[发明专利]计及撬棒保护的双馈发电机仿真系统及方法

摘要

一种计及撬棒保护的双馈发电机仿真系统及方法，所述系统包括故障数据采集模块、正序磁链计算模块、正序电流计算模块、负序磁链计算模块、负序电流计算模块，故障电流输出模块；其中故障数据采集模块用于采集故障前后机端正序电压、负序电压和机组状态参数，正序磁链计算模块和负序磁链计算模块分别连接至正序电流计算模块和负序电流计算模块，正序电流计算模块用于计算短路电流正序分量，负序电流计算模块用于计算短路电流负序分量，故障电流输出模块用于计算并输出短路电流。利用本发明的计及撬棒保护的双馈发电机仿真系统及方法，能够精确描述各类短路故障下双馈发电机的暂态特性。

主权项

一种计及撬棒保护的双馈发电机仿真系统，所述系统包括：故障数据采集模块、正序磁链计算模块、正序电流计算模块、负序磁链计算模块、负序电流计算模块，故障电流输出模块；其中故障数据采集模块连接至正序磁链计算模块和负序磁链计算模块，用于采集故障前后机端正序电压、负序电压和机组状态参数，并发送至正序磁链计算模块和负序磁链计算模块；正序磁链计算模块连接至正序电流计算模块，用于计算对称短路下双馈发电机定转子磁链和不对称短路下双馈发电机定转子正序磁链，并发送至正序电流计算模块；负序磁链计算模块连接至负序电流计算模块，用于计算不对称短路下双馈发电机定转子负序磁链并发送至负序电流计算模块；正序电流计算模块连接至故障电流输出模块，用于计算对称短路下双馈发电机短路电流和不对称短路下双馈发电机短路电流正序分量并发送至故障输出模块；负序电流计算模块连接至故障电流输出模块，用于计算不对称短路下双馈发电机短路电流负序分量并发送至故障输出模块；故障电流输出模块用于输出对称短路下的短路电流，以及根据不对称短路下正序电流分量和负序电流分量计算并输出短路电流；所述正序磁链计算模块计算对称短路下的定子磁链和转子磁链、不对称短路下的定子正序磁链和转子正序磁链，对称短路下的定子磁链为：ψsc=ψscf+ψscn=fscf(ωr)+fscn1(ωr)es1t+fscn2(ωr)es2t,]]>其中，ψscf、ψscn分别为定子磁链二阶微分方程特解和通解，所述二阶微分方程为：d2ψscdt2+λ1dψscdt+λ2ψsc=duscdt+(Rrc+jωσLr)σLrusc,]]>λ1=RrcLs+RsLr+jω1σLrLs+jωσLrLsσLrLsλ2=RsRrc+jω1RrcLs+jωRsLr-σLrLsωω1σLrLs,]]>式中：下标c代表撬棒保护动作之后的电气量，Rrc＝Rr+Rcb，为转子电阻与转子保护电阻之和，Rs为定子电阻，usc,urc,isc,irc,ψsc,ψrc分别为双馈发电机定、转子电压、电流和磁链的空间矢量，ω1为同步角速度，ω＝ω1‑ωr为转差角速度，即同步角速度与转子角速度的差值，Lm、Ls、Lr分别为等效的励磁电感、定子电感和转子电感，且Ls＝Lm+Lls、Lr＝Lm+Llr，Lls、Llr分别为双馈电机定转子漏抗，是发电机漏磁系数，对称短路下的机端电压为：其中，kc是机端电压幅值跌落率，t2为故障时刻，Usc0、是正常网络下机端电压幅值和相角，定子磁链的强制分量，即微分方程特解为：ψscf=(Rrc+jωσLr)λ2σLrusc2=fscf(ωr),]]>定子磁链微分方程通解为：ψscn=ψscn1+ψscn2=fscn1(ωr)es1t+fscn2(ωr)es2t,]]>fscn1(ωr)=-s2(s1-s2)Lsusc1(Rs+jω1Ls)fscn2(ωr)=s1(s1-s2)Lsusc1(Rs+jω1Ls),]]>其中，定子磁链微分方程的特征根为：s1=-λ1+λ12-4λ22s2=-λ1-λ12-4λ22,]]>对称短路下转子磁链为：ψrc=ψrcf+ψrcn=usc2λ2+frcn1(ωr)es1t+frcn2(ωr)es2t,]]>frcn1(ωr)=-s2(s1-s2)(σLrir0+Lmusc1(Rs+jω1Ls))frcn2(ωr)=s1(s1-s2)(σLrir0+Lmusc1(Rs+jω1Ls)),]]>其中，ir0是正常网络的转子电流；另外，不对称短路下定子正序磁链为：ψsc+=ψscf++ψscn+=fscf+(ωr)+fscn1+(ωr)es1t+fscn2+(ωr)es2t,]]>ψscf+、ψscn+分别为定子正序磁链二阶微分方程特解和通解，所述二阶微分方程为：d2ψsc+dt2+λ1dψsc+dt+λ2ψsc+=dusc+dt+(Rrc+jωσLr)σLrusc+,]]>λ1=RrcLs+RsLr+jω1σLrLs+jωσLrLsσLrLsλ2=RsRrc+jω1RrcLs+jωRsLr-σLrLsωω1σLrLs,]]>式中：usc+,urc+,isc+,irc+,ψsc+,ψrc+分别为双馈发电机定、转子正序电压、正序电流和正序磁链的空间矢量，不对称短路下机端电压矢量为：式中，usc‑为定子负序电压空间矢量，定子正序磁链的强制分量，即微分方程特解为：ψscf+=(Rrc+jωσLr)λ2σLrusc+=fscf+(ωr),]]>定子正序磁链微分方程通解为：ψscn+=ψscn1++ψscn2+=fscn1+(ωr)es1t+fscn2+(ωr)es2t,]]>fscn1+(ωr)=-s2(s1-s2)Lsusc1(Rs+jω1Ls)fscn2+(ωr)=s1(s1-s2)Lsusc1(Rs+jω1Ls),]]>其中，定子正序磁链微分方程的特征根为：s1=-λ1+λ12-4λ22s2=-λ1-λ12-4λ22,]]>不对称短路下转子正序磁链为：ψrc+=ψrcf++ψrcn+=usc+λ2+frcn1+(ωr)es1t+frcn2+(ωr)es2t,]]>frcn1+(ωr)=-s2(s1-s2)(σLrir0+Lmusc1(Rs+jω1Ls))frcn2+(ωr)=s1(s1-s2)(σLrir0+Lmusc1(Rs+jω1Ls)).]]>