2023新能源场站及接入系统短路电流计算第3部

3目 次前言 II引言 III1范围 1规性用件 1术、义符号 1语定义 13.21总要求 2计模型 3能元 3能站 5能站入统 5计方法 5般求 5衡路 6平短路 7附录A（料）9能元 9能站入统 10光接系统 11I引 言GB/T15544GB/T15544-2023GB/T15544GB/TXXXXX——第1部分：风力发电。目的在于规定适用于风电场及接入系统短路电流计算方法。——第2部分：光伏发电。目的在于规定适用于光伏电站及接入系统短路电流计算方法。3III新能源场站及接入系统短路电流计算第3部分：储能电站范围10（6）kV（GB/T15544.11GB/T34120电化学储能系统储能变流器技术规范GB/T42313电力储能系统术语GB/TXXXXX.11GB/T15544.1、GB/T34120、GB/T42313界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1.1储能单元energystorageunit能够独立实现电能存储、转换及释放的最小设备组合。注：储能单元一般由电能存储设备、储能变流器、变压器及附属设施等构成。[来源：GB/T42313-2023，3.1]3.1.2储能单元变流器容量energystorageunitconvertercapacity（或。[来源：GB/T42313-2023，3.1，有修改]3.1.3交流故障类型ACfaulttype短路电流计算所需校核的故障类型。注：包括三相短路、单相接地短路、相间短路、两相接地短路。3.1.4迭代法iterativemethod符号本文件中列出的公式计算时可采用有名值或相对值，采用有名值计算时，使用法定计量单位。字母1顶上加点表示复数，如Iref，如不加点则表示幅值。下列符号适用于本文件。储能单元额定电流，单位为kA储能单元额定电压，单位为kV储能单元变流器额定容量，系统标称电压故障前储能单元有功功率参考值，Pref以流入交流系统为正故障前储能单元无功功率参考值故障后储能单元端口各序电压故障后储能单元端口各序电流参考值故障后短路电流初始值故障后各序短路电流稳态值短路电流峰值对称开断电流正、负、零序网络节点阻抗矩阵中故障点的自阻抗正、负、零序网络节点阻抗矩阵的第i行第j列元素（互阻抗）k采用迭代法时的迭代计算次数c电压系数在第k次迭代计算中，第j台储能设备在故障前后的电流增量在第k次迭代计算中，第j台储能设备电压除储能设备外其余电源贡献的故障点短路电流初始值全部储能设备贡献的故障点短路电流之和除储能设备外其余电源贡献的故障点各序短路电流稳态值下列下角标符号适用于本文件。BESSPCC(1)储能单元或等值建模的储能电站并网点正序(2)负序(0)零序(1,2,0)正、负、零序min取最小值max取最大值k1单相短路k2两相不接地短路K2E两相接地短路）GB/TXXXXX.1GB/T15544.121（a）1（b）（c）（d）：储能电池 储能变流器 单元升压变LVHV PCCLVHV PCCACDC（a）拓扑结构PCC PCC PCC（b）正等电路 负等电路 （d）序电路

图1典型储能单元模型示意图a）储能单元放电状态下，输出短路电流按式(1)计算。IkBESS=Iref(1)式中：Iref1——故障后储能单元正序电流参考值，由储能单元低电压穿越控制策略和并网点（PCC）正序电压决定，宜通过厂家实测给出；缺失时可依据标准GBT34120，按式(2)计算。 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)——低电压穿越正序无功电流系数，取值通常不小于1.6；3U(1)kPCC——故障后储能单元并网点正序电压，依据本文件第7.2条确定；UL——进入低电压穿越控制状态的电压阈值；UN——储能单元额定电压。b）储能单元充电状态下，输出短路电流按式(3)计算，其中Pref以流入接入系统为正：

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——储能单元的平衡短路峰值电流系数，由设备厂家实测给出。(6)

IS=IS 6)短路电流负序分量按式（7）计算。I2kBESS

=U2kBESS (7)Z2kBESS式中：Z2kBESS——储能单元负序等效阻抗，由设备厂家实测提供；U2kBESS——储能单元负序电压，计算方法由第6章给出。(8)ISISI2S 8)I1kBESS——储能单元短路电流正序分量。短路电流峰值按式(9)计算。IpBESS2

2IS 9)式中：2——储能单元不平衡短路峰值电流系数，由设备厂家实测给出。42Uk——故障点电压；Ik——故障点电流；UkBESSj——第j组等值储能单元的端口电压；IkBESSj——第j组等值储能单元的输出电流，受其端口电压UkPCCj控制；ZL——储能电站汇流线路的等效阻抗；ZT——储能电站升压变阻抗；Zg——储能电站外部电力网络的节点阻抗矩阵。UUkPCC1ZLaZTaIkBESS1UkIkBESS-aUkPCC2ZLbZTbIkBESS2BESS-bSVG-bIkSVG1UkPCC3_Zg+图2储能电站接入的系统的等效电路（10）III

cUn

1Z

…………（10）3Z3Zk式中：Un——系统标称电压；

ijZkjMZ

kBESSjc——电压系数，参见GB/T15544.1；Zij——电网节点阻抗矩阵的第i行第j列元素；5Zk——故障点短路阻抗，即电网节点阻抗矩阵中故障点的自阻抗；M——系统内储能单元（或等值建模的储能电站）总台数；∆IkBESSj——第j台储能单元在故障前后的电流增量，由迭代计算确定；IkG"——除储能单元外其余等效电压源设备贡献的故障点短路电流初始值；IkBESSsum——全部储能单元贡献的故障点短路电流之和。GB/T15544.1a)单相接地短路（详见6.3.1-6.3.2）（6.3.3）（6.3.4）式(1)c参照GB/T15544.1cmax；（）∆IkBESSjn=0，令jΔIkBESSj(n)=0n——迭代计算次数；∆IkBESSj(n)——第n次迭代中第j台储能单元的输出电流增量，当n>0时通过第n-1次迭代的步骤c)计算。njUkBESSj(n)。33ZkU nUkBESS033Zk

cUnZ

Z

n

………（11）式中：

kBESSj ij mM

kBESSmUkBESS0j——第j台储能单元故障前的端口电压，由故障前潮流计算得到，在缺乏数据时可取值为cUn。IkBESSjnIkBESS0j5.2～5.5jUkBESSj(n)计算其故障输出电流IkBESSjn，（12）n+IkBESSjnIkBESS0jIkBESSjn1=

…………………（12）IkBESSjn——第n次迭代中第j台储能单元故障后的输出电流相量；IkBESS0j——第j台储能单元故障前的输出电流相量，由故障前潮流计算得到；在缺乏数据时，可取值为储能单元放电状态下额定有功电流。UkBESSjn-UkBESSjn1n=0时认=n1和ΔkBn。（10）Ik"。（13）Ik。II

1Z

I

……………（13）式中：

k

ijZkjMZ

kBESSj

kG kBESSsumIkG——除储能设备外其余电源贡献的故障点短路电流稳态值按照GB/T15544.1规定的方法计算。6根据GB/T15544.1Ik"对于单相短路，采用迭代法计算储能设备在故障前后的正序电流增量∆I(1)kBESSj行：根据GB/T15544.1n=0j台设备有ΔI(1)kBESSj(n)=0（14）njU(1)kBESSj(n)。U1kBESSj

nU1kBESS0j

cUn

Z1ij

mM

I1kBESSm

n （14）33Z33Z1iiZ2iiZ0iiZ1ii,Z2ii,Z0ii——各序网络节点阻抗矩阵的自阻抗（复阻抗形式）；Z1ij——正序网络节点阻抗矩阵的互阻抗。I1kBESSjnIkBESS0jjU(1)kBESSj(n)计算其正序电流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——除储能设备外其余电源贡献的故障点正、负、零序短路电流稳态值根据GB/T15544.1规定的方法计算。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储能单元

附录A（资料性）算例储能单元ZL0.69/35kVZTZGf储能单元交流侧短路故障算例示意图如图储能单元ZL0.69/35kVZTZGf图A.1储能单元并网点近区故障示意图障前工况为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)——低电压穿越控制的无功电流系数，本例取值1.6；Imax——储能单元最大输出电流允许值，本例中取值1.1p.u.；U1kPCC——储能单元并网点正序电压，本例中计算值为0.4p.u.。IN——储能单元变流器的额定电流，本例中取值为；0.057kAUL——进入低电压穿越控制状态的电压阈值，本例取值为0.85p.u.；计算过程：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储能电站接入系统265A.2A.1220kV50.5p.u.BESS5BESS5BESS1BESS2BESS3BESS4图A.2典型储能电站接入系统计算算例示意m个PC电池组电池组电池组..n个SPCSPCSPCSPCS m个PC电池组电池组电池组..n个SPCSPCSPCSPCSPCSPCSPCS35kVPCSPCSPCSPCSPCSPCSPCS编号BESS1编号BESS1BESS2BESS3BESS4BESS510储能电站变流器额定容量(MW)1001001001601609A.2A.3A.2（p.u.）迭代次数123456789储能电站10.52650.70390.50610.51600.57560.54870.53730.55270.5508储能电站20.41970.64850.41710.42700.50710.47050.45470.47590.4734储能电站30.39440.58360.39470.40420.46900.43850.42570.44340.4412储能电站40.54190.87350.45060.48770.64700.56590.53370.58060.5745储能电站50.57680.95450.44680.49750.69480.59110.55100.61100.6029A.3（p.u.）迭代次数012345678储能电站10.50.75770.56220.78500.77170.69510.72880.74350.7237储能电站20.50.90740.61300.91130.89680.78370.83430.85670.8267储能电站30.50.94490.68540.94450.93030.83640.88000.89870.8729储能电站40.50.73750.50.86260.81030.61450.70710.74820.6890储能电站50.50.69360.50.86800.79680.56970.67640.72580.6534A.46.0799kA。表A.4完成迭代后各储能电站输出电流（p.u.）编号BESS1BESS2BESS3BESS4BESS5储能电站输出电流0.72610.83020.87610.69640.6626风光储接入系统本算例给出风电、光伏、储能以及SVG接入系统的故障点短路电流计算算例，说明不同类型设备同时接入系统条件下的短路电流计算过程。11火电120kV/230kV火电120kV/230kV262516201816km 72km 34.1km 9.82km储能35kV/230kV312219123km44.7km27.6km双馈35kV/230kV521SVG121.9km104km23 故障点火电220kV/230kV4 220km直驱1535kV/230kVSVG21763.2km24.5km31.7km负荷621.8km56.2km12109光伏132km72.6km54.7km35kV/230kV1311714光伏234km125.9km火电335kV/230kV20kV/230kV负荷负荷图A.4包含所有类型新能源场站接入的算例示意图A.42653(SVG)4配置SVG)121326A.55表A.5各新能源、储能场站初始参数内容双馈风电场站(节点3)SVG1(节点3)直驱风电场站(节点4)SVG2(节点4)光伏场站1(节点12)光伏场站2(节点13)储能场站(26)容量(kVA)1003010030100160160故障前初始功率(kW)10001000508080无功电流系数1.51.51.51.51.81.81.810kk-10.001p.u.A.6、A.7A.86.114kA。表A.6各次迭代电压结果（三相对称故障）迭代次数节点电压(p.u.)节点3(双馈+SVG)节点4(直驱+SVG)节点12(光伏场站1)节点13(光伏场站2)节点26(储能场站)10.31680.32290.32290.32290.322920.59320.51880.518