[发明专利]一种具有低穿能力的双馈式风电机定子电流计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统短路计算技术领域，具体涉及一种具有低穿能力的双馈式风电机定子电流计算方法。

背景技术

新能源(含间歇式能源)并网给电力系统运行以及传统的电力系统理论方法和技术体系带来挑战。含新能源的弱互联区域电网中的新能源发电装置提供的短路电流可能会超过系统侧提供的短路电流，在进行电网设备选择、校验和继电保护配置、整定时，需考虑新能源发电装置影响。目前现场装设在风电场送出线路的保护装置已经出现了多起误动和拒动的情况，这一情况表明了基于传统同步机分析结果而设计的各种保护装置不能很好的适应新能源接入的现状，因此需要对双馈式风力发电机组的暂态特性进行深入的分析。

一方面，双馈式风力发电机选用三相异步绕线式电机作为发电机，其与传统同步发电机的工作原理不同；另一方面，由于控制系统的引入以及双馈机特有的Crowbar保护电路的使用，均使得双馈式风力发电机在电网发生故障条件下向系统注入的短路电流特征与传统同步机有着显著的不同。电力系统保护装置需要根据各发电机组的短路电压和电流的特点，来设置适当的定值或采用适当的原理来保证其正确的工作，进而使电力系统可以更好的适应新能源装机接入容量迅猛增长的现状，保证其持续安全稳定运行。因此，研究双馈式风机定子电流的计算方法对于现场所用保护的定值整定工作是有十分重大意义和显著效益的。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种具有低穿能力的双馈式风电机定子电流计算方法，能够给出双馈式风机定子端电流的解析解，从而避免之前运用仿真平台进行大量且缓慢的仿真计算带来的麻烦，有利于现场保护整定工作的进行。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种具有低穿能力的双馈式风电机定子电流计算方法，首先由正常运行稳态下双馈式风电机的运行工况计算其定转子的磁链大小；然后利用故障条件下的序网等值电路计算定子电流的工频分量的大小；随后利用工频回路的计算结果获得故障稳态条件下双馈式风电机的定转子磁链值；随后将正常稳态和故障稳态下定转子磁链值带入转频电流的受控源表达式中，计算出转频分量；最后，将定子电流的工频分量、转频分量和衰减交流分量相加，得到最后的定子电流解析计算结果。

所述的具有低穿能力的双馈式风电机定子电流计算方法，包括如下步骤：

步骤一：由双馈式风电机正常运行的稳态计算其定转子磁链，具体实现方法如下：

获取双馈式风电机定子机端在故障发生前的电压和电流值的空间矢量同时查阅电机铭牌获得其定转子绕组电阻R_s与R_r、定转子间等效互感L_m以及定转子间等效自感L_s与L_r参数，计算公式如下：

式中，与分别为定转子磁链的空间矢量，p为微分算子，ω₁为同步转子角频率，ω_r为转子转速角频率，L_s与L_r分别为定子与转子的等效自感，L_m为定转子间等效互感，与分别为定子与转子机端电压的空间矢量，下标0表示其在0时刻的初值；

对应于稳态情况下的与分别在定子和转子旋转坐标系下为一常数，因此式(1)、(2)中的带有微分算子p的项为0，此时式(1)、(2)、(3)和(4)中已知量有电机参数L_m、L_s、L_r、R_s和R_r以及定子电压电流初始值和

通过联立式(1)、(2)、(3)和(4)可得到故障前稳态条件下的定转子磁链和

步骤二：利用故障条件下的序网等值电路计算定子电流的工频分量的大小，具体计算方法如下：

利用现有的短路电流计算方法，将撬棒投入后的双馈式风电机用异步电机阻抗公式表示，计算出故障稳态时工频定转子电流：定子电流正序分量定子电流负序分量转子电流正序分量转子电流负序分量

步骤三：利用工频回路的计算结果获得故障稳态条件下双馈式机组的定转子磁链值，具体方法如下：

将步骤二计算得出的故障稳态情况下定子电流正序分量定子电流负序分量转子电流正序分量和转子电流负序分量带入式(3)和式(4)中，得出故障稳态情况下的定转子磁链：定子磁链正序分量定子磁链负序分量转子磁链正序分量转子磁链负序分量