PDF《计及低电压穿越的双馈感应发电机三相短路运算曲面法》

h t t p : / / ww w.

a e p s G i n f o . c o m 计及低电压穿越的双馈感应发电机三相短路运算曲面法 王强钢1,

2 ,周念成1 ,李喜兰2 ,谢光莉1 ( 1. 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室( 重庆大学) ,重庆市

4 0

0 0

4 4;

2. 国网福建省电力有限公司电力经济技术研究院,福建省福州市

3 5

0 0

1 2 ) 摘要:分析了常规电源对双馈感应发电机( D F I G) 的电压支撑作用, 将DFIG接入点以外的系统进 行戴维南等值, 利用 D F I G 短路电流周期分量与计算电抗、 开路电压的关系曲面, 提出了 D F I G 接 入电网的短路电流运算曲面法.针对撬棒投入和未投入时 D F I G 的暂态特性差异, 以转子电流峰 值为撬棒投入的判据, 分析撬棒动作与故障后 D F I G 端电压关系;

考虑转子励磁控制和撬棒动作延 时, 推导了 D F I G 三相短路电流计算式;

制定不同时刻 D F I G 三相短路电流与计算电抗、 开路电压 运算曲面, 给出计及低电 压穿越的 D F I G 短路运算曲面法计算步骤, 通过仿真验证该方法的正确性. 关键词:短路电流;

双馈感应发电机;

低电压穿越;

运算曲面 收稿日期:

2 0

1 4 G

1 1 G

2 4;

修回日期:

2 0

1 5 G

0 2 G

0 4. 国家自然科学基金资助项目(

5 1

2 7

7 1

8 4 ) ;

国家高技术研究发 展计划(

8 6 3计划) 资助项目(

2 0

1 1 AA

0 5 A

1 0

7 ) .

0 引言 与定速感应发电机无外加励磁不同, 双馈感应 发电机( D F I G) 利用变流器调节转子励磁, 实现机组 功率控制[

1 ] .这使得机组注入的短路电流与控制关 系密切, 特别是为满足低电压穿越( L V R T) 要求引 入的控制 和保护更复杂, 对短路电流影响更加显著[

2 G 5] .因此, 需深入 研究LVRT中DFIG动态特性及其短路电流计算方法. 电网故障中 D F I G 转子励磁和保护需根据电网 故障条件动态调整, 将使机组的短路电流呈现多态 的变 化特征[

6 ] .文献[7G8] 推导给定电压跌落下DFIG短路电流解析式, 但未考虑转子励磁的影响. 远端 故障时转子侧变流器将调节DFIG出力, 文献[ 2,

9 ] 分析转子励磁作用下机组的暂态响应, 但没 有考虑 L V R T 中DFIG需运行于降低功率的补偿 模式, 同时还需向电网提供无功支持[

1 ] .近端故障 时DFIG撬棒保护将投入, 文献[

1 0 G

1 1] 推导了撬棒 动作后 D F I G 短路电流计算式, 但未计及撬棒动作 延时对短路电流的影响;

文献[

1 2] 推导撬棒动作前 后两个阶段的短路电流计算式, 但未给出动作前转 子励磁调节, 如何改变撬棒动作后的短路电流初始 条件.利用分布式发电短路计算模型与网络方程交 互迭代[ 4,

1 3] , 能够得到准确的短路计算结果, 但由于 耦合变量多且迭代计算量大, 不能满足工程计算要 求.现有国内工程实用算法是运算曲线法, 国外工 程实用算法是计算系数法, 主要针对同步发电机和 感应 电动机, 未给出DFIG短路实用计算处理方法[

1 4] .文献[

1 5] 分析 D F I G 短路电流随电抗变化 的运算曲线, 但其短路电流不仅与电抗有关, 还由故 障后常 规电源的电压支撑决定[

2 ] . 这直接影响DFIG撬棒保护的投切, 而撬棒投入前后的机组短 路电流具有显著差异.本文研究 D F I G 撬棒动作与 故障后端 电压的关系, 推导撬棒未投入和投入时DFIG短路电流的计算式, 结合两种情况的短路电 流周期分量计算和撬棒动作判断, 制定完整的DFIG短路电流周期分量与计算电抗、 开路电压的 运算曲面, 提出计及 L V R T 控制和保护的 D F I G 三 相短路运算曲面法.