一种基于简化等值模型的双馈风电场短路电流计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于简化等值模型的双馈风电场短路电流计算方法，包括以下步骤：获取双馈风电场和电力系统的参数数据；根据获取的参数数据计算初始等值模型参数和等值模型电压分段值；利用初始等值模型参数计算系统各节点电压；利用系统各节点电压计算结果修正初始等值模型；根据修正后的等值模型计算短路电流；本发明专利技术根据在低电压穿越时不同无功分配模式的输出特性将双馈风电场等值为不同恒流源和阻抗的组合，避免了受控电流源模型计算效率低和恒功率源模型不准确的问题，可实现含高比例双馈风电场的电力系统工频短路电流的快速准确评估。准确评估。准确评估。

【技术实现步骤摘要】
一种基于简化等值模型的双馈风电场短路电流计算方法


[0001]本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种基于简化等值模型的双馈风电场短路电流计算方法。

技术介绍

[0002]短路电流计算是电力系统状态估计分析评估、保护整定的基础。短路电流计算可以为继电保护整定等环节提供依据，使之能正确的切除短路故障，尽量减少因短路故障产生的危害；可以为新建站设备选型提供参考，在电气设备能耐受最发生最大短路电流的前提下尽量满足经济性。此外，短路电流可用于计算系统短路容量，从而反应系统对电压支撑能力，为系统设计、运行方式制定等提供依据，提高系统的稳定性和可靠性。
[0003]电源暂态建模是系统短路电流计算的基础。电力系统是一个大型的、分布式的、非线性的、时变的、多输入多输出的动态系统，发、输、变、配、用等多个子系统之间相互制约，其运行受到设备、环境、控制系统等多种因素的影响，因此往往在暂态分析中需要对其中元件进行等值建模。对于电源来说，其内部结构、参数往往复杂多样，使用原始模型进行暂态分析工程上难以实现、计算量难以接受，往往用一些简化的模型来近似表示电源的特性，从而计算系统短路电流。
[0004]随着全球风电、光伏产业迅速发展，新能源电源在电网中占比不断上升。新能源电源依靠电力电子装置提供并网控制，存在复杂的电磁与控制耦合，采用不同的低电压穿越控制策略将对双馈风力发电机组的短路电流特性造成很大影响。因此其运行控制原理和故障特性与同步发电机完全不同，使得传统的电网短路电流计算方法不再直接适用。
[0005]为避免新能源脱网对电网造成冲击，要求新能源保持不脱网运行并向电网提供无功功率，支撑电网电压，直到渡过电压跌落的持续时间。以风电并网导则为例，当风电场并网点电压发生跌落时，风电场内的风电机组连续并网运行并能够通过无功电流支撑电压恢复，其注入电力系统的无功电流受电压跌落程度影响。因此，双馈风电场在故障下呈现出压控电流源的特性，无法直接使用基于叠加定理的传统短路电流计算方法，往往需要迭代计算或单纯地简化为恒功率源或恒流源。采用压控电流源等值模型进行迭代可以较好地表征双馈风电场的暂态特征，但在面临复杂网络时会产生巨大的计算量，难以满足短路电流快速评估的需求，并且其算法收敛性随着新能源接入比例与容量的提升会变差、甚至不收敛；若采用恒功率源、恒流源简化计算，难以全面反双馈风电场在不同故障条件下的特征和多机之间交互作用对输出特性的影响。

技术实现思路

[0006]本专利技术主要解决现有的技术中双馈风电场的短路电流计算准确度差的问题；提供一种基于简化等值模型的双馈风电场短路电流计算方法，实现双馈风电场的电力系统工频短路电流的快速计算评估。
[0007]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于简化等值
模型的双馈风电场短路电流计算方法，包括以下步骤：
[0008]获取双馈风电场和电力系统的参数数据；
[0009]根据获取的参数数据计算初始等值模型参数和等值模型电压分段值；
[0010]利用初始等值模型参数计算系统各节点电压；
[0011]利用系统各节点电压计算结果修正初始等值模型；
[0012]根据修正后的等值模型计算短路电流。
[0013]作为优选，所述的参数数据包括双馈异步风力发电机的工作参数、故障前输出的电网定向下的dq电流、故障前系统各节点电压以及节点导纳矩阵。
[0014]作为优选，所述的初始等值模型参数的计算方法为：
[0015][0016]式中，I
c
为恒流源、Y
dfig
为对地导纳、I
add
为附加突变电流源；
[0017]I
q0
为故障前双馈异步风力发电机在电网电压定向下输出的q轴电流；k为无功电流系数；s为故障前转差率；α、β为系数，其取值受电压影响；
[0018]X
m
为双馈异步风力发电机的激磁电抗；X
s
为双馈异步风力发电机的定子电抗。
[0019]作为优选，所述的等值模型电压分段值的计算方法为：
[0020][0021]式中，I
rmax
、I
gmax
为转子侧和网侧变流器的限幅；a为可调系数；
[0022]I
d0
为故障前双馈异步风力发电机在电网电压定向下输出的d轴电流；
[0023]U
th0
、U
th1
、U
th2
、U
th3
、U
th4
分别为各分段电压值。
[0024]作为优选，初始等值模型的修正方法为：
[0025]计算各节点的电压增量；
[0026]根据电压增量修正双馈风电场并网各节点的电压；
[0027]对系数α、β进行修正；
[0028]根据修正的各节点电压和系数α、β得到修正后的等值模型。
[0029]作为优选，对系数α、β进行修正的方法为：
[0030]当电网电压U
tf
∈(U
th0
,U
th1
)时，α＝I
d0
,β＝0；
[0031]当电网电压U
tf
∈(U
th1
,U
th2
)时，α＝
‑
βI
q23
+I
d23
,
[0032]当电网电压U
tf
∈(U
th2
,U
th3
)时，α＝βI
rmax
,
[0033]当电网电压U
tf
∈(U
th3
,U
th4
)时，α＝0,β＝0。
[0034]作为优选，修正后的等值模型为：
[0035][0036]本专利技术的有益效果是：根据在低电压穿越时不同无功分配模式的输出特性将双馈风电场等值为不同恒流源和阻抗的组合，避免了受控电流源模型计算效率低和恒功率源模型不准确的问题，可实现含高比例双馈风电场的电力系统工频短路电流的快速准确评估；本专利技术采用修正后的等值模型进行短路电流计算，准确度高。
附图说明
[0037]图1是本专利技术实施例的短路电流计算方法的流程示意图。
具体实施方式
[0038]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本专利技术实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定专利技术。
[0039]实施例：一种基于简化等值模型的双馈风电场短路电流计算方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0040]S1：获取双馈风电场和电力系统的参数数据；需要获取正常工况下系统参数，获取的双馈风电场和电力系统的参数包括：各双馈异步风力发电机(DFIG，Doubly fed本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于简化等值模型的双馈风电场短路电流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：获取双馈风电场和电力系统的参数数据；根据获取的参数数据计算初始等值模型参数和等值模型电压分段值；利用初始等值模型参数计算系统各节点电压；利用系统各节点电压计算结果修正初始等值模型；根据修正后的等值模型计算短路电流。2.根据权利要求1所述的一种基于简化等值模型的双馈风电场短路电流计算方法，其特征在于，所述参数数据包括双馈异步风力发电机的工作参数、故障前输出的电网定向下的dq电流、故障前系统各节点电压以及节点导纳矩阵。3.根据权利要求1或2所述的一种基于简化等值模型的双馈风电场短路电流计算方法，其特征在于，所述初始等值模型参数的计算方法为：式中，I
c
为恒流源、Y
dfig
为对地导纳、I
add
为附加突变电流源；I
q0
为故障前双馈异步风力发电机在电网电压定向下输出的q轴电流；k为无功电流系数；s为故障前转差率；α、β为系数，其取值受电压影响；X
m
为双馈异步风力发电机的激磁电抗；X
s
为双馈异步风力发电机的定子电抗。4.根据权利要求3所述的一种基于简化等值模型的双馈风电场短路电流计算方法，其特征在于，所述等值模型电压分段值的计算方法为：式中，I
rmax
、I
gmax
为转子侧和网侧变流器的限幅；a为可调系数；I
d0
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郁家麟，徐杰，陈鼎，李春，钟其，钟伟东，冯健，吴湘源，车远宏，刘继文，孙栗，王晨，刘欣，陈凯，郑琦，陈磊，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司，
类型：发明
国别省市：