[发明专利]一种适应于感应发电机接入配网的三相短路电流峰值计算方法

摘要

一种适应于感应发电机接入配网的三相短路电流峰值计算方法,首先研究感应发电机(IG)的故障暂态特性，利用IG静态等值电路推导出配网三相短路时其定子短路电流的解析表达式；进而比较配网近端和远端短路情况下的IG三相短路电流，分析IG转子和定子磁链强制分量比例系数特性，研究IG转速变化对其短路电流直流分量和周期分量的影响；最后根据配网短路故障后IG转速的变化规律，提出IG接入配网的三相短路电流峰值评估方法。本发明具有以下优点：1、该方法能有效地计算配网中IG接入节点、馈线上下游和相邻馈线故障时其三相短路电流峰值；2、该方法能够计及故障过程中IG转速对定子短路电流直流及周期暂态分量的影响。

主权项

1.一种适应于感应发电机接入配网的三相短路电流峰值计算方法，其特征在于，利用IG静态等值电路推导出配网三相短路时其定子短路电流的解析表达式，进而比较配网近端和远端短路情况下的IG三相短路电流，分析IG转子和定子磁链强制分量比例系数特性以及IG转速变化对其短路电流直流分量和周期分量的影响；最后根据配网短路故障后IG转速的变化规律给出了IG三相短路电流峰值的评估步骤，方法如下：1）利用IG静态等值电路、输入转矩和配网节点阻抗矩阵，计算正常运行时IG初始转速ω_r0和接入节点的电压相量2）根据式（1）得到临界转速ω_crit，结合故障配网节点阻抗矩阵，计算故障后IG接入点电压相量其中式（1）的表达式如下：ωcrit=1+RrUe4-4ω2(Le+Llr)2Tm2-4ReUe2TmTm[Re2+ω2(Le+llr)2]]]>3）将ω_r0和代入式(2)，得到转子频率周期分量的A₂和直流分量的A₃和并计算故障瞬间的各相短路电流直流分量I_sidc0(i=a,b,c)，其中式（2）的表达式如下：4）若第i相的|I_sidc0|最大则仅需计算i相短路电流峰值，令n=1，k＝1，ω(t_k 1)=ω_r0，进入步骤5）；5）采用式(3)计算t＝t_k 1时IG故障电磁转矩T’_e(t_k 1)，进而由式(4)得到t=t_k时IG转速ω(t_k)，其中式（3）和（4）的表达式如下：Te′=RrsIr′2=RrsUe′2(Re+Rr/s)2+ω2(Le+Llr)2]]>ωr(tk)=ωr(tk-1)+Δt2H{Te′(tk-1)-Tm}]]>6）若k＜nK则k=k+1转到步骤5）；否则由式(14)计算ω_rn，进入步骤7），其中式（5）的表达式如下：ωrn=Σk=(n-1)K+1nKωr(tk)K,n=1,2,3,L]]>7）根据式(2)计算第n个T的工频周期分量的A₂(ω_rn)和联合A₂和代入式(6)得到一元方程，采用数值法计算第n个T内i相短路电流极大和极小值时刻t_i1n和t_i2n，其中式（6）的表达式如下：8）当I_sidc0>0时t_pn=t_i1n，否则t_pn=t_i2n，由式(7)得i相短路电流周期分量i_sn(t_pn)，得第n个T内三相短路电流峰值为其中式（7）的表达式如下：9）若n＜N(计算故障后前10个周波的峰值电流N＝10)，则n=n+1转到步骤5）；否则停止迭代，输出IG三相短路电流峰值。