标准规范下载简介
Q／GDW 12207-2022 继电保护整定计算用新能源场站建模导则.pdfICS 29. 240
Q/GDW 122072
测量放线及工程定位专项施工方案继电保护整定计算用新能源场站建模导则
Guideline for modeling of renewable energy station for protection setting ca
国家电网有限公司 发布
Q/GDW122072022
前言 范围 规范性引用文件 术语和定义. 总则 光伏发电整定计算模型.. 风力发电整定计算模型. 新能源场站运行方式选取. 新能源场站接入电网整定计算.. 新能源场站模型验证 10新能源场站建模所需资料参数 附录A（资料性附录） 新能源发电基本原理. 附录B（资料性附录） 新能源场站整定计算数据交互模型. 附录C（资料性附录） 新能源场站相关设备参数. 编制说明 7
为适应高比例新能源大规模集中接入电网需要，规范继电保护整定计算用新能源场站建模原则和方 法，指导各有关部门、企业和单位的继电保护整定计算用新能源场站建模及计算工作，制定本标准。 本标准由国家电网有限公司国家电力调度控制中心提出并解释。 本标准由国家电网有限公司科技部归口。 本标准起草单位：国家电网公司西北分部、华北电力大学、南京南瑞继保电气有限公司、国家电网 公司华北分部、中国电力科学研究院有限公司、国网新疆电力公司、北京中恒博瑞数字电力科技有限公 同、华中科技大学、国网青海电力公司、国网山东电力公司。 本标准主要起草人：张健康、*怀强、徐凯、阮思烨、常勇、贾科、毕兆东、胡勇、杜鹃、杨国生、 窦竟铭、冯小萍、*靖、*雪冬、*银*、***、王康达、孙天甲、范荣奇、赵萍、*晨昊。 本标准首次发布。 本标准在执行过程中的意见 网有限公司科技部
Q/GDW122072022
呆护整定计算用新能源场站建模
本标准规定了继电保护整定计算用风电场与光伏发电站数学模型的建立原则、方法和要求。 本标准适用于接入110(66)kV及以上电压等级电网的风电场与光伏发电站。接入35kV及以下电压等 级电网的风电场与光伏发电站可参照执行。
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T14285继电保护和安全自动装置技术规程 GB/T15544.1三相交流系统短路电流计算第1部分：电流计算 GB/T19963 风电场接入电力系统技术规定 GB/T19964 光伏发电站接入电力系统技术规定 GB/T32826 光伏发电系统建模导则 GB/T32900 光伏发电站继电保护技术规范 DL/T559 220kV~750kV电网继电保护装置运行整定规程 DL/T584 3kV~110kV电网继电保护装置运行整定规程 DL/T1631 并网风电场继电保护配置及整定技术规范 DL/T1870 电力系统网源协调技术规范 NB/T31075 风电场电气仿真模型建模及验证规程 Q/GDW11420 省级及以上电网继电保护一体化整定计算技术规范
GB/T14285、GB/T19963—2011、GB/T19964—2012、DL/T559和DL/T584界定的以及下列木 义适用于本文件。
变流器converter 能实现完整换流功能的电气装置。 注：本标准中变流器均指风电机组并网变流器。
一正序分量； α 120度算子； 虑、虑、虑, 有关相量的复数表示，X为系统电压或电流相量，
源在一定时间内最大出力与装机容量之比。
4.1新能源场站继电保护整定计算模型（下文简称整定计算模型）应能满足电力系统继电保护整定计 算的需求，应方便在广泛使用的继电保护整定计算软件中实现 4.2新能源并网装机容量达到较高比重（占电源总容量20%及以上）的电网，宜考虑新能源提供的短 路电流对继电保护整定计算的影响。 4.3受变流器（逆变器）电力电子器件承受能力及内部控制保护策略等影响，新能源场站具有短路电 流受限特性，新能源场站不应接照常规发电机组或负荷进行简化处理。新能源发电基本原理参见附录A。 4.4新能源场站整定计算模型可仅考虑新能源机组在故障情况下的电气特性，忽略正常运行时输出电 流，以便于日常使用、维护并避免过多增大计算工作量。 4.5同一新能源场站或者经同一高压汇集母线送出的场站内，具备相同模型和参数的新能源机组可以 用一台机组进行等值。在合并时应考虑线路阻抗、变压器阻抗、与故障点的电气距离等因素对故障电压 和短路电流的影响。不同类型、不同参数的新能源机组宜采用不同的机组等值。 4.6新能源场站不应采用恒定电压源串联等值阻抗模型，宜采用受控电流源模型，相关模型参数应能 方便地通过试验测量及仿真计算确定，或从制造厂家处获取。 4.7新能源场站整定计算建模应遵循以下原则：
Q/GDW122072022
a）考虑电力设备最严苛运行特性； b）不考虑故障过程随时间的变化，仅考虑稳态量； c）不计短路电流的衰减； d）使用等效电路模拟动态元件，考虑主要因素，简化计算； e）不计负荷电流的影响。 4.8新能源场站整定计算模型参数应采用标幺值，基准电流采用基准容量及平均电压计算，新能源场 钻额定容量宜选取场站内全部机组额定功率之和。 4.9应研究、实测和建立整定计算用新能源场站的精细模型和参数，不断提高计算精度。整定计算中 应使用合理的模型和参数，以保证满足所要求的精度。 4.10整定计算软件应能适应新能源场站建模要求，必要时应采用迭代计算，并兼顾计算规模、精度和 率。 4.11为简化计算，与新能源场站电气距离较远的厂站在整定计算时可不考虑新能源短路电流的影响； 障持续时间超过2s新能源机组将脱网，此时也不考虑新能源短路电流的影响。 4.12新能源场站整定计算数据交互模型应满足Q/GDW11420相关规定，具体功能要求可参考附录B。
5.1.1整定计算模型应能反映光伏发电在低电压穿越期间的短路电流特性。 5.1.2光伏发电通过逆变器与电网相连，其短路电流特性主要取决于逆变器控制目标及机端电压等因 素，建模时应予以考虑。 5.1.3光伏发电单元整定计算模型输出电流不应超过并网逆变器最大允许电流。 5.1.4对于多个由同一型号、相同容量的光伏方阵和逆变器构成的光伏发电单元，可用倍乘方式等值 为单一单元。 5.1.5整定计算模型应准确模拟电网故障下光伏发电系统电流一电压外特性，并兼顾大规模电力系统 放障计算需简化模型的要求。 5.1.6整定计算模型应能适用于对称短路故障和不对称短路故障。 5.1.7光伏发电的等效电流源模型应由制造厂家提供。在制造厂家不能提供时，可采用本标准计算方 法。 5.1.8根据GB/T19964中光伏发电低电压穿越要求，当并网点电压高于0.9pu时，光伏发电保持正常 运行，不提供短路电流；当并网点电压低于0.9pu时，光伏发电根据电压跌落程度输出短路电流。
5.2.1短路电流计算只考虑稳态工频分量，不考虑暂态直流分量及谐波分量。 5.2.2光伏发电单元在电网故障期间可等效为压控电流源，等效电路模型如图1所示，输出正序电流与 正序电压的关系见式（2）
5.2.1短路电流计算只考虑稳态工频分量，不考虑暂态直流分量及谐波分量。
式中： Um——机端正序电压；
反映正序电流与正序电压关系的函数，与控制特性等诸多因素有关。
图1光伏发电单元整定计算模型
光伏发电单元正序电流可通过以下方式获得： a）根据光伏发电单元数学模型推导出正序电流的解析表达式，见式（3）～式（4）
Iwl = /(ian) +(ig) id
式（3）～式（4）中： 正序电流幅值； idl、ig 正序电流d轴分量、q轴分量； wl 正序电流相角： K1 比例系数，取值范围1.5~3； Uk 正序电压跌落门槛值，取值范围0.8~0.9； UW 机端正序电压； S 逆变器额定容量； Imax 逆变器最大允许电流； 逆变器额定电流。 注1：下标1表示正序分量。 注2：在简化计算中，式（3）～式（4）中idl也可忽略不计。当不考虑idi时，Iwl相角取为90° 6） 根据仿真试验或实际故障数据，通过输入一输出外特性数学拟合方式得出光伏发电单元输出正 序电流与正序电压的近似关系，如图2所示，并用查表的方式输入到整定计算软件中。其中， 电流相角可通过电流无功、有功分量计算。
5.2.3为简化计算，光伏发电单元也可等效为恒定电流源，其最大输出电流可由式
2.3为简化计算，光伏发电单元也可等效为恒定电流源，其最大输出电流可由式（5）计算
WI = KIN (UwI WI = KIN (UwI 式中： Iwl 正序电流幅值； K 逆变器过流系数，取值范围1.0~1.5，推荐典型值为1.2； IN 一逆变器额定电流； 机端正序电压幅值： U 一正序电压跌落门槛值，取值范围0.8~0.9。 5.2.4电网故障期间，现有光伏发电系统的逆变器通常具有抑制负序电流的功能，其负序网络可视为 开路，流过的负序电流可忽略。对于部分按照相关标准提供负序通路原则开发的光伏发电系统，其负序 网络可用恒定阻抗表示，阻抗参数由制造厂家提供。 5.2.5光伏发电系统的单元变压器采用Y（不接地）/△接线形式，其零序网络开路，相应的零序电流 为零。 5.2.6单元变压器采用典型变压器模型， 5.3.1光伏发电站模型应能反映并网点的短路电流特性。 5.3.2 升压变压器采用典型变压器模型。 5.3.3光伏发电站内汇集线路阻抗可忽略不计。 5.3.4不考虑同一光伏发电站中不同光伏发电单元的地理位置分布和光照资源分布带来的差异。 5.3.5电网发生短路故障时，光伏发电站提供的短路电流可取为站内全部运行光伏发电单元短路电流 之和。 5.3.6光伏发电站升压站其余电气设备建模应符合DL/T559、DL/T584、GB/T32900要求。外部电网 元件可使用电压源、节点间阻抗、对地阻抗等简化计算模型 6风力发电整定计算模型 十算模型应能反映风力发电系统在低电压穿越期 6.1.2风电机组整定计算模型变流器输出电流不应超过其最大允许电流。 6.1.3本标准适用于实际风电场中普遍应用的双馈感应型和全功率直驱型两类主流风电机组。 6.1.4双馈感应型风电机组的短路电流主要取决于变流器控制目标、发电机参数及机端电压等因素， 建模时应予以考虑。 6.1.5对于接入的多个相同机型风电机组，可用倍乘方式等值为单一机组。 6.1.6整定计算模型应准确模拟电网故障下风力发电系统的电流一电压外特性，并兼顾大规模电力系 统故障计算需简化模型的要求。 6.1.7整定计算模型应能适用于对称短路故障和不对称短路故障。 6.1.8风电发电的等效电流源模型及电流一电压外特性需由制造厂家提供。在制造厂家不能提供时， 可采用本标准计算方法。 6.1.9根据GB/T19963中风电场低电压穿越要求，当并网点电压高于0.9pu时，风电机组保持正常运 行，不提供短路电流：当并网点电压低于0.2pu时，风电机组脱网，即输出电流为零。 6.2双馈感应型风电机组 6.2.1短路电流计算只考虑稳态工频分量，不考虑暂态直流分量及谐波分量。 6.2.2电网故障过程双馈感应型风电机组可等效为压控电流源，等效电路模型如图3所示 3.2.1短路电流计算只考虑稳态工频分量，不考虑暂态直流分量及谐波分量 图3双馈感应型风电机组整定计算模型 式中： iw正序电流； 一一反映正序电流与正序电压关系的函数，与控制特性等诸多因素有关： 双馈感应型风电机组正序电流计算比较复杂，可通过以下方式获得： 通过双馈感应型风电机组数学模型推导出正序电流的解析表达式。根据假设条件的差异，正序 电流的解析表达式有多种，具体可参考相关文献，式（7）～（8）给出了其中一种计算方法， 可使用更准确实用的计算方法： Iw1=/(isan +igan)?+(isgl +iggl) isdn + igdl Q/GDW122072022 式（7）式（8）中： Iwl 正序电流幅值； isdl 定子电流d轴分量； igdl 网侧变流器电流d轴分量； isql 定子电流q轴分量； igql 网侧变流器电流q轴分量； l 正序电流相角； ul 正序电压相角； L 定子自感； Lm 定转子互感； 风电机组额定容量； Irmax 变流器最大可耐受电流； i 转子电流q轴分量； K1 比例系数，取值范围1.5~3； Uk 正序电压跌落门槛值，取值范围0.8~0.9； Us1 定子正序电压幅值； Sg 网侧变流器额定容量； ① 同步角速度； UsdI一 定子正序电压d轴分量。 注1：下标1表示正序分量。 注2：在简化计算中，式（7）～式（8）中isdl.igdi也可忽略不计。当不考虑isdl.igd/时，Iwl相角取为90°+0ul 根据仿真试验或实际故障数据，通过输入一输出外特性数学拟合方式得出风电机组输出正序电 流与正序电压的近似关系，如图4所示，并用查表的方式输入到整定计算软件中。其中，电流 相角可通过电流无功、有功分量计算。 6.2.4电网故障期间，现有双馈感应型风电机组负序电流小于正序电流，负序阻抗大于正序阻抗，其 负序网络可用恒定阻抗表示，阻抗参数由制造厂家提供。 6.2.5风电机组单元变压器采用Y（不接地）/△接线形式，其零序网络开路，相应的零序电流为零。 6.2.6单元变压器采用典型变压器模型 6.3永磁直驱型风电机组 全功率直驱型风电机组通过变流器与电网相连，其短路电流特性与光伏发电单元相似，可用压 源等效，短路电流计算参见光伏发电。需注意的是，全功率直驱型风电机组在机端电压小于0.2 接脱网即输出电流为0；光伏发电单元在机端电压小于0.2pu时仍需保持不脱网连续运行150ms 网输出电流。 6.4.1风电场模型应能反映并网点的短路电流特性。 6.4.2 风电场包含多种不同型号风电机组时，应对风电机组按种类分别建模。 6.4.3 升压变压器采用典型变压器模型。 6.4.4 风电场内汇集线路的阻抗可忽略不计。 6.4.5不考虑同一风电场中不同风电机组的地理位置分布和风功率资源分布带来的差异。 6.4.6 电网发生短路故障时，风电场提供的短路电流可取为站内全部运行风电机组短路电流叠加之和。 6.4.7风电场升压站其余电气设备建模应符合DL/T559、DL/T584、DL/T1631要求。外部电网元件 可使用电压源、节点间阻抗、对地阻抗等简化计算模型 7新能源场站运行方式的选取 7.1继电保护整定计算是以系统基础运行方式和考虑被保护设备相邻近的一回线或一个元件检修的正 带检修运行方式为依据， 7.2新能源场站的动力来源决定其运行的间款性和随机波动性，整定计算用系统基础计算方式分为正 常大方式和正常小方式两种，应充分考虑新能源场站运行特点。 7.3正常大方式应考虑新能源机组全部开机、出力最大的运行工况，包括按照发电曲线以及季节变化 出现的最大出力等情况，可参考各地区新能源同时率确定。风电场及光伏发电站可按其额定容量的 50%~90%计算， 7.4正常小方式应考虑新能源机组部分开机、出力最小的运行工况，包括计划检修和按照发电曲线以 及季节变化出现的最小出力等情况。光伏发电站可按全站全停即出力为0计算ESSE爱喜.嘉年华安全文明施工标准化施工方案（精品施工组织设计），风电场可按额定容量的 5%计算。 7.5新能源场站所在电网整 DL/T584要求执行 8新能源场站接入电网整定计算 8.1对于含新能源场站的电网，网络中有源节点集合除了系统中所有的常规发电机外，还包括新能源 场站对应的电源。 8.2新能源场站可等效为压控电流源，从并网点向系统注入短路电流，进而影响全网短路电流和电压 分布。 8.3采用压控电流源模型时，新能源输出电流受机端电压影响，故障计算应采用选代算法，并应考虑 与现有故障计算方法的兼容。 8.4短路电流计算时，应用对称分量法可以使计算过程大大简化，各序分量计算应满足GB/T15544.1 要求。 8.5故障点电压电流计算方法如下： a）电网发生故障时，新能源场站向电网中注入电流只考虑正序分量，整个系统示意图如图5所示 因中一为新能调控入点卢为拓共点为新能 新中法源一头拓路点中运 19-公路养护管理控制程序8.5故障点电压电流计算方法如下 电网发生故障时，新能源场站向电网中注入电流只考虑正序分量，整个系统示意图 图中，i为新能源接入节点，f点为故障节点，i.为新能源等效电流源，isc为故障 图5含新能源场站的电网故障示意图