短路故障下双馈风力发电机的正序电流计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种短路故障下双馈风力发电机的正序电流计算方法及装置。其中，方法包括：判断双馈风力发电机的当前轮次电压与上一轮次电压之间的差值是否大于预设阈值，其中所述当前轮次电压为短路故障下所述双馈风力发电机进行当前轮次的潮流计算得到的结果，所述上一轮次电压为短路故障下所述双馈风力发电机进行上一轮次的潮流计算得到的结果；在所述差值大于所述预设阈值的情况下，计算所述双馈风力发电机的定子侧短路电流、网侧变换器短路电流和滤波电路短路电流；根据所述定子侧短路电流、所述网侧变换器短路电流和所述滤波电路短路电流，确定短路故障下所述双馈风力发电机的正序电流。的正序电流。的正序电流。

【技术实现步骤摘要】
短路故障下双馈风力发电机的正序电流计算方法及装置


[0001]本专利技术涉及电气设备及电气工程
，并且更具体地，涉及一种 短路故障下双馈风力发电机的正序电流计算方法及装置。

技术介绍

[0002]双馈风力发电机(doubly fed induction generator,DFIG)因其具有较高 的风能利用效率以及可实现有功无功解耦控制等优点，作为主流机型广泛 应用在大中型风电场中。与此同时，随着新能源大规模集中接入电网，双 馈风力发电机对短路电流的贡献计算的研究尚未彻底解决。双馈风力发电 机的短路电流对电力系统设计(断路器、母线等)和保护装置定值的设置 是十分必要的。此外，单台双馈风力发电机短路电流的计算也是大电网规 模性风机接入短路电流计算的基础。
[0003]现有的电网短路计算分析的软件中，基本采用将双馈风力发电机等效 为常规同步电机(即电压源与阻抗的串联模式)，或者直接使用简化模型， 将短路电流贡献限制在用户定义的水平(例如1.2pu)，而不考虑双馈风 力发电机自身实际包含的感应电动机和相关电力电子控制的复杂特性。即 使是考虑双馈风力发电机的控制特性及感应电动机的暂态响应特性，也都 是基于时域仿真的情况下，其结果无法直接用于大电网短路电流计算。因 此，现有技术无法实现短路故障情况下双馈风力发电机贡献的正序电流的 准确计算。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种短路故障下双馈风力发电机的 正序电流计算方法及装置。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供了一种短路故障下双馈风力发电机的正 序电流计算方法，包括：
[0006]判断双馈风力发电机的当前轮次电压与上一轮次电压之间的差值是否 大于预设阈值，其中所述当前轮次电压为短路故障下所述双馈风力发电机 进行当前轮次的潮流计算得到的结果，所述上一轮次电压为短路故障下所 述双馈风力发电机进行上一轮次的潮流计算得到的结果；
[0007]在所述差值大于所述预设阈值的情况下，计算所述双馈风力发电机的 定子侧短路电流、网侧变换器短路电流和滤波电路短路电流；
[0008]根据所述定子侧短路电流、所述网侧变换器短路电流和所述滤波电路 短路电流，确定短路故障下所述双馈风力发电机的正序电流。
[0009]可选地，判断双馈风力发电机的当前轮次电压与上一轮次电压之间的 差值是否大于预设阈值之前，该方法还包括：
[0010]将短路故障下所述双馈风力发电机进行上一轮次的潮流计算得到的总 短路电流作为当前轮次的输入参数进行潮流计算，确定所述当前轮次电压；
[0011]将短路故障下所述双馈风力发电机进行上上轮次的潮流计算得到的总 短路电流
作为上一轮次的输入参数进行潮流计算，确定所述上一轮次电压。
[0012]可选地，计算所述双馈风力发电机的定子侧短路电流、网侧变换器短 路电流和滤波电路短路电流之前，该方法还包括：
[0013]确定所述双馈风力发电机的电压跌落情况，其中所述电压跌落情况分 为轻微电压跌落和严重电压跌落；
[0014]所述轻微电压跌落用于指示所述双馈风力发电机跌落之后的电压为额 定电压的第一百分比以上；
[0015]所述严重电压跌落用于指示所述双馈风力发电机跌落之后的电压为额 定电压的第一百分比之下。
[0016]可选地，计算所述双馈风力发电机的定子侧短路电流，包括：
[0017]在所述双馈风力发电机的电压跌落情况为轻微电压跌落时，利用以下 公式计算所述双馈风力发电机的定子侧短路电流：
[0018][0019]式中，i
sq
为同步旋转坐标系下的定子侧q轴电流，i
sd
为同步旋转坐标 系下的定子侧d轴电流；P
DFIG
为风机发出的有功功率；u
sq
为同步旋转坐标 系下的定子侧q轴电压；i
gq
为同步旋转坐标系下的网侧q轴电流， P
RSC
为转子变流器发出的有功功率， u
r
为转子电压，i
r
为转子电流，j为虚数，L
s
为定子侧电感，i
s
为定子电流， L
m
为激磁电感，ω
slip
为转差角速度，ω
s
为同步旋转角速。
[0020]可选地，计算所述双馈风力发电机的定子侧短路电流，包括：
[0021]在所述双馈风力发电机的电压跌落情况为严重电压跌落时，利用以下 公式计算所述双馈风力发电机的定子侧短路电流：
[0022][0023]式中，i
sq
为同步旋转坐标系下的定子侧q轴电流；I
N
为额定电流；i
sd
为 同步旋转坐标系下的定子侧d轴电流；k为低穿策略下的一个控制系数； U
N
为额定电压；u
sq
为同步旋转坐标系下的定子侧q轴电压。
[0024]可选地，计算所述双馈风力发电机的网侧变换器短路电流，包括：
[0025]在所述双馈风力发电机的电压跌落情况为轻微电压跌落时，利用以下 公式计算所述双馈风力发电机的网侧变换器短路电流：
[0026][0027]式中，i
gq
为同步旋转坐标系下的网侧q轴电流；P
RSC
为转子变流器发 出的有功功率；u
sq
为同步旋转坐标系下的定子侧q轴电压；i
gd
为同步旋转 坐标系下的网侧d轴电流。
[0028]可选地，计算所述双馈风力发电机的网侧变换器短路电流，包括：
[0029]在所述双馈风力发电机的电压跌落情况为严重电压跌落时，利用以下 公式计算所述双馈风力发电机的网侧变换器短路电流：
[0030][0031]式中，i
sq
为同步旋转坐标系下的转子d轴电流；i
gq
为同步旋转坐标系 下的网侧q轴电流；u
sq
为同步旋转坐标系下的定子侧q轴电压；I
gmax
为网 侧变流器最大电流；I
N
为额定电流；k为低穿策略下的一个控制系数；U
N
为额定电压。
[0032]可选地，所述定子侧短路电流包括同步旋转坐标系下的定子侧q轴电 流和定子侧d轴电流，所述网侧变换器短路电流包括同步旋转坐标系下的 网侧q轴电流和网侧d轴电流；
[0033]并且，根据所述定子侧短路电流、所述网侧变换器短路电流和所述滤 波电路短路电流，确定短路故障下所述双馈风力发电机的正序电流，包括： 利用以下公式计算短路故障下所述双馈风力发电机的正序电流：
[0034][0035]式中，i
dfigq
为双馈风力发电机的正序电流；i
sq
为同步旋转坐标系下的定 子侧q轴电流；i
sd
为同步旋转坐标系下的定子侧d轴电流；i
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种短路故障下双馈风力发电机的正序电流计算方法，其特征在于，包括：判断双馈风力发电机的当前轮次电压与上一轮次电压之间的差值是否大于预设阈值，其中所述当前轮次电压为短路故障下所述双馈风力发电机进行当前轮次的潮流计算得到的结果，所述上一轮次电压为短路故障下所述双馈风力发电机进行上一轮次的潮流计算得到的结果；在所述差值大于所述预设阈值的情况下，计算所述双馈风力发电机的定子侧短路电流、网侧变换器短路电流和滤波电路短路电流；根据所述定子侧短路电流、所述网侧变换器短路电流和所述滤波电路短路电流，确定短路故障下所述双馈风力发电机的正序电流。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断双馈风力发电机的当前轮次电压与上一轮次电压之间的差值是否大于预设阈值之前，还包括：将短路故障下所述双馈风力发电机进行上一轮次的潮流计算得到的总短路电流作为当前轮次的输入参数进行潮流计算，确定所述当前轮次电压；将短路故障下所述双馈风力发电机进行上上轮次的潮流计算得到的总短路电流作为上一轮次的输入参数进行潮流计算，确定所述上一轮次电压。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述双馈风力发电机的定子侧短路电流、网侧变换器短路电流和滤波电路短路电流之前，还包括：确定所述双馈风力发电机的电压跌落情况，其中所述电压跌落情况分为轻微电压跌落和严重电压跌落；所述轻微电压跌落用于指示所述双馈风力发电机跌落之后的电压为额定电压的第一百分比以上；所述严重电压跌落用于指示所述双馈风力发电机跌落之后的电压为额定电压的第一百分比之下。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算所述双馈风力发电机的定子侧短路电流，包括：在所述双馈风力发电机的电压跌落情况为轻微电压跌落时，利用以下公式计算所述双馈风力发电机的定子侧短路电流：式中，i
sq
为同步旋转坐标系下的定子侧q轴电流，i
sd
为同步旋转坐标系下的定子侧d轴电流；P
DFIG
为风机发出的有功功率；u
sq
为同步旋转坐标系下的定子侧q轴电压；i
gq
为同步旋转坐标系下的网侧q轴电流，P
RSC
为转子变流器发出的有功功率，u
r
为转子电压，i
r
为转子电流，j为虚数，L
s
为定子侧电感，i
s
为定子电流，L
m
为激磁电感，ω
slip
为转差角速度，ω
s
为同步旋转角速。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算所述双馈风力发电机的定子侧短路电流，包括：
在所述双馈风力发电机的电压跌落情况为严重电压跌落时，利用以下公式计算所述双馈风力发电机的定子侧短路电流：式中，i
sq
为同步旋转坐标系下的定子侧q轴电流；I
N
为额定电流；i
sd
为同步旋转坐标系下的定子侧d轴电流；k为低穿策略下的一个控制系数；U
N
为额定电压；u
sq
为同步旋转坐标系下的定子侧q轴电压。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算所述双馈风力发电机的网侧变换器短路电流，包括：在所述双馈风力发电机的电压跌落情况为轻微电压跌落时，利用以下公式计算所述双馈风力发电机的网侧变换器短路电流：式中，i
gq
为同步旋转坐标系下的网侧q轴电流；P
RSC
为转子变流器发出的有功功率；u
sq
为同步旋转坐标系下的定子侧q轴电压；i
gd
为同步旋转坐标系下的网侧d轴电流。7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算所述双馈风力发电机的网侧变换器短路电流，包括：在所述双馈风力发电机的电压跌落情况为严重电压跌落时，利用以下公式计算所述双馈风力发电机的网侧变换器短路电流：式中，i
sq
为同步旋转坐标系下的转子d轴电流；i
gq
为同步旋转坐标系下的网侧q轴电流；u
sq
为同步旋转坐标系下的定子侧q轴电压；I
gmax
为网侧变流器最大电流；I
N
为额定电流；k为低穿策略下的一个控制系数；U
N
为额定电压。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定子侧短路电流包括同步旋转坐标系下的定子侧q轴电流和定子侧d轴电流，所述网侧变换器短路电流包括同步旋转坐标系下的网侧q轴电流和网侧d轴电流；并且，根据所述定子侧短路电流、所述网侧变换器短路电流和所述滤波电路短路电流，确定短路故障下所述双馈风力发电机的正序电流，包括：利用以下公式计算短路故障下所述双馈风力发电机的正序电流：式中，i
dfigq
为双馈风力发电机的正序电流；i
sq
为同步旋转坐标系下的定子侧q轴电流；i
sd
为同步旋转坐标系下的定子侧d轴电流；i
gq
为同步旋转坐标系下的网侧q轴电流；i
gd
为同步旋转坐标系下的网侧d轴电流；ω
s
C
d
u
sq
为滤波电路短路电流；ω
s
为同步旋转角速度；C
d
为
滤波电路的电容值；u
sq
为同步旋转坐标系下的定子侧q轴电压。9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：在所述双馈风力发电机的电压跌落情况为轻微电压跌落时，利用以下公式计算所述双馈风力发电机内部的转子电流：式中，i
rd
为同步旋转坐标系下的转子d轴电流；u
sq
为同步旋转坐标系下的定子侧q轴电压；ω
s
为同步旋转角速度；L
s
为定子侧电感；L
m
为激磁电感；P
DFIG
为风机发出的有功功率；i
gq
为同步旋转坐标系下的网侧q轴电流；i
rq
为同步旋转坐标系下的转子q轴电流。10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：在所述双馈风力发电机的电压跌落情况为严重电压跌落时，利用以下公式计算所述双馈风力发电机内部的转子电流：式中，i
rd
为同步旋转坐标系下的转子d轴电流；u
sq
为同步旋转坐标系下的定子侧q轴电压；k为低穿策略下的一个控制系数；U
N
为额定电压；ω
s
为同步旋转角速度；L
s
为定子侧电感；L
m
为激磁电感；i
rq
为同步旋转坐标系下的转子q轴电流；I
rmax
为转子最大电流。11.一种短路故障下双馈风力发电机的正序电流计算装置，其特征在于，包括：判断模块，用于判断双馈风力发电机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文佳，周佩朋，李亚楼，张彦涛，项祖涛，韩彬，沈琳，滕文涛，吕思琦，向玮华，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：