[发明专利]一种计及励磁控制的双馈风电场故障电流计算方法

说明书

本发明公开了一种计及励磁控制的双馈风电场故障电流计算方法，包括以下步骤：首先在正反转dq坐标系下建立双馈风电场的电磁模型；然后在外部对称故障条件下，在正转dq坐标系中推导出双馈风力发电机表现出的外电路特性；接着在外部不对称故障条件下，在正转和反转dq坐标系中推导出双馈风力发电机表现出的外电路特性；最后结合外部对称故障条件和外部不对称故障条件下的分析结果，采用以对称分量法为基础的迭代计算法来进行故障电流计算。本发明的故障电流计算方法具有算法简单、收敛速度快、准确度高、可靠性高等优点。

技术领域

本发明涉及风力发电并网继电保护技术领域，特别是一种计及励磁控制的双馈风电场故障电流计算方法。

背景技术

长期以来，我国传统电力工业中电能的生产与传输一直具有两大特点：一是集中大容量发电；二是远距离输配电。在这种情况下，不仅会造成电能的浪费，更会引发许多的生态问题，并且由于我国处于高速发展阶段，用电需求越来越大，近年来的多次大面积停电事故直接反映了我国传统电网的脆弱性，给国家带来了巨大的经济损失和社会问题。

近年来，风力发电迅速发展，无论是国内还是国外，都对其非常重视。我国幅员辽阔，拥有很长的海岸线，因此风能资源十分丰富，国家也已经明确了风力发电产业在大规模的非水可再生能源发电中的先行地位。根据2010年底的统计数据显示，我国风力发电装机容量已经高达4473KW，与2009年底相比，涨幅为82％，其在总的电力装机容量中所占据的比例为3.2％，专家估计，在2020年我们国家的风力发电装机容量将突破2亿KW大关。

目前，风力发电系统中最为常见的机型就是双馈风力发电机。在风力发电系统低压穿越的要求下，当系统中有短时性的故障发生时，双馈风力发电机不能退出运行，仍然需要连接在电网中，这将给继电保护的性能带来很大的影响，其原因在于，在继电保护理论中，电流的特征是判断继电保护系统是否正常工作的重要依据，但由于双馈风力发电机内部所采用的控制策略和配置的本体保护的影响，使得在故障发生时，其短路变化特征变得非常复杂，故障电流与常规的发电机完全不同，因此，传统的继电保护理论不再适用。

综上所述，双馈风力发电机组接入配电网，将会给电网在故障时期的故障特征分析与继电保护实现带来很大的影响，导致传统的电网故障的监测手段和继电保护难以达到电网安全运行的要求，成为了制约双馈风力发电机进一步应用和发展的关键技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种算法简单、收敛速度快、准确度高、可靠性高的计及励磁控制的双馈风电场故障电流计算方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种计及励磁控制的双馈风电场故障电流计算方法，包括以下步骤：

步骤1、在正反转dq坐标系下建立双馈风电场的电磁模型；

步骤2、在外部对称故障条件下，在正转dq坐标系中推导出双馈风机表现出的外电路特性；

步骤3、在外部不对称故障条件下，在正转和反转dq坐标系中推导出双馈风机表现出的外电路特性；

步骤4、结合步骤2和步骤3的分析结果，采用以对称分量法为基础的迭代计算法来进行故障电流计算。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)本发明在详细的控制策略下进行推导，结果具有很高的可靠性和实用性；(2)本发明所提出的迭代算法收敛速度快，可满足含大规模双馈风电机组接入的电网短路计算和保护整定计算的应用要求；(3)通过对电网节点电压方程、故障边界条件方程和双馈风电机组短路计算模型方程进行迭代求解，具有较高的准确度。

附图说明

图1是本发明一种计及励磁控制的双馈风电场故障电流计算方法的流程示意图。

图2是本发明中双馈风机的受控电流源模型的结构示意图。

图3是本发明中迭代算法的流程示意图。

具体实施方式