[发明专利]基于短路比的虚拟阻抗接入方法、装置及电子设备

说明书

本发明提供基于短路比的虚拟阻抗接入方法、装置及电子设备，方法包括：构建双馈机组输出阻抗模型，所述双馈机组输出阻抗模型包括弱电网情况下转子侧阻抗关系模型、短路比与定子侧跌落电压关系模型及所述短路比与线路阻抗关系模型；根据预设条件判断是否存在电压波动异变引起的短路故障误判；若判断存在短路故障，则根据所述转子侧阻抗关系模型、短路比与定子侧跌落电压关系模型及所述短路比与线路阻抗关系模型计算故障短路电流；根据所述故障短路电流及预设的最大允许电流确定目标虚拟阻抗接入值。本发明能够在弱电网情况下，利用短路比最优阻抗计算方式计算双馈机组在电网故障时的最佳虚拟阻抗接入值，使双馈机组达到最优的故障穿越能力。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，尤其涉及基于短路比的虚拟阻抗接入方法、装置及电子设备。

背景技术

随着新能源的不断发展，风电光伏等新能源发电机装机数量逐渐增多，风电接入规模不断增大，风电的高渗透率会导致电网强度的降低。风电接入弱电网的情况下，电网线路阻抗将不可忽略。目前的风电机组主要采取双馈机组，即定子侧直接和电网连接，转子侧通过换流器与电网相连。当电网发生短路故障时，强电网下，在双馈机组定子端电压与电网电压跌落相同；而弱电网情况下，因无功电流在线路阻抗产生压降，定子端电压会跌落得更多，短路的故障短路电流也会随之发生改变，并且弱电网情况下存在较为频繁的电压波动异变和电压闪变现象。因双馈发电机的转子侧通过换流器会与电网相连，目前通常在转子侧采取一定的控制措施以控制发电机组，而出现短路故障时转子侧将会出现过电流，对换流器造成损害，双馈机组的传统矢量控制策略面对低电压故障不能很好地完成故障穿越抑制故障短路电流，针对这一情况，现有研究已经提出了不少的改进措施加强故障穿越能力，通常分为直接增加额外的硬件装备和优化双馈机组本身的控制策略来改善系统的故障穿越性能两种方式。

目前，直接增加额外的硬件装备方法中常采取接入撬棒电路或在转子侧串联实际电阻的方法减小故障短路电流，增强故障穿越能力；优化双馈机组本身的控制策略方面采取电压型虚拟同步优化控制策略替代传统矢量控制策略，但这些改进措施都还较少考虑弱电网情况下不可忽略的线路阻抗对于双馈机组端电压跌落和故障短路电流大小的影响。在短路比较小的弱电网中，线路阻抗的存在影响着改进措施的可行性，目前常使用虚拟同步措施替代传统矢量措施可在弱电网情况下获得更好的控制，但常用的虚拟同步控制措施因为本身并不具有故障穿越的能力，在出现短路故障时转子侧出现的过电流将损坏换流器，需要考虑添加虚拟阻抗。现有技术中，并未考虑弱电网中的线路阻抗以及电压闪变等因素的影响，会出现虚拟阻抗阻值选择不当或者出现故障误判，虚拟阻抗的阻值过大或误接入会降低控制系统的动态性能，使得控制响应变慢，过小的阻抗又会导致无法完全抑制过电流等情况。可见，现有技术中，存在虚拟阻抗接入值计算准确率低且未考虑弱电网情况下电压波动的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种基于短路比的虚拟阻抗接入方法，能够在弱电网情况下，针对双馈机组发生电网故障时，利用短路比最优阻抗计算方式构建一个转子侧接入虚拟阻抗精确计算模型，该计算模型只与电网强度(短路比)和电网故障程度有关，可精确计算最适应于电网故障的虚拟阻抗接入值，使双馈机组达到最优的故障穿越能力。

第一方面，本发明实施例提供一种基于短路比的虚拟阻抗接入方法，用于获取在虚拟同步控制下，电网线路阻抗无法忽略时，即弱电网情况下双馈机组的目标虚拟阻抗接入值，包括以下步骤：

构建双馈机组输出阻抗模型，所述双馈机组输出阻抗模型包括弱电网情况下转子侧阻抗关系模型、短路比与定子侧跌落电压关系模型以及所述短路比与线路阻抗关系模型；

根据预设条件判断是否存在电压波动异变引起短路故障误判；

若存在所述短路故障而非所述电压波动异变，则根据所述双馈机组输出阻抗模型中的所述转子侧阻抗关系模型、短路比与定子侧跌落电压关系模型以及所述短路比与线路阻抗关系模型计算故障短路电流；

根据所述故障短路电流及预设的最大允许电流确定目标虚拟阻抗接入值。