[发明专利]一种双馈风电机组短路电流计算的动态向量模型建立方法

说明书

一种双馈风电机组短路电流计算的动态向量模型建立方法，所述方法具体为:以时变傅里叶级数组成的平均系数为向量系数建立实系数周期函数的动态向量模型；将传统dq坐标系的下双馈风电机组数学模型转换为采用平均系数的动态向量模型；通过对发生对称、不对称短路时双馈风电机组正序、负序短路电流分量的特性分析；对发生次同步震荡时短路电流中次同步分量的特性分析，提出了双馈风电机组动态向量模型中系数的选取方法；通过选取后的系数建立双馈风电机组各种故障类型的的向量模型，精确计算各种故障类型下双馈风电机组的短路电流，并精确计算短路电流中的次同步分量；不仅能反映短路电流中50Hz的基频分量的特性，还能反映其它频率分量的特性。

技术领域

本发明涉及风力发电继电保护系统领域，尤其涉及一种双馈型风电机组的短路电流计算向量模型建立方法。

背景技术

随着我国风电机组并网容量的不断增大，双馈风力发电机组作为使用最广泛的风电机组类型在我国风力发电场中得到了大量使用。但随着其并网容量的不断增加，给传统电力系统继电保护也带来了巨大的挑战。不考虑双馈风电机组短路电流对电力系统暂态特性的影响可能造成保护装置整定配置失效甚至造成保护装置拒动、误动等严重事故。提出其短路电流的计算模型对正确进行双馈风电机组接入电网后的继电保护整定和保护装置配置越来越重要。

然而双馈风电机组的短路电流特性会受到风电场送出线路上串联补偿电容的影响，使其短路电流产生次同步震荡频率分量。例如美国学者Irwin等，通过大量仿真及实验验证通过论文指出，当双馈风电机组通过较长的串联补偿电容线路与系统相连时，将使短路电流中产生次同步频率震荡分量。北美电力公司也在2009年德克萨斯大停电事故的分析报告中指出，风电场送出线由于串联补偿电容所引起的次同步震荡现象可能导致严重的过电压和电流震荡，进一步可能引起风力发电场控制器件损坏等重大事故。

针对这一问题现有的双馈风电短路电流计算模型研究还较少，现有计算模型中只考虑了双馈风电机组短路电流的基频特性，不能准确的计算线路串联补偿电容使短路电流产生的次同步震荡频率分量。建立详细的双馈风电机组电磁暂态仿真模型虽然可以正确的仿真短路电流的次同步震荡频率分量，但电磁暂态模型需要的计算量大，仿真时间长，且不适用于实际工程中的短路电流计算的应用。

发明内容

本发明的目的是要解决上述的技术问题，提供一种计算量小、能反映多种频率的基频分量的特性且准确计算线路串联补偿电容使短路电流产生的次同步震荡频率分量，适用于实际工程中的短路电流的计算。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种双馈风电机组短路电流计算的动态向量模型建立方法，所述方法具体为:

步骤一：以时变傅里叶级数组成的平均系数为向量系数建立实系数周期函数的动态向量模型；

步骤二：将传统dq坐标系的下双馈风电机组数学模型转换为采用平均系数的动态向量模型；

步骤三：通过对发生对称、不对称短路时双馈风电机组正序、负序短路电流分量的特性分析；对发生次同步震荡时短路电流中次同步分量的特性分析，提出了双馈风电机组动态向量模型中系数的选取方法。

步骤四：通过选取后的系数建立双馈风电机组对称短路时的向量模型，不对称短路时的向量模型，发生次同步震荡时的向量模型，精确计算各种故障类型下双馈风电机组的短路电流，并精确计算短路电流中的次同步分量。

其中，所述的步骤一的具体步骤为：当τ∈(t-T,t]范围内时，一个频率为kω_s

的实系数周期函数x(τ)可采用平均向量算法通过傅里叶分解得到一个近似

相等的动态向量模型：