[发明专利]一种计及风电机组脱网时序的故障电流双层迭代算法

说明书

本发明属于电力系统分析领域，具体涉及一种计及风电机组脱网时序的故障电流双层迭代算法。该算法求出所有风机并网后的PCC故障电压和短路电流，根据并网规程判断有无风机脱网，有则记录脱网时间和机组，并对剩余机组的故障电压和电流重新进行迭代，重复此步骤直到全部风机脱网或无风机脱网时结束。由于机组脱网会造成剩余并网机组的短路电流发生变化，电流变小会导致原线路保护的灵敏度不足，变大则会导致保护装置不动作，本发明可清楚地知道每个阶段的短路电流分布情况，有助于对保护整定的校核。

技术领域

本发明属于电力系统分析领域，具体涉及一种计及风电机组脱网时序的故障电流双层迭代算法。

背景技术

随着世界经济的快速发展，化石、煤炭等一次能源已被严重消耗，伴随而来的环境污染问题更是引起人们的高度重视，促使各国不得不大力开发和利用以风能和太阳能为主的新能源来缓解能源供应不足和环境污染严重的压力。近年来，新能源并网技术逐渐成为业界研究的热点，其中风电更是会一跃成为能源市场的领头者。风力发电技术原理是把风能转化为电能，由于变速恒频风力发电机组能保持以最佳叶尖速比运行，实现最大风能捕获等优点，使其成为了目前风电场中的主流机型，而本发明所研究的双馈感应发电机是部分功率型变速恒频风机的代表。

随着风机渗透率不断提高，其随意脱网的行为会破坏电网的稳定性，风电场接入电力系统规定提出并网机组要有一定的故障穿越能力，保证电网故障过程能持续不脱网运行一段时间，并向电网输送无功帮助其恢复。一般实现低电压穿越有两种方法，一种是撬棒(crowbar)保护动作,适用于故障点离并网点(PCC)较近时，另一种是改进控制策略，适用于故障点离PCC较远。当故障发生在并网点附近时，电网电压骤降可能引起转子回路的过压和过流，此时撬棒保护动作，首先断开转子绕组与转子侧变流器的连接，再接入撬棒电阻，为转子侧的过电流提供一条通路。本文所使用的短路电流计算模型为计及撬棒保护作用下的结果。

电力系统故障保护与安全控制依赖于对故障状态的准确分析和计算。目前，研究人员对双馈风机低电压穿越时所提供的短路电流进行了大量分析。通过对风机的各种数学模型和故障特性加以推导、仿真得到了双馈风电机组短路电流的计算模型。现阶段对含多DG配电网的故障分析方法主要采用解耦法或叠加法。解耦法将含有分布式电源的配电网分解成梯形网络和辐射状网络，选择短路点为边界节点，借助于相序参数变换技术，通过三相解耦等值电路计算故障点短路电流，并利用支路电流分流系数计算节点电压；叠加法是故障条件下的潮流计算方法，它将DG按PV节点、PQ节点、PI节点和PQ(V)节点划分，并分别建立DG故障电流与PCC电压方程，代入节点电压方程里进行迭代计算。

由于现有对短路电流的研究普遍是以风机能实现低电压穿越至电网恢复为前提，因此会认为双馈风机所提供的短路电流在此穿越过程中基本保持不变，而较少有考虑到故障中假如有机组脱网的情况下，剩余机组的并网点故障电压和短路电流是否会发生变化又或者这些变化会对线路的保护产生什么影响等等。

电网中安装到不同位置的风电机组故障后的电压各有差异，这将使各台机组按外部故障条件依次脱网运行。当几台新能源发电机组脱网后，会影响其他不脱网机组的连接点电压以及之后的脱网情况。为了精细化计算多DG接入电网的短路电流，应该考虑机组控制、与电网的耦合关系外，也应该计及多台新能源发电机组的故障穿越时间以及它们之间的相互关联。