專利名稱：含雙饋風(fēng)電機(jī)組的電力系統(tǒng)短路工頻電氣量計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)短路計(jì)算，具體指一種含雙饋風(fēng)電機(jī)組的電力系統(tǒng)短路工頻電氣量計(jì)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(jī)，引發(fā)了人們對(duì)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(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)組定子直接與電網(wǎng)相連，轉(zhuǎn)子繞組通過2個(gè)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(jī)異構(gòu)的電源形態(tài)。隨著雙饋風(fēng)電機(jī)組的規(guī)?；瘧?yīng)用，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形態(tài)和運(yùn)行特征正發(fā)生深刻變革。對(duì)故障狀態(tài)的準(zhǔn)確分析計(jì)算，是實(shí)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(duì)給定電網(wǎng)進(jìn)行定量計(jì)算以獲取指定地點(diǎn)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(diǎn)上接有雙饋風(fēng)電機(jī)組時(shí)，由于同步發(fā)電機(jī)等值模型無法應(yīng)用于雙饋風(fēng)電機(jī)組，因此并不能像傳統(tǒng)同步機(jī)系統(tǒng)那樣建立相應(yīng)的系統(tǒng)簡(jiǎn)化電路模型來對(duì)故障電氣量進(jìn)行求解。在我國(guó)雙饋型風(fēng)電以大容量多點(diǎn)方式大規(guī)模接入電網(wǎng)的背景下，雙饋風(fēng)電機(jī)組故障計(jì)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(jī)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(jī)組轉(zhuǎn)子側(cè)變流器保持與轉(zhuǎn)子繞組連接，通過提高機(jī)組的運(yùn)行性能，改善電網(wǎng)電壓，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。此時(shí)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)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(lì)磁控制與發(fā)電機(jī)電磁暫態(tài)過程相互耦合，由此形成一個(gè)多變量閉環(huán)動(dòng)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(jī)組故障暫態(tài)的分析已有較多研究，但研究的重點(diǎn)集中于發(fā)電機(jī)電磁暫態(tài)特性方面。少量研究提及了雙饋風(fēng)電機(jī)組的故障參量計(jì)算問題，但也只是重點(diǎn)關(guān)注于某一故障電氣量的計(jì)算，而且主要以轉(zhuǎn)子保護(hù)動(dòng)作后的雙饋風(fēng)電機(jī)組為研究對(duì)象，其實(shí)質(zhì)是常規(guī)感應(yīng)發(fā)電機(jī)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(jī)組的暫態(tài)特性，也無法反映故障發(fā)生瞬間機(jī)組的暫態(tài)輸出。如何在發(fā)電機(jī)組本身電磁暫態(tài)過程簡(jiǎn)化等值的同時(shí)計(jì)及變流器勵(lì)磁控制與機(jī)組的相互作用，以對(duì)含雙饋風(fēng)電機(jī)組的大規(guī)模電力系統(tǒng)故障計(jì)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(duì)現(xiàn)有含雙饋風(fēng)電機(jī)組的大規(guī)模復(fù)雜電力系統(tǒng)短路計(jì)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(jī)組的電力系統(tǒng)短路工頻電氣量計(jì)算方法，本方法能夠計(jì)及雙饋風(fēng)電機(jī)組的電磁暫態(tài)過程以及變流器勵(lì)磁控制的影響，可在關(guān)鍵故障時(shí)間點(diǎn)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(jì)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(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下:含雙饋風(fēng)電機(jī)組的電力系統(tǒng)短路工頻電氣量計(jì)算方法，首先將電網(wǎng)故障時(shí)的雙饋風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行電路簡(jiǎn)化得到雙饋風(fēng)電機(jī)組等值電路，然后將雙饋風(fēng)電機(jī)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(yùn)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(jī)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(shí)的雙饋風(fēng)電機(jī)組等值電路在電力系統(tǒng)短路初始時(shí)，雙饋風(fēng)電機(jī)組輸出的工頻短路電流等于機(jī)端電壓與定子暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)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(jī)組的電力系統(tǒng)短路工頻電氣量計(jì)算方法，其特征在于:首先將電網(wǎng)故障時(shí)的雙饋風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行電路簡(jiǎn)化得到雙饋風(fēng)電機(jī)組等值電路，然后將雙饋風(fēng)電機(jī)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(yùn)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(jī)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(shí)的雙饋風(fēng)電機(jī)組等值電路 在電力系統(tǒng)短路初始時(shí)，雙饋風(fēng)電機(jī)組輸出的工頻短路電流等于機(jī)端電壓與定子暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)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(jī)組的電力系統(tǒng)短路工頻電氣量計(jì)算方法，首先將電網(wǎng)故障時(shí)的雙饋風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行電路簡(jiǎn)化得到雙饋風(fēng)電機(jī)組等值電路，然后將雙饋風(fēng)電機(jī)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(yùn)行來求解電力系統(tǒng)各短路工頻電氣量。本發(fā)明能夠計(jì)及雙饋風(fēng)電機(jī)組的電磁暫態(tài)過程以及變流器勵(lì)磁控制的影響，可在關(guān)鍵故障時(shí)間點(diǎn)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(jì)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(jì)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(hào)H02J3/00GK103199526SQ20131011297
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)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(yáng)金鑫, 熊小伏, 齊曉光 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)