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》

1 D F I G 短路电流运算曲面法基本原理 在复杂电力系统中保留常规发电机、 D F I G 点 和故障点, 经过网络化简, 可得图1( a ) 的以短路点 为中心的双电源网络[

1 5 ] .其中 Zk , Zs 和Zf 分别 为DFIG侧、 系统侧和故障点的等值阻抗;

Es 为常 规发电机电动势.将星形网络进一步简化成三角形 网络, 还可得图1( b) 的辐射形网络, Zs k , Zs f 和Zk f 为三角形网络中不同节点间的转移阻抗, 与图1( a ) 各阻抗关系为: Zl m =Zl +Zm + Zl Zm Zn (

1 ) 式中: ( l, m, n) 取( s, k, f) , ( s, f, k) 和( k, f, s) 三 种组合分别对应Zs k , Zs f 和Zk f .

9 4 第3 9卷第1 8期2015年9月2 5日Vol.39N o .

1 8S e p t .

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1 5 D O I :

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6 图1 D F I G 短路计算等值电路 F i g .

1 E q u i v a l e n t c i r c u i t so fD F I Gs h o r t c i r c u i t c a l c u l a t i o n 利用常规发电机不同时刻电源短路电流与转移 阻抗的运算曲线, 再将系统简化成辐射形网络, 可按 不同时刻和电源对故障点转移阻抗 Zs f , 查曲线得 到常规电源短路电流.对图1( b ) 的DFIG, 不仅经 由转移阻抗Zk f 与故障点相连, 还通过Zs k 与常规电 源连接, 故障后常规电源对 D F I G 起到电压支撑作 用, 而故障后 D F I G 电压变化又改变其注入短路电 流.将DFIG接入点k 以外系统 进行戴维南等值(图1 ( c ) ) , 其中 Zj s和Uo c为计算阻抗( 对于高压电 网可忽略电阻即为计算电抗) 和开路电压.故障前 Zj s=Zk +Zs 和Uo c=Es, 当节点f 发生故障后, 由图1可得: Zj s =Zk + Zs Zf Zs +Zf = Zs k Zk f Zs k +Zk f Uo c = Zf Zs +Zf Es = Zk f Zs k +Zk f Es ì ? í ? ? ? ? ? (

2 ) 当电源间的转移阻抗 Zs k 很大时, 图1( c ) 等值 电路的开路电压Uo c接近于0, 此时可忽略 D F I G 与 常规电源的耦合关系, 仅利用 D F I G 短路电流与其 对故障点转移阻抗 Zk f 的运算曲线可计算 短路电流.但实际 中常规电源与DFIG的耦合往往较强(Zs k 较小) , 故障后戴维南等值的开路电压Uo c不为 0, 且随着Zs k 减小逐渐接近Es.因此, 对DFIG短路电流进行工程计算时, 可将短路电流运算曲线法 扩展, 预先 得到其短路电流与图 1( b) 中转移阻抗Zk f , Zs k 和常规电源电势Es 的关系.为减少 D F I G 短路电流的关联变量, 采用图1( c ) 的等值电路, 制定DFIG短路电流周期分量与计算阻抗Zj s、 开路电 压Uo c 的运算曲面, 形成DFIG短路电流运算曲面法. 设m1 台常规发电机和 m2 台DFIG安装在电 网中不同节点, 节点f 发生短路故障, 如图2所示. 图2 D F I G 短路电流运算曲面法示意图 F i g .

2 S c h e m a t i cd i a g r a mf o rD F I Gs h o r t c i r c u i t c u r r e n t c a l c u l a t i o nb a s e do n p r e G c o m p u t e ds u r f a c e 节点1至m1 为常规发电机接入点, 节点 m1+ 1至m1 +m2 为DFIG接入点, 图2( b) 仅给出节点k接入 D F I G.由故障分量网络的节点阻抗矩阵, 计算所有电源节点与故障点、 常规电源与 D F I G 接 入点的转移阻抗z i j ′为: z i j ′= Zj j Zi j z i (

3 ) 式中: j 为故障节点或 D F I G 接入点;

Zj j 和Zi j 分别 为图2 ( a ) 故障分量网络节点阻抗矩阵的自阻抗和 互阻抗;

z i 为电源至接入点i的等值阻抗. 不考虑 D F I G 间相互影响时, 可得图2( b) 第k 台DFIG与故 障点、 常规电源点的转移阻抗网络. 为便于计算第k 台DFIG短路电流, 合并常规电源 节点1至m1 , 得到图1( b) 的3节点简化网络.则图1 ( b ) 中阻抗Zk f = z k f ′, 其余阻抗为: Zs f =