一种含双馈风电机组的电力系统故障电流计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑双馈风电机组励磁调节特性的电力系统故障电流值计算方法，包括S1建立双馈风电机组受励磁调节特性影响的等效受控电流源模型；S2建立电力系统的正序阻抗矩阵、负序阻抗矩阵和零序阻抗矩阵；S3建立不同故障类型下的故障点边界条件方程；S4进行迭代计算获得双馈风电机组的受控电流源值；S5根据双馈风电机组的受控电流源值、以阻抗矩阵表征的电网节点电压方程以及故障点边界条件方程获得当前迭代计算时各节点的各序电压值，并计算实际节点的电压值；S6获得当前迭代计算的节点实际电压值与前次迭代计算值的差值，并判断差值是否满足预设的误差门槛限值；若是，则转入步骤S7，若否，则获得受控电流源的修正值，并转入步骤S5；S7计算各支路的各序电流；并计算各支路故障电流值。

【技术实现步骤摘要】
一种含双馈风电机组的电力系统故障电流计算方法
本专利技术属于电力系统
，更具体地，涉及一种含双馈风电机组励磁调节特性影响的电力系统故障电流计算方法。
技术介绍
电力系统故障电流计算是电网运行控制和继电保护整定计算的基础内容。在传统的电网故障分析方法中，假设电网中的电源均为同步发电机。然而，随着风电机组的接入，其馈入电网的故障电流特性发生了很大的变化，使得以同步发电机电源为基础的传统故障分析方法已难以计算含风电机组的电网故障电流值。目前，针对风电机组接入电网的故障分析方法已开展了多方面的研究工作，如对于逆变型(直驱式)风电机组，将其等值为恒定电压源与变化的等值阻抗串联的模型，针对含单个逆变型电源的配电网，提出含逆变型电源的故障分析解析法等。但现有关于风电机组接入电网的故障分析方法主要针对的是逆变型(直驱式)风电机组，在机端电压轻度跌落条件下，双馈风电机组馈入电网的电流主要受风机本体、控制策略和转子参考值的影响，与逆变型风电机组基于定子电流参考值的故障电流特性有较大区别。因此，基于逆变型风电机组的电网故障电流计算方法并不能计算含双馈型风电机组的电力系统短路电流。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种考虑双馈风电机组励磁调节特性影响的电力系统故障电流计算方法，旨在解决双馈风电机组在变频器进行励磁调节时，电网短路电流难以准确计算的问题，为含双馈风电机组的电网继电保护整定计算提供技术支撑。本专利技术提供了一种含双馈风电机组的电力系统故障电流计算方法，包括下述步骤：S1：根据电力系统故障类型建立双馈风电机组受励磁调节特性影响的等效受控电流源模型；其中，电力系统故障类型包括不对称故障和对称故障；所述不对称故障包括两相短路故障、单相接地故障和两相接地故障；所述对称故障包括三相短路故障；S2：建立电力系统的正序阻抗矩阵、负序阻抗矩阵和零序阻抗矩阵；S3：根据电力系统故障类型建立不同故障类型下的故障点边界条件方程；S4：将双馈风机的额定电流值作为所述双馈风电机组在励磁调节状态下的等效受控电流源模型的初始值，并进行迭代计算获得双馈风电机组的受控电流源值；S5：根据所述双馈风电机组的受控电流源值、以阻抗矩阵表征的电网节点电压方程以及故障点边界条件方程获得当前迭代计算时各节点的各序电压值，将各序电压相加获得实际节点电压值；S6：获得当前迭代计算的节点实际电压值与前次迭代计算值的差值，并判断所述差值是否满足预设的误差门槛限值；若是，则转入步骤S7；若否，则根据双馈风电机组接入点的电压和受控电流源等效模型获得受控电流源的修正值，并转入步骤S5；S7：根据各节点各序电压值和各序支路阻抗获得各支路的各序电流；并将各支路各序电流相加获得各支路故障电流值。更进一步地，在步骤S1中，当电力系统发生三相对称故障时，且双馈风电机组机端电压大于0.9p.u时，所述双馈风电机组等效受控电流源模型为当电力系统发生三相对称故障时，且双馈风电机组机端电压小于0.9p.u时，所述双馈风电机组等效受控电流源模型为当电力系统发生不对称故障，且双馈机组机端电压大于0.9p.u时，所述双馈风电机组等效受控电流源模型为当电力系统发生不对称故障，且双馈机组机端电压小于0.9p.u时，所述双馈风电机组等效受控电流源模型为；转子电流内环q轴的指令值为转子电流内环d轴的指令值为其中，为第m台双馈风机在第k次迭代时的输出电流；γDG,m(k)为第m台双馈风机在第k次迭代时输出电流的相角；为第m台双馈风机故障前双馈风机向电网输出的有功功率；为第m台双馈风机故障前双馈风机向电网输出的无功功率；为第m台双馈风电机组机端电压；k为当前迭代计算次数；LM,m为第m台双馈风机定子、转子之间的互感；Ls,m为第m台双馈风机定子漏电抗；ω1为基频角频率，典型值取314.159；Irset,m为第m台双馈风机设定的转子最大允许过流倍数，典型值可取1.2；为第m台双馈风机在第k次迭代时转子电流d轴分量参考值，为第m台双馈风机在第k次迭代时转子电流q轴分量参考值，为故障前第m台双馈风机电流内环的有功电流指令；第m台双馈风机正转同步速旋转dq+坐标系下的定子电压d轴分量反转同步速旋转dq-坐标系下的定子电压d轴分量为机端a相电压正序分量；为机端电压a相负序分量；正转同步坐标系d轴与两相静止坐标系α轴的夹角为的实部，为的虚部；反转同步坐标系d轴与两相静止坐标系α轴的夹角更进一步地，在步骤S3中，当电力系统发生两相短路故障时，所述故障点边界条件方程为当电力系统发生单相接地故障时，所述故障点边界条件方程为当电力系统发生两相接地故障时，所述故障点边界条件方程为当电力系统发生三相短路故障时，所述故障点边界条件方程为其中，分别为故障点支路的正序、负序和零序电流；为故障点正序、负序和零序电流电压。更进一步地，在步骤S5中，以正序阻抗矩阵表征的正序节点电压方程为以负序、零序阻抗矩阵表征的负序和零序节点电压方程为其中，为节点i的负序电压；为节点i的零序电压；为故障点支路负序电流；为故障点支路零序电流；Zif(2)、Zif(0)分别为节点i和节点f之间的负序和零序互阻抗。更进一步地，在步骤S6中，预设的误差门槛限值为0.005。更进一步地，各支路故障电流值其中，其中，zpq(1)、zpq(2)、zpq(0)分别为支路pq的正序、负序和零序阻抗。本专利技术根据双馈风电机组受励磁调节特性影响的特殊故障电流特征，提出了一种含双馈风电机组的电网故障电流计算新方法；将双馈风电机组等效为受控正序电流源，分别构建各序等值电路。在此基础上，对各序节点电压方程、故障边界条件方程与双馈风电机组的等效数学模型进行联合求解，计算短路后的各支路电流和各节点电压；该方法计算精度高，可很好满足含双馈风电机组的电网短路故障计算和保护整定计算的应用要求。附图说明图1为本专利技术实施例中考虑励磁调节特性影响的双馈风电机组等效正序电流源模型。图2正序故障网络分解图。图3为本专利技术实施例的程序流程图。图4含双馈风力发电机的典型电网结构。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种考虑双馈风电机组励磁调节特性影响的电网故障电流值的计算方法，实现对含双馈风电机组的电力系统故障电流值的计算，并方便工程应用。本专利技术提供了一种考虑双馈风电机组励磁调节特性影响的电力系统故障电流值计算方法，可用于计算含双馈风电机组的电力系统故障电流，为电网继电保护整定计算提供依据。本专利技术提供一种考虑双馈风电机组励磁调节特性影响的电力系统故障电流值计算方法，该方法采用迭代计算，包括以下步骤：步骤(1)根据电力系统故障类型，建立不同的双馈风电机组等效受控电流源模型。其中，电力系统故障类型包括不对称故障和对称故障。不对称故障包括两相短路故障、单相接地故障和两相接地故障；对称故障包括三相短路故障。步骤(2)计算电力系统正序阻抗矩阵、负序阻抗矩阵和零序阻抗矩阵；步骤(3)根据电力系统故障类型，建立不同故障类型下的故障点边界条件方程；步骤(4)设定双馈风机的额定电流作为其等效受控电流源的初始值，开始迭代计算。步骤(5)将双馈风电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑双馈风电机组励磁调节特性的电力系统故障电流值计算方法，其特征在于，包括下述步骤：S1：根据电力系统故障类型建立双馈风电机组基于励磁调节特性的等效受控电流源模型；其中，电力系统故障类型包括不对称故障和对称故障；所述不对称故障包括两相短路故障、单相接地故障和两相接地故障；所述对称故障包括三相短路故障；S2：建立电力系统的正序阻抗矩阵、负序阻抗矩阵和零序阻抗矩阵；S3：根据电力系统故障类型建立不同故障类型下的故障点边界条件方程；S4：将双馈风机的额定电流值作为所述双馈风电机组等效受控电流源模型的初始值，并进行迭代计算获得双馈风电机组的受控电流源值；S5：根据所述双馈风电机组的受控电流源值、以阻抗矩阵表征的电网节点电压方程以及故障点边界条件方程获得当前迭代计算时各节点的各序电压值，将各序电压相加获得实际节点电压值；S6：获得当前迭代计算的节点实际电压值与前次迭代计算值的差值，并判断所述差值是否满足预设的误差门槛限值；若是，则转入步骤S7；若否，则根据双馈风电机组接入点的电压和受控电流源等效模型获得受控电流源的修正值，并转入步骤S5；S7：根据各节点各序电压值和各序支路阻抗获得各支路的各序电流；并将各支路各序电流相加获得各支路故障电流值。...

【技术特征摘要】
1.一种考虑双馈风电机组励磁调节特性的电力系统故障电流值计算方法，其特征在于，包括下述步骤：S1：根据电力系统故障类型建立双馈风电机组基于励磁调节特性的等效受控电流源模型；其中，电力系统故障类型包括不对称故障和对称故障；所述不对称故障包括两相短路故障、单相接地故障和两相接地故障；所述对称故障包括三相短路故障；S2：建立电力系统的正序阻抗矩阵、负序阻抗矩阵和零序阻抗矩阵；S3：根据电力系统故障类型建立不同故障类型下的故障点边界条件方程；S4：将双馈风机的额定电流值作为所述双馈风电机组等效受控电流源模型的初始值，并进行迭代计算获得双馈风电机组的受控电流源值；S5：根据所述双馈风电机组的受控电流源值、以阻抗矩阵表征的电网节点电压方程以及故障点边界条件方程获得当前迭代计算时各节点的各序电压值，将各序电压相加获得实际节点电压值；S6：获得当前迭代计算的节点实际电压值与前次迭代计算值的差值，并判断所述差值是否满足预设的误差门槛限值；若是，则转入步骤S7；若否，则根据双馈风电机组接入点的电压和受控电流源等效模型获得受控电流源的修正值，并转入步骤S5；S7：根据各节点各序电压值和各序支路阻抗获得各支路的各序电流；并将各支路各序电流相加获得各支路故障电流值；在步骤S1中，当电力系统发生三相对称故障时，且双馈风电机组机端电压大于0.9p.u时，所述双馈风电机组等效受控电流源模型为当电力系统发生三相对称故障时，且双馈风电机组机端电压小于0.9p.u时，所述双馈风电机组等效受控电流源模型为当电力系统发生不对称故障，且双馈机组机端电压大于0.9p.u时，所述双馈风电机组等效受控电流源模型为当电力系统发生不对称故障，且双馈机组机端电压小于0.9p.u时，所述双馈风电机组等效受控电流源模型为；其中，为第k次迭代时第m台双馈风机的定子电流值，γDG,m(k)为第k次迭代时，第m台双馈风机定子电流的相角；为第m台双馈风机故障前双馈风机向电网输出的有功功率；为第m台双馈风机故障前双馈风机向电网输出的无功功率；为第m台双馈风电机组机端电压；k为当前迭代计算次数；LM,m为第m台双馈风机定子、转子之间的互感；Ls...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨增力，张哲，周虎兵，尹项根，王友怀，肖繁，王力军，杨航，
申请(专利权)人：国家电网公司，华中科技大学，国网湖北省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11