專利名稱：含雙饋風(fēng)電機組的電力系統(tǒng)短路工頻電氣量計算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)短路計算，具體指一種含雙饋風(fēng)電機組的電力系統(tǒng)短路工頻電氣量計算方法，屬于電力系統(tǒng)分析技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
上世紀(jì)70年代先后爆發(fā)的兩次石油危機，引發(fā)了人們對未來化石能源短缺的憂慮，推進(jìn)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展已成為世界各國能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。雙饋風(fēng)力發(fā)電機組是風(fēng)力發(fā)電的主力裝備，占風(fēng)電并網(wǎng)容量的比例超過50%。雙饋風(fēng)電機組定子直接與電網(wǎng)相連，轉(zhuǎn)子繞組通過2個背靠背變流器與電網(wǎng)相連，本質(zhì)上是一種與傳統(tǒng)同步發(fā)電機異構(gòu)的電源形態(tài)。隨著雙饋風(fēng)電機組的規(guī)模化應(yīng)用，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形態(tài)和運行特征正發(fā)生深刻變革。對故障狀態(tài)的準(zhǔn)確分析計算，是實施電力系統(tǒng)故障保護(hù)與安全控制的必要前提。通常通過電網(wǎng)絡(luò)理論對給定電網(wǎng)進(jìn)行定量計算以獲取指定地點的繼電保護(hù)整定值和電氣設(shè)備選型所需的短路容量等電氣參量。當(dāng)電力系統(tǒng)母線節(jié)點上接有雙饋風(fēng)電機組時，由于同步發(fā)電機等值模型無法應(yīng)用于雙饋風(fēng)電機組，因此并不能像傳統(tǒng)同步機系統(tǒng)那樣建立相應(yīng)的系統(tǒng)簡化電路模型來對故障電氣量進(jìn)行求解。在我國雙饋型風(fēng)電以大容量多點方式大規(guī)模接入電網(wǎng)的背景下，雙饋風(fēng)電機組故障計算等值模型欠缺所造成的電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)備選型困難，繼電保護(hù)配置整定困難等一系列安全問題日益突出。根據(jù)風(fēng)電機組低電壓穿越技術(shù)的要求，電網(wǎng)電壓非深度跌落情況下，雙饋風(fēng)電機組轉(zhuǎn)子側(cè)變流器保持與轉(zhuǎn)子繞組連接，通過提高機組的運行性能，改善電網(wǎng)電壓，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。此時轉(zhuǎn)子側(cè)變流器根據(jù)電網(wǎng)運行工況及特定控制方式調(diào)整轉(zhuǎn)子交流激磁電壓，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器勵磁控制與發(fā)電機電磁暫態(tài)過程相互耦合，由此形成一個多變量閉環(huán)動態(tài)系統(tǒng)，其暫態(tài)過程十分復(fù)雜。目前，關(guān)于雙饋風(fēng)電機組故障暫態(tài)的分析已有較多研究，但研究的重點集中于發(fā)電機電磁暫態(tài)特性方面。少量研究提及了雙饋風(fēng)電機組的故障參量計算問題，但也只是重點關(guān)注于某一故障電氣量的計算，而且主要以轉(zhuǎn)子保護(hù)動作后的雙饋風(fēng)電機組為研究對象，其實質(zhì)是常規(guī)感應(yīng)發(fā)電機的故障分析問題，不僅無法反映遠(yuǎn)區(qū)或近端非嚴(yán)重故障等情況下雙饋風(fēng)電機組的暫態(tài)特性，也無法反映故障發(fā)生瞬間機組的暫態(tài)輸出。如何在發(fā)電機組本身電磁暫態(tài)過程簡化等值的同時計及變流器勵磁控制與機組的相互作用，以對含雙饋風(fēng)電機組的大規(guī)模電力系統(tǒng)故障計算和故障分析，目前尚未形成可行的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有含雙饋風(fēng)電機組的大規(guī)模復(fù)雜電力系統(tǒng)短路計算存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提出一種含雙饋風(fēng)電機組的電力系統(tǒng)短路工頻電氣量計算方法，本方法能夠計及雙饋風(fēng)電機組的電磁暫態(tài)過程以及變流器勵磁控制的影響，可在關(guān)鍵故障時間點由等值電路表達(dá)，并可與傳統(tǒng)交流電網(wǎng)等值電路模型互聯(lián)，從而利用電網(wǎng)絡(luò)方法計算電力系統(tǒng)故障初始和故障穩(wěn)態(tài)電氣量。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下:含雙饋風(fēng)電機組的電力系統(tǒng)短路工頻電氣量計算方法，首先將電網(wǎng)故障時的雙饋風(fēng)電機組進(jìn)行電路簡化得到雙饋風(fēng)電機組等值電路，然后將雙饋風(fēng)電機組等值電路代入電力系統(tǒng)，最后基于電網(wǎng)絡(luò)理論的矩陣運行來求解電力系統(tǒng)各短路工頻電氣量；其中雙饋風(fēng)電機組等值電路按電力系統(tǒng)短路初始和電力系統(tǒng)短路穩(wěn)態(tài)兩種情形分別由如下方法得到:(I)電力系統(tǒng)短路初始時的雙饋風(fēng)電機組等值電路在電力系統(tǒng)短路初始時，雙饋風(fēng)電機組輸出的工頻短路電流等于機端電壓與定子暫態(tài)電動勢的電壓差在定子暫態(tài)電抗上產(chǎn)生的電流:
權(quán)利要求
1.含雙饋風(fēng)電機組的電力系統(tǒng)短路工頻電氣量計算方法，其特征在于:首先將電網(wǎng)故障時的雙饋風(fēng)電機組進(jìn)行電路簡化得到雙饋風(fēng)電機組等值電路，然后將雙饋風(fēng)電機組等值電路代入電力系統(tǒng)，最后基于電網(wǎng)絡(luò)理論的矩陣運行來求解電力系統(tǒng)各短路工頻電氣量；其中雙饋風(fēng)電機組等值電路按電力系統(tǒng)短路初始和電力系統(tǒng)短路穩(wěn)態(tài)兩種情形分別由如下方法得到: (I)電力系統(tǒng)短路初始時的雙饋風(fēng)電機組等值電路 在電力系統(tǒng)短路初始時，雙饋風(fēng)電機組輸出的工頻短路電流等于機端電壓與定子暫態(tài)電動勢的電壓差在定子暫態(tài)電抗上產(chǎn)生的電流:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含雙饋風(fēng)電機組的電力系統(tǒng)短路工頻電氣量計算方法，首先將電網(wǎng)故障時的雙饋風(fēng)電機組進(jìn)行電路簡化得到雙饋風(fēng)電機組等值電路，然后將雙饋風(fēng)電機組等值電路代入電力系統(tǒng)，最后基于電網(wǎng)絡(luò)理論的矩陣運行來求解電力系統(tǒng)各短路工頻電氣量。本發(fā)明能夠計及雙饋風(fēng)電機組的電磁暫態(tài)過程以及變流器勵磁控制的影響，可在關(guān)鍵故障時間點由等值電路表達(dá)，并可與傳統(tǒng)交流電網(wǎng)等值電路模型互聯(lián)，從而利用電網(wǎng)絡(luò)方法計算電力系統(tǒng)故障初始和故障穩(wěn)態(tài)電氣量。本發(fā)明計算得到的電力系統(tǒng)故障電壓、電流具有較高的精度。
文檔編號H02J3/00GK103199526SQ20131011297
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者歐陽金鑫, 熊小伏, 齊曉光 申請人:重慶大學(xué)