、可选的：所述故障状态下对应的低电压穿越控制策略包括跟网型换流器的低电压穿越控制策略；所述跟网型换流器的低电压穿越控制策略的具体步骤为：
22、根据故障后并网点电压的跌落程度，设定电流内环的直轴 d与交轴 q的电流参考值为：
23、；
24、其中为直轴 d坐标系下的电流参考值；为交轴 q坐标系下的电流参考值；为有功功率参考值； u0为并网点电压； imax为跟网型换流器最大限制电流； in为额定电流；为标幺值。
25、根据跟构网混联风电系统内电力电子设备耐流能力，对电流内环控制器的pi环节均设置限幅控制，最大限流幅值为额定电流的1.2~2倍。
26、可选的：所述跟构网混联风电系统包括 m台构网型换流器和 n台跟网型换流器，在故障发生时， m台所述构网型换流器等效为 m个串联等效输出阻抗 zs1的电压源 es节点， n台所述跟网型换流器等效为 n个受并网点电压控制的电流源 is1节点；
27、当建立对应故障状态下的等效电路过程时， m个电压源节点等效为一个电压源 es和等效输出阻抗 z1串联的支路,则对应支路的等效电压源模型为：
28、；
29、其中 es为等效电压源输出电势； eref为故障期间虚拟同步机内电势参考值； z1为等效输出阻抗值； zs1为单个电压源节点对应的等效输出阻抗值；
30、 n个电流源节点等效为一个电流源 is支路，则对应支路的等效电流源模型为：
31、；
32、其中为等效电路中电流源输出短路电流的幅值；为单个电流源对应输出短路电流的幅值；为等效电路中电流源输出短路电流的相角；、分别为 d、 q坐标系下的电流参考值； u0为并网点电压。
33、可选的：所述构网型电压源单独作用时对应系统侧和新能源侧的短路电流以及并网点电压为:
34、;
35、其中，为跟构网混联风电系统并网点电压；为新能源侧故障短路电流；为系统侧故障短路电流；为构网型等效电压源内电势；，，； z1为构网型等效输出阻抗； zl为构网型场站送出线路阻抗； zmn为高压侧送出线路阻抗； α为故障位置系数； rg为过渡电阻； zs3为系统侧电源的内阻；为与并联连接后所计算的总阻值。
36、可选的：所述跟网型电流源单独作用时对应系统侧和新能源侧的短路电流以及并网点电压为：
37、；
38、其中为跟构网混联风电系统并网点电压；为新能源侧故障短路电流；为系统侧故障短路电流；为跟网型等效电流源输出电流；，，； z1为构网型等效输出阻抗； zl为构网型场站送出线路阻抗； zmn为高压侧送出线路阻抗； α为故障位置系数； rg为过渡电阻； zs3为系统侧电源的内阻；为与并联连接后所计算的总阻值。
39、可选的：所述系统侧电压源单独作用时对应系统侧和新能源侧的短路电流以及并网点电压为：
40、；
41、其中为跟构网混联风电系统并网点电压；为新能源侧故障短路电流；为系统侧故障短路电流；为系统侧电源内电势；，，； z1为构网型等效输出阻抗； zl为构网型场站送出线路阻抗； zmn为高压侧送出线路阻抗； α为故障位置系数； rg为过渡电阻； zs3为系统侧电源的内阻；为、与并联连接后所计算的总阻值。
42、可选的：各个电源激励叠加获得跟构网混联风电系统中系统侧和新能源侧的总短路电流和并网点总电压为：
43、；
44、其中为跟构网混联风电系统并网点电压；为新能源侧故障短路电流；为系统侧故障短路电流；为构网型等效电压源内电势；为跟网型等效电流源输出电流；为系统侧电源内电势；，，； z1为构网型等效输出阻抗； zl为构网型场站送出线路阻抗； zmn为高压侧送出线路阻抗； α为故障位置系数； rg为过渡电阻； zs3为系统侧电源的内阻。
45、可选的：所述根据跟构网混联风电系统中系统侧和新能源侧的总短路电流计算获得新能源侧保护安装处的测量阻抗的步骤包括：
46、；
47、其中为新能源侧保护安装处的测量电压；为新能源侧保护安装处的测量电流；为新能源侧故障短路电流；为系统侧故障短路电流；为构网型等效电压源内电势；为跟网型等效电流源输出电流；为系统侧电源内电势；，，； z1为构网型等效输出阻抗； zl为构网型场站送出线路阻抗； zmn为高压侧送出线路阻抗；为附加阻抗； α为故障位置系数； rg为过渡电阻； zs3为系统侧电源的内阻。
48、本发明还公开一种跟构网混联风电系统故障测量阻抗计算装置，所述装置包括：
49、状态获取模块，用于获取电网中跟网型与构网型换流器的特性以及故障状态下对应的低电压穿越控制策略；
50、等效电路构建模块，用于根据跟网型与构网型换流器的特性以及低电压穿越控制策略建立对应故障状态下的等效电路；
51、简化分析模块，用于根据等效电路对跟构网混联风电系统进行简化分析，获得对应故障状态下的等值网络图；
52、等值网络分析模块，对等值网络图进行分析，获得各个电源激励单独作用的分电路图；所述电源激励至少包括构网型电压源、跟网型电流源以及系统侧电压源；
53、电源激励分析模块，用于对各个电源激励对应的分电路图进行分析，分别获得各电源激励单独作用时对应系统侧和新能源侧的短路电流以及并网点电压；
54、叠加分析模块，用于将各个电源激励对应的系统侧和新能源侧的短路电流分别进行叠加获得跟构网混联风电系统中系统侧和新能源侧的总短路电流，以及将各个电源激励对应的并网点电压进行叠加获得跟构网混联风电系统的并网点总电压；
55、阻抗输出模块，用于根据跟构网混联风电系统中系统侧和新能源侧的总短路电流计算获得新能源侧保护安装处的测量阻抗。
56、有益效果
57、本技术的技术方案获得了下列有益效果：
58、本技术的计算方法通过对跟构网混联风电系统中跟网型换流器与构网型换流器的特性进行分析，分别建立跟网型换流器与构网型换流器的等效电路，并对各等效电路分析建立跟构网混联风电系统的等值网络图，基于叠加定理分别求解出故障后系统两侧的各个状态量，进而求解出新能源侧保护安装处的测量阻抗。该计算方法可精准计算出跟构网混联风电系统故障后两侧的短路电流，以进一步求解出保护安装处的测量阻抗值，该方法所得到的计算值与实际测量值的结果误差不超过3%，其保证了距离保护的整定计算，能够准确反映跟构网混联风电系统的故障特征信息，为跟构网混联风电系统的距离保护适用性研究提供依据，保障了新能源系统安全稳定的运行。
1.一种跟构网混联风电系统故障测量阻抗计算方法，其特征在于，所述跟构网混联风电系统至少包括跟网型换流器和构网型换流器，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的跟构网混联风电系统故障测量阻抗计算方法，其特征在于，所述故障状态下对应的低电压穿越控制策略包括构网型换流器的低电压穿越控制策略；所述构网型换流器的低电压穿越控制策略的具体步骤包括：
3.根据权利要求1所述的跟构网混联风电系统故障测量阻抗计算方法，其特征在于，所述故障状态下对应的低电压穿越控制策略包括跟网型换流器的低电压穿越控制策略；所述跟网型换流器的低电压穿越控制策略的具体步骤包括：
4.根据权利要求1所述的跟构网混联风电系统故障测量阻抗计算方法，其特征在于，所述跟构网混联风电系统包括m台构网型换流器和n台跟网型换流器，在故障发生时，m台所述构网型换流器等效为m个串联等效输出阻抗zs1的电压源es节点，n台所述跟网型换流器等效为n个受并网点电压控制的电流源is1节点；
5.根据权利要求1所述的跟构网混联风电系统故障测量阻抗计算方法，其特征在于，所述构网型电压源单独作用时对应系统侧和新能源侧的短路电流以及并网点电压为:
6.根据权利要求5所述的跟构网混联风电系统故障测量阻抗计算方法，其特征在于，所述跟网型电流源单独作用时对应系统侧和新能源侧的短路电流以及并网点电压为：
7.根据权利要求6所述的跟构网混联风电系统故障测量阻抗计算方法，其特征在于，所述系统侧电压源单独作用时对应系统侧和新能源侧的短路电流以及并网点电压为：
8.根据权利要求7所述的跟构网混联风电系统故障测量阻抗计算方法，其特征在于，各个电源激励叠加获得跟构网混联风电系统中系统侧和新能源侧的总短路电流和并网点总电压为：
9.根据权利要求8所述的跟构网混联风电系统故障测量阻抗计算方法，其特征在于，所述根据跟构网混联风电系统中系统侧和新能源侧的总短路电流计算获得新能源侧保护安装处的测量阻抗的步骤包括：
10.一种跟构网混联风电系统故障测量阻抗计算装置，其特征在于，所述装置包括：
