[发明专利]基于双馈风电机组等值的电力系统非对称短路工频电气量计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及风电接入后电力系统的故障计算，具体指一种基于双馈风电机组等值的电力系统非对称短路工频电气量计算方法，属于电力系统分析及风力发电技术领域。

背景技术

风力发电具有清洁、高效和可持续的优点，是当代电力发展的必然选择。近几年，全球范围内风电大量开发，电网中风电含量不断提高。双馈风电机组是当前风力发电的主力装备，其占风电并网容量的比例已超过50％。双馈风电机组采用转子交流励磁的绕线式异步发电机，其励磁由转子串联变流器馈入电网侧电压实现。变流器具有灵活调控和快速响应能力，可根据电网运行工况及特定控制方式产生转子交流激磁电压。因而，在电网发生短路故障情况下，双馈风电机组的反应机理与响应特性与传统同步发电机相比具有较大差别，双馈风电机组的规模化应用必然造成电网的运行特征发生变化。

电网故障情况下，机端电压跌落后双馈风电机组定子绕组中感生出直流暂态电流，进而在转子绕组上产生很大的暂态电动势。由于变流器容量为机组容量的一部分，因此变流器仅能在一定程度内承受由此产生的转子过电流、直流母线过电压等异常状态。在机端电压深度跌落时，常需利用Crowbar电路短接转子绕组保护变流器不受损害。因此，根据机端电压跌落的深度，双馈风电机组的暂态过程会呈现出2种不同的状态：带Crowbar运行状态和励磁控制状态。

对电网故障状态的准确分析计算，是实施电力系统故障保护与安全控制的必要前提。通常采用数字仿真手段对故障过程进行分析以开发新原理电气保护，通过电网络理论对给定电网进行定量计算以获取指定地点的继电保护整定值和电气设备选型所需的短路容量等电气参量。目前电网短路故障下双馈风电机组暂态过程的分析和计算受到了一定关注。但是，现有研究一般仿真分析为主，且多以带Crowbar运行的双馈风电机组为对象。在带Crowbar运行状态下，双馈风电机组的暂态过程与常规感应发电机相近，无法反映远方故障、故障程度较轻等情况下的特征。而仿真方法无法确定故障电气量的产生机理、组成等特征，也难以准确获取某一电气分量的数值，因而不能满足控制方式制定、继电保护整定值和电气设备选型等的需要。

在励磁控制状态下，电压跌落会通过定转子磁耦合改变转子励磁电流，同时变流器响应机端电压和转子电流的变化又会对转子励磁电压进行调整，由此形成一个多阶闭环动态过程。目前，已经有一些针对励磁控制作用下双馈风电机组短路电气量计算的研究，例如：

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