[发明专利]含双馈风电机组的互联电网低频扰动源定位系统及方法

权利要求书

1.一种含双馈风电机组的互联电网低频扰动源定位系统的互联电网低频扰动源定位方法，所述含双馈风电机组的互联电网低频扰动源定位系统由顺序相连的信息采集模块、原动系统和励磁系统动态能量分析模块、低频振荡源设备级定位结果输出模块构成；其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，信息采集模块采集互联系统中双馈风电机组输出有功功率、发电机位置角、直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流信息，并将采集数据发送至原动系统和励磁系统动态能量分析模块；

步骤2：原动系统和励磁系统动态能量分析模块利用采集模块得到的双馈风电机组输出有功功率、发电机位置角、直轴电压、交轴电压、直轴电流和交轴电流信息对双馈风电机组原动系统和励磁系统动态能量及其变化情况进行分析；

步骤3：低频振荡源设备级定位结果输出,

分析原动系统和励磁系统动态能量分析模块输出的原动系统动态能量∫P_edδ_g和励磁系统动态能量在振荡过程中的变化情况，判断并输出低频振荡源设备级定位结果；若两个能量中的某个能量处于不断增加的情况，则该系统定位为双馈风电机组设备级振荡源。

2.根据权利要求1所述一种含双馈风电机组的互联电网低频扰动源定位系统的互联电网低频扰动源定位方法，其特征在于，所述步骤2中的原动系统动态能量及其变化情况为双馈风电机组采用两质量块模型，通过对两质量块模型中两个质量块运动方程积分，分析得到的能量等式，获取双馈风机原动系统最终向电网注入的能量及其变化情况，其双馈风电机组的两质量块模型为：

式中：H_w和H_g分别为等效风轮惯量和等效发电机惯量，ω_w和ω_g分别为风轮转速和发电机转速，f为基频，θ为扭矩角，K_m为传动轴系的刚度系数，D_m为等效互阻尼，T_m为风力机的机械转矩，T_e为发电机的电磁转矩；

分别对式(1)和式(2)表示的两个质量块运动方程积分，得：

将式(4)和式(5)求和即得到式(6):

上式中，δ_w和δ_g分别为风力机和发电机的位置角，式(6)即为分析得到的能量等式，由此得知原动系统进入发电机的能量，一部分储存在等效质量块动能中，一定时间内最终向电网中注入的能量为∫P_edδ_g。

3.根据权利要求1所述一种含双馈风电机组的互联电网低频扰动源定位系统的互联电网低频扰动源定位方法，其特征在于，所述步骤2中的励磁系统动态能量及其变化情况，考虑等效的双馈风机发电机直、交轴励磁电动势、各励磁电势之间的关系，以及发电机定子交、直轴电压、电流的关系式，求取励磁系统向发电机注入的总能量方程，最终得到励磁系统注入电网的能量及其变化情况，所述考虑等效的发电机直交轴励磁电动势，直轴向发电机注入的能量表示为其中E_q为交轴电动势，E_fq为励磁交轴电动势，X_s和X′_s分别为定子电抗和暂态电抗，T′₀为转子参数影响的时间常数；

根据励磁电势之间的关系，可得其中E′_q为DFIG交轴暂态电势,则该部分能量表示为：

考虑定子交轴电压U_sq、定子直轴电流I_sd及其关系式代入式(7)得：

从而有：

式(8)、(9)中E′_q为交轴暂态电动势，同理求得交轴向发电机注入的能量：

式(10)中，E_d为直轴电动势，E′_d为直轴暂态电动势，U_sd为定子轴电压，I_sq定子交轴电流，将式(9)和式(10)相加即得到励磁系统向发电机注入的总能量：

分析式(11)表达式的含义，得知励磁系统注入发电机的能量，一部分储存在电磁势能中，剩下的经过阻尼消耗，最终向电网注入的能量为