[发明专利]应用于热效应的双馈感应发电机三相短路电流计算方法

摘要

本发明公开了一种应用于热效应的双馈感应发电机三相短路电流计算方法，包括：建立双馈感应发电机暂态模型，计算故障前定子和转子磁链初值；推导故障后转子磁链稳态分量；计算故障后定子暂态磁链和转子暂态磁链；计算故障后定子短路电流；推导基于短路电流的热效应公式；简化热效应公式，通过数学方法将热效应公式中各分量表达出来并分析一定时间内热效应各分量模值；得到改进后的短路电流公式。本发明适用于短路电流的热效应计算，并适用于双馈感应发电机定子电压未跌落至定值的情况，从而为双馈感应发电机相关的电气设备选型以及保护配置的进一步研究奠定基础。

主权项

1.一种应用于热效应的双馈感应发电机三相短路电流计算方法，其特征是包括以下步骤：步骤一，根据双馈感应发电机暂态模型和双馈感应发电机电磁暂态方程，利用式(1)得到所述双馈感应发电机三相短路前的定子磁链初值ψ_s0，并利用式(2)得到故障瞬间转子磁链初值ψ_r0：式(1)中，U_s0为短路前定子电压初值幅值，ω_s为同步角速度；式(2)中，L_r为转子电感，L_m为激磁电感，R_s为定子电阻，L′_s为定子暂态电感，并有L_s为定子电感，I_s0为短路前定子电流初值；步骤二，根据所述双馈感应发电机电磁暂态方程，利用式(3)计算故障后转子磁链稳态分量ψ_rf：式(3)中，ω_p为转差角速度，R_r′为等效转子电阻，并有R_r′＝R_cb+R_r，R_r为转子电阻，R_cb为发生三相短路故障后双馈感应发电机转子侧投入的撬棒电阻，T_r′为转子暂态时间常数，并有T′_r＝L′_r/R_r′，L′_r为转子暂态电感，并有K为定子电压跌落系数，U_sf为所述双馈感应发电机故障后电压瞬时跌落值；步骤三，根据所述双馈感应发电机电磁暂态方程，利用式(4)得到定子暂态磁链ψ_s，利用式(5)得到转子暂态磁链ψ_r：式(4)中，T′_s为定子暂态时间常数，并有T′_s＝L′_s/R_s；步骤四，根据所述定子暂态磁链ψ_s和转子暂态磁链ψ_r，利用式(6)计算得到定子短路电流i_s：式(6)中，k_r为转子电感耦合系数，并有步骤五，根据所述定子短路电流i_s推导得到如式(7)所示的热效应公式：式(7)中，M_K为所述双馈感应发电机的短路电流热效应，t_k为所述双馈感应发电机的短路持续时间；步骤六，将式(1)‑式(6)代入式(7)后，得到如式(8)所示的展开的热效应公式，再对所述展开的热效应公式进行简化计算，从而得到如式(9)所示的简化的热效应公式：所述步骤六是按如下过程进行简化计算：步骤6.1、令则步骤6.2、对进行展开得到十个分量，并对十个分量求取模值，得到如式(10)‑式(19)所示的十项热效应分量：步骤6.3、忽略所对应的M_K4、M_K7、M_K9、M_K10四项热效应分量，从而得到如式(9)所示的简化的热效应公式；步骤七，根据简化的热效应公式，重新得到如式(20)所示的定子短路电流公式：