一种非对称故障下双馈风机短路电流计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种非对称故障下双馈风机短路电流计算方法及装置，其中，方法包括：针对非对称故障，获取故障后的定子ABC三相电压的跌落程度以及风机在故障发生前的定子电压、电流空间矢量；利用定子ABC三相电压的跌落程度以及风机在故障发生前的定子电压空间矢量获得故障后双馈风机定子电压正、负序复矢量；利用故障后双馈风机定子电压正、负序复矢量、风机在故障发生前的定子电流空间矢量获得故障后双馈风机定子磁链；根据所述故障后双馈风机定子磁链获得故障后双馈风机定子短路电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及双馈风机短路电流
，特别涉及一种非对称故障下双馈风机短路电流计算方法及装置。
技术介绍
随着风电装机规模的超常规增长，大规模风电接入后对电力系统的影响越来越不可忽视。在风电发展的早期，电力系统短路电流计算时并不考虑风电机组对系统短路电流的贡献。但是随着风电装机规模的增加，上述做法已经不满足计算分析的要求。尤其是涉及电网设备选择、校验和继电保护配置、整定时，对短路电流的计算提出了更高的要求，对于非对称短路故障继电保护的整定计算更具有现实意义。
技术实现思路
本专利技术实施例的主要目的在于提供一种非对称故障下双馈风机短路电流计算方法及装置，评估风机在非对称故障类型情况下对系统短路电流的贡献，避免仿真计算的繁琐，为现场保护整定计算提供支持。为实现上述目的，本专利技术提供了一种非对称故障下双馈风机短路电流计算方法，包括：针对非对称故障，获取故障后的定子ABC三相电压的跌落程度以及风机在故障发生前的定子电压、电流空间矢量；利用定子ABC三相电压的跌落程度以及风机在故障发生前的定子电压空间矢量获得故障后双馈风机定子电压正、负序复矢量；利用故障后双馈风机定子电压正、负序复矢量、风机在故障发生前的定子电流空间矢量获得故障后双馈风机定子磁链；根据所述故障后双馈风机定子磁链获得故障后双馈风机定子短路电流。可选的，在本专利技术一实施例中，所述故障后双馈风机定子电压正、负序复矢量的表达式为：其中，a＝ej120°，表示正、反同步旋转坐标系下的正、负序电压矢量，“+”和“-”分别代表正向和反向同步旋转坐标系；上标P和N分别代表正序和负序分量；ka、kb、kc分别为定子ABC三相电压的跌落程度；风机在故障发生前的定子电压空间矢量us(0)＝Usejα，α为故障时电压的相位。可选的，在本专利技术一实施例中，所述获得故障后双馈风机定子磁链的步骤包括：计算定子磁链的稳态分量；计算定子磁链暂态分量衰减因子和旋转频率；计算定子磁链暂态分量幅值；将所述定子磁链的稳态分量、所述定子磁链暂态分量衰减和旋转频率、所述定子磁链暂态分量幅值代入定子磁链正、负序分量一般形式的表达式中，获得故障后双馈风机定子磁链。可选的，在本专利技术一实施例中，所述定子磁链正、负序分量一般形式的表达式的获取步骤为：查阅获得风机定子电阻Rs和电感Ls、转子电阻Rr和电感Lr、激磁电感Lm，crowbar电阻Rc，通过转速测量获得的风机转子运行转速ωm；并利用风机定子电阻Rs和电感Ls、转子电阻Rr和电感Lr、激磁电感Lm、crowbar电阻Rc、风机转子运行转速ωm建立基础方程；其中，所述基础方程的表达式为：其中，us、is、ψs分别为定子电压、电流和磁链矢量；ur、ir、ψr分别为归算至定子侧的转子电压、电流和磁链矢量；ωs、ωr分别为同步角速度和转差角速度，根据风机转子运行转速ωm确定；s为转差率；根据所述基础方程获得定子磁链的正、负序微分方程；对所述定子磁链的正、负序微分方程求解，获得定子磁链正、负序分量一般形式的表达式。可选的，在本专利技术一实施例中，所述根据所述故障后双馈风机定子磁链获得故障后双馈风机定子短路电流的步骤包括：将所述故障后双馈风机定子磁链代入所述基础方程，获得同步旋转坐标系下定子电流的正、负序解析表达式；将所述同步旋转坐标系下定子电流的正、负序解析表达式归算到定子侧得到三相定子短路电流的解析表达式。为实现上述目的，本专利技术提供了一种非对称故障下双馈风机短路电流计算装置，包括：初始参数确定单元，用于针对非对称故障，获取故障后的定子ABC三相电压的跌落程度以及风机在故障发生前的定子电压、电流空间矢量；双馈风机定子电压复矢量确定单元，用于利用定子ABC三相电压的跌落程度以及风机在故障发生前的定子电压空间矢量获得故障后双馈风机定子电压正、负序复矢量；双馈风机定子磁链确定单元，用于利用故障后双馈风机定子电压正、负序复矢量、风机在故障发生前的定子电流空间矢量获得故障后双馈风机定子磁链；双馈风机定子短路电流确定单元，用于根据所述故障后双馈风机定子磁链获得故障后双馈风机定子短路电流。可选的，在本专利技术一实施例中，所述双馈风机定子电压复矢量确定单元获得的故障后双馈风机定子电压正、负序复矢量的表达式为：其中，a＝ej120°，表示正、反同步旋转坐标系下的正、负序电压矢量，“+”和“-”分别代表正向和反向同步旋转坐标系；上标P和N分别代表正序和负序分量；ka、kb、kc分别为定子ABC三相电压的跌落程度；风机在故障发生前的定子电压空间矢量us(0)＝Usejα，α为故障时电压的相位。可选的，在本专利技术一实施例中，所述双馈风机定子磁链确定单元包括：第一计算模块，用于计算定子磁链的稳态分量；第二计算模块，用于计算定子磁链暂态分量衰减因子和旋转频率；第三计算模块，用于计算定子磁链暂态分量幅值；第四计算模块，用于将所述定子磁链的稳态分量、所述定子磁链暂态分量衰减因子和旋转频率、所述定子磁链暂态分量幅值代入定子磁链正、负序分量一般形式的表达式中，获得故障后双馈风机定子磁链。可选的，在本专利技术一实施例中，所述双馈风机定子磁链确定单元还包括：基础方程确定模块，用于查阅获得风机定子电阻Rs和电感Ls、转子电阻Rr和电感Lr、激磁电感Lm，crowbar电阻Rc，通过转速测量获得的风机转子运行转速ωm；并利用风机定子电阻Rs和电感Ls、转子电阻Rr和电感Lr、激磁电感Lm、crowbar电阻Rc、风机转子运行转速ωm建立基础方程；其中，所述基础方程的表达式为：其中，us、is、ψs分别为定子电压、电流和磁链矢量；ur、ir、ψr分别为归算至定子侧的转子电压、电流和磁链矢量；ωs、ωr分别为同步角速度和转差角速度，根据风机转子运行转速ωm确定；s为转差率；定子磁链的正、负序微分方程确定模块，用于根据所述基础方程获得定子磁链的正、负序微分方程；定子磁链的正、负序微分方程求解模块，用于对所述定子磁链的正、负序微分方程求解，获得定子磁链正、负序分量一般形式的表达式。可选的，在本专利技术一实施例中，所述双馈风机定子短路电流确定单元包括：第五计算模块，用于将所述故障后双馈风机定子磁链代入所述基础方程，获得同步旋转坐标系下定子电流的正、负序解析表达式；第六计算模块，用于将所述同步旋转坐标系下定子电流的正、负序解析表达式归算到定子侧得到三相定子短路电流的解析表达式。上述技术方案具有如下有益效果：本技术方案获得的非对称故障类型情况下的短路电流与实际电网运行时产生的短路电流相比较，验证了本技术方案计算的准确性高，并且，本技术方案计算简单，对非对称短路故障继电保护的整定计算具有现实意义。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提出的一种非对称故障下双馈风机短路电流计算方法流程图；图2为本专利技术提出的一种非对称故障下双馈风机短路电流计算装置框图；图3为本装置中双馈风机定子磁链确定单元的结构框图之一；图4为本装置中双馈风机定子磁链确定单元的结构框图之二；图5为本装置中双馈风机定子短路电流确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非对称故障下双馈风机短路电流计算方法，其特征在于，包括：针对非对称故障，获取故障后的定子ABC三相电压的跌落程度以及风机在故障发生前的定子电压、电流空间矢量；利用定子ABC三相电压的跌落程度以及风机在故障发生前的定子电压空间矢量获得故障后双馈风机定子电压正、负序复矢量；利用故障后双馈风机定子电压正、负序复矢量、风机在故障发生前的定子电流空间矢量获得故障后双馈风机定子磁链；根据所述故障后双馈风机定子磁链获得故障后双馈风机定子短路电流。

【技术特征摘要】
1.一种非对称故障下双馈风机短路电流计算方法，其特征在于，包括：针对非对称故障，获取故障后的定子ABC三相电压的跌落程度以及风机在故障发生前的定子电压、电流空间矢量；利用定子ABC三相电压的跌落程度以及风机在故障发生前的定子电压空间矢量获得故障后双馈风机定子电压正、负序复矢量；利用故障后双馈风机定子电压正、负序复矢量、风机在故障发生前的定子电流空间矢量获得故障后双馈风机定子磁链；根据所述故障后双馈风机定子磁链获得故障后双馈风机定子短路电流。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障后双馈风机定子电压正、负序复矢量的表达式为：us+p=13(ka+kb+kc)Usejαus-N=13(ka+akb+a2kc)Usejα]]>其中，a＝ej120°，表示正、反同步旋转坐标系下的正、负序电压矢量，“+”和“-”分别代表正向和反向同步旋转坐标系；上标P和N分别代表正序和负序分量；ka、kb、kc分别为定子ABC三相电压的跌落程度；风机在故障发生前的定子电压空间矢量us(0)＝Usejα，α为故障时电压的相位。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得故障后双馈风机定子磁链的步骤包括：计算定子磁链的稳态分量；计算定子磁链暂态分量衰减因子和旋转频率；计算定子磁链暂态分量幅值；将所述定子磁链的稳态分量、所述定子磁链暂态分量衰减因子和旋转频率、所述定子磁链暂态分量幅值代入定子磁链正、负序分量一般形式的表达式中，获得故障后双馈风机定子磁链。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述定子磁链正、负序分量一般形式的表达式的获取步骤为：查阅获得风机定子电阻Rs和电感Ls、转子电阻Rr和电感Lr、激磁电感Lm，Crowbar电阻Rc，通过转速测量获得的风机转子运行转速ωm；并利用风机定子电阻Rs和电感Ls、转子电阻Rr和电感Lr、激磁电感Lm、crowbar电阻Rc、风机转子运行转速ωm建立基础方程；其中，所述基础方程的表达式为：us+P=Rsis+P+jωsψs+P+dψs+Pdtur+P=Rrir+P+jωrψr+P+dψr+Pdtψs+P=Lsis+P+Lmir+Pψr+P=Lrir+P+Lmis+P]]>us-N=Rsis-N-jωsψs-N+dψs-Ndtur-N=Rrir-N-j(2-s)ωsψr-N+dψr-Ndtψs-N=Lsis-N+Lmir-Nψr-N=Lrir-N+Lmis-N]]>其中，us、is、ψs分别为定子电压、电流和磁链矢量；ur、ir、ψr分别为归算至定子侧的转子电压、电流和磁链矢量；ωs、ωr分别为同步角速度和转差角速度，根据风机转子运行转速ωm确定；s为转差率；根据所述基础方程获得定子磁链的正、负序微分方程；对所述定子磁链的正、负序微分方程求解，获得定子磁链正、负序分量一般形式的表达式。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述故障后双馈风机定子磁链获得故障后双馈风机定子短路电流的步骤包括：将所述故障后双馈风机定子磁链代入所述基础方程，获得同步旋转坐标系下定子电流的正、负序解析表达式；将所述同步旋转坐标系下定子电流的正、负序解析表达式归算到定子侧得到三相定子短路电流的解析表达式。6.一种非对称故障下双馈风机短路电流计算装置，其特征在于，包括：初始参数确定单元，用于针对非对称故障，获取故障后的定子ABC三相电压的跌落程度以及风机...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈璨，曹鹏飞，刘辉，吴林林，刘蔚，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院有限责任公司，国网冀北电力有限公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11