專利名稱：含雙饋風電機組的電力系統(tǒng)短路工頻電氣量計算方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)短路計算，具體指一種含雙饋風電機組的電力系統(tǒng)短路工頻電氣量計算方法，屬于電力系統(tǒng)分析技術領域。
背景技術：
上世紀70年代先后爆發(fā)的兩次石油危機，引發(fā)了人們對未來化石能源短缺的憂慮，推進風力發(fā)電的發(fā)展已成為世界各國能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。雙饋風力發(fā)電機組是風力發(fā)電的主力裝備，占風電并網容量的比例超過50%。雙饋風電機組定子直接與電網相連，轉子繞組通過2個背靠背變流器與電網相連，本質上是一種與傳統(tǒng)同步發(fā)電機異構的電源形態(tài)。隨著雙饋風電機組的規(guī)模化應用，電力系統(tǒng)的結構形態(tài)和運行特征正發(fā)生深刻變革。對故障狀態(tài)的準確分析計算，是實施電力系統(tǒng)故障保護與安全控制的必要前提。通常通過電網絡理論對給定電網進行定量計算以獲取指定地點的繼電保護整定值和電氣設備選型所需的短路容量等電氣參量。當電力系統(tǒng)母線節(jié)點上接有雙饋風電機組時，由于同步發(fā)電機等值模型無法應用于雙饋風電機組，因此并不能像傳統(tǒng)同步機系統(tǒng)那樣建立相應的系統(tǒng)簡化電路模型來對故障電氣量進行求解。在我國雙饋型風電以大容量多點方式大規(guī)模接入電網的背景下，雙饋風電機組故障計算等值模型欠缺所造成的電力系統(tǒng)規(guī)劃和設備選型困難，繼電保護配置整定困難等一系列安全問題日益突出。根據風電機組低電壓穿越技術的要求，電網電壓非深度跌落情況下，雙饋風電機組轉子側變流器保持與轉子繞組連接，通過提高機組的運行性能，改善電網電壓，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。此時轉子側變流器根據電網運行工況及特定控制方式調整轉子交流激磁電壓，轉子側變流器勵磁控制與發(fā)電機電磁暫態(tài)過程相互耦合，由此形成一個多變量閉環(huán)動態(tài)系統(tǒng)，其暫態(tài)過程十分復雜。目前，關于雙饋風電機組故障暫態(tài)的分析已有較多研究，但研究的重點集中于發(fā)電機電磁暫態(tài)特性方面。少量研究提及了雙饋風電機組的故障參量計算問題，但也只是重點關注于某一故障電氣量的計算，而且主要以轉子保護動作后的雙饋風電機組為研究對象，其實質是常規(guī)感應發(fā)電機的故障分析問題，不僅無法反映遠區(qū)或近端非嚴重故障等情況下雙饋風電機組的暫態(tài)特性，也無法反映故障發(fā)生瞬間機組的暫態(tài)輸出。如何在發(fā)電機組本身電磁暫態(tài)過程簡化等值的同時計及變流器勵磁控制與機組的相互作用，以對含雙饋風電機組的大規(guī)模電力系統(tǒng)故障計算和故障分析，目前尚未形成可行的解決方案。

發(fā)明內容
針對現有含雙饋風電機組的大規(guī)模復雜電力系統(tǒng)短路計算存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提出一種含雙饋風電機組的電力系統(tǒng)短路工頻電氣量計算方法，本方法能夠計及雙饋風電機組的電磁暫態(tài)過程以及變流器勵磁控制的影響，可在關鍵故障時間點由等值電路表達，并可與傳統(tǒng)交流電網等值電路模型互聯，從而利用電網絡方法計算電力系統(tǒng)故障初始和故障穩(wěn)態(tài)電氣量。本發(fā)明實現上述目的的技術解決方案如下:含雙饋風電機組的電力系統(tǒng)短路工頻電氣量計算方法，首先將電網故障時的雙饋風電機組進行電路簡化得到雙饋風電機組等值電路，然后將雙饋風電機組等值電路代入電力系統(tǒng)，最后基于電網絡理論的矩陣運行來求解電力系統(tǒng)各短路工頻電氣量；其中雙饋風電機組等值電路按電力系統(tǒng)短路初始和電力系統(tǒng)短路穩(wěn)態(tài)兩種情形分別由如下方法得到:(I)電力系統(tǒng)短路初始時的雙饋風電機組等值電路在電力系統(tǒng)短路初始時，雙饋風電機組輸出的工頻短路電流等于機端電壓與定子暫態(tài)電動勢的電壓差在定子暫態(tài)電抗上產生的電流:
權利要求
1.含雙饋風電機組的電力系統(tǒng)短路工頻電氣量計算方法，其特征在于:首先將電網故障時的雙饋風電機組進行電路簡化得到雙饋風電機組等值電路，然后將雙饋風電機組等值電路代入電力系統(tǒng)，最后基于電網絡理論的矩陣運行來求解電力系統(tǒng)各短路工頻電氣量；其中雙饋風電機組等值電路按電力系統(tǒng)短路初始和電力系統(tǒng)短路穩(wěn)態(tài)兩種情形分別由如下方法得到: (I)電力系統(tǒng)短路初始時的雙饋風電機組等值電路 在電力系統(tǒng)短路初始時，雙饋風電機組輸出的工頻短路電流等于機端電壓與定子暫態(tài)電動勢的電壓差在定子暫態(tài)電抗上產生的電流:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含雙饋風電機組的電力系統(tǒng)短路工頻電氣量計算方法，首先將電網故障時的雙饋風電機組進行電路簡化得到雙饋風電機組等值電路，然后將雙饋風電機組等值電路代入電力系統(tǒng)，最后基于電網絡理論的矩陣運行來求解電力系統(tǒng)各短路工頻電氣量。本發(fā)明能夠計及雙饋風電機組的電磁暫態(tài)過程以及變流器勵磁控制的影響，可在關鍵故障時間點由等值電路表達，并可與傳統(tǒng)交流電網等值電路模型互聯，從而利用電網絡方法計算電力系統(tǒng)故障初始和故障穩(wěn)態(tài)電氣量。本發(fā)明計算得到的電力系統(tǒng)故障電壓、電流具有較高的精度。
文檔編號H02J3/00GK103199526SQ20131011297
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月2日 優(yōu)先權日2013年4月2日
發(fā)明者歐陽金鑫, 熊小伏, 齊曉光 申請人:重慶大學