[发明专利]一种计及撬棒保护动作时间的双馈风机三相短路电流的解析方法

说明书

本发明涉及一种计及撬棒保护动作时间的双馈风机三相短路电流的解析方法，属于风力发电系统故障分析技术领域。本发明方法为：首先建立双馈风机数学模型，以撬棒保护动时刻为分界点，将故障过程分成两个阶段，以磁链作为两个阶段的桥梁进行衔接，将第一阶段转子磁链的末值作为第二阶段转子磁链的初值，分别求得第一阶段DFIG定子和转子三相短路电流解析式，第二阶段DFIG定子和转子三相短路电流解析式，结合得DFIG定子和转子三相短路电流解析式。本方法能够准确计算计及撬棒保护动作时间的双馈风机三相短路电流的解析式，对含双馈感应风力发电机的电力系统设备选型和保护动作特性分析具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种计及撬棒(Crowbar)保护动作时间的双馈风机(DFIG)三相短路电流的解析方法，属于风力发电系统故障分析技术领域。

背景技术

能源是人类发展的基础，煤炭、石油、天然气等化石能源作为不可再生资源的代表经过长期无节制的消耗，储量越来越少。同时大量不可再生能源的使用对环境的造成了巨大影响。风能、太阳能、生物质能等可再生新能源的研究开发已经成为十分迫切的需求。风能取之不尽，用之不竭，分布广、蕴含丰富，与传统能源相比具有可再生、低成本，没有污染物和碳排放等优点，同时其规模化和商业化的开发前景和清洁的利用方式，都使得风能资源的发电、传输及使用相关技术成为目前行业研究热点。世界各国都在大力推行风力发电的开发应用，风力发电规模日益扩大。

我国地域辽阔，地形复杂，风能资源丰富。预计到2020年，风电累计装机容量达到200GW，预计到2030年，风力发电将占全国发电总量的8.4％，在能源结构中的比例也逐年上升，对中国未来能源的作用不可忽视。

越来越多大规模风电基地的投入使用，电网发生故障时，双馈风机(DFIG)具有变速恒频、有功、无功解耦控制，变流器容量小等优点成为目前应用最广泛的风力机组，但由于其定子直接与电网相连，使得双馈风电机组对电网电压的变化尤为敏感。当电网发生故障，电网电压跌落程度决定了DFIG运行方式，当电网电压跌落较深，撬棒(Crowbar)保护投入之后，DFIG暂态特过程极为复杂，且从而使得短路电流相较于传统短路电流有着较大区别。因此研究计及Crowbar保护动作时间的DFIG短路电流特性具有重要意义。

当风电大规模接入系统后，变压器，线路阻抗器以及断路器等电气设备的动、热稳定性校验，以及线路、变压器等各元件的保护动作特性主要依靠系统的短路电流计算整定，因此随着风机大规模的并网，确定双馈感应发电机在故障过程中的短路电流特性是目前双馈风机并网需解决的重要问题。

发明内容

本发明提供了一种计及撬棒保护动作时间的DFIG三相短路电流的解析方法，利用dq同步旋转坐标系下双馈风机的数学模型，计算了计及撬棒保护动作时间的双馈风机三相短路电流。

本发明的技术方案是：一种计及撬棒保护动作时间的双馈风机三相短路电流的解析方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：根据双馈风机等效电路图(如图1所示)列写dq同步旋转坐标下DFIG的数学模型。以撬棒保护动时刻为分界点，将故障过程分成两个阶段：第一阶段是电网发生三相短路，撬棒保护未动作；第二阶段是撬棒保护动作。以磁链作为两个两个阶段的桥梁进行衔接，将第一阶段转子磁链的末值作为第二阶段转子磁链的初值。