含双馈风电机组的电力系统短路工频电气量计算方法

摘要

本发明公开了一种含双馈风电机组的电力系统短路工频电气量计算方法，首先将电网故障时的双馈风电机组进行电路简化得到双馈风电机组等值电路，然后将双馈风电机组等值电路代入电力系统，最后基于电网络理论的矩阵运行来求解电力系统各短路工频电气量。本发明能够计及双馈风电机组的电磁暂态过程以及变流器励磁控制的影响，可在关键故障时间点由等值电路表达，并可与传统交流电网等值电路模型互联，从而利用电网络方法计算电力系统故障初始和故障稳态电气量。本发明计算得到的电力系统故障电压、电流具有较高的精度。

主权项

1.含双馈风电机组的电力系统短路工频电气量计算方法，其特征在于：首先将电网故障时的双馈风电机组进行电路简化得到双馈风电机组等值电路，然后将双馈风电机组等值电路代入电力系统，最后基于电网络理论的矩阵运行来求解电力系统各短路工频电气量；其中双馈风电机组等值电路按电力系统短路初始和电力系统短路稳态两种情形分别由如下方法得到：（1）电力系统短路初始时的双馈风电机组等值电路在电力系统短路初始时，双馈风电机组输出的工频短路电流等于机端电压与定子暂态电动势的电压差在定子暂态电抗上产生的电流：${\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{sf}\left|0\right|}=\frac{{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{sf}}-{\stackrel{·}{E}}_{\left|0\right|}^{\prime }}{j{X^{\prime }}_s}---\left(1\right)$故用等于定子暂态电动势的电压源与定子暂态电抗串联的电路作为电力系统短路初始时的双馈风电机组等值电路；其中定子暂态电动势由式（2）求得：${\stackrel{·}{E}}_{\left|0\right|}^{\prime }={\stackrel{·}{U}}_{s\left|0\right|}-(R_s+j{X^{\prime }}_s){\stackrel{·}{I}}_{s\left|0\right|}---\left(2\right)$（2）电力系统短路稳态时的双馈风电机组等值电路电力系统短路后的稳态阶段，双馈风电机组暂态电气量衰减为零，转子侧变流器功率指令值保持恒定，双馈风电机组输出的工频短路电流等于机端电压与故障后空载电动势的电压差在定子等效电抗上产生的电流：${\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{sf}\infty }=\frac{{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{sf}}-{\stackrel{·}{E}}_f}{{\mathrm{jX}}_s}---\left(3\right)$故用等于故障后空载电动势的电压源与定子等效电抗串联的电路作为电力系统短路稳态时的双馈风电机组等值电路；其中故障后空载电动势由式（4）求得：${\stackrel{·}{E}}_f={\mathrm{jX}}_s{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{rf}}---\left(4\right)$在双馈风电机组转子侧变流器未用于控制机端电压时，故障稳态的转子电流由短路前的功率指令值确定；在电网发生故障时将转子侧变流器功率外环闭锁的情况下，故障稳态的转子电流等于正常运行时的转子电流；上述公式中各参数的含义是：电网短路初瞬双馈风电机组工频短路电流；电网短路稳态双馈风电机组工频短路电流；电网短路后双馈风电机组端电压；双馈风电机组定子暂态电动势；电网故障稳态双馈风电机组空载电动势；电网故障稳态双馈风电机组转子电流；正常运行时双馈风电机组机端电压；正常运行时双馈风电机组定子电流；X′_s:双馈风电机组定子暂态电抗；X_s:双馈风电机组定子等效电抗；R_s，双馈风电机组定子电阻；j:虚数单位。