本發(fā)明涉及風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙饋風(fēng)電場(chǎng)短路電流模型的建立方法。

背景技術(shù)：

近年風(fēng)電在我國(guó)發(fā)展十分迅猛，其滲透率正逐年增高。然而由于風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)需依賴于電力電子設(shè)備，這造成了所接電網(wǎng)故障特性發(fā)生根本性改變，現(xiàn)有電網(wǎng)繼電保護(hù)正面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)，相關(guān)問題已引起了電力企業(yè)及相關(guān)科研院所廣泛關(guān)注。實(shí)質(zhì)上，風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)故障特性之所以發(fā)生根本性變化是由于：一是風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電機(jī)理不同于傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)，其故障特性與變流器的控制策略密切相關(guān)；二是變流器采用的控制策略多樣且控制參數(shù)不確定，再加上風(fēng)電場(chǎng)的精確數(shù)學(xué)模型階數(shù)很高，導(dǎo)致以傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)為代表的電壓源e串聯(lián)x∑的短路計(jì)算模型無法表征風(fēng)電場(chǎng)的故障特性，風(fēng)電場(chǎng)所接電網(wǎng)的繼電保護(hù)整定計(jì)算缺乏理論支撐。

風(fēng)電場(chǎng)的短路電流是場(chǎng)內(nèi)包含風(fēng)電機(jī)組、箱變、集電線路等元件在故障電壓下共同響應(yīng)的結(jié)果，而雙饋風(fēng)電機(jī)組通過定子繞組和網(wǎng)側(cè)變流器與電網(wǎng)相連，其短路電流與風(fēng)力發(fā)電機(jī)電氣參數(shù)和變流器的控制策略、控制參數(shù)有關(guān)。除風(fēng)電機(jī)組外，雙饋風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)復(fù)雜的無源網(wǎng)絡(luò)(集電線路、箱變、濾波器等組成)也會(huì)在故障電壓的激勵(lì)下產(chǎn)生暫態(tài)電流，整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的電磁暫態(tài)過程十分復(fù)雜，與同步機(jī)電源差異很大，如何準(zhǔn)確分析雙饋風(fēng)電場(chǎng)的電磁暫態(tài)過程，是建立合理的風(fēng)電場(chǎng)短路電流計(jì)算模型的核心基礎(chǔ)問題。

風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組眾多且無源網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜，采用現(xiàn)有技術(shù)逐一分析各風(fēng)電機(jī)組、無源網(wǎng)絡(luò)元件上的短路電流電磁暫態(tài)過程將十分繁瑣，且對(duì)于送出線路故障而言，也無需單獨(dú)對(duì)各臺(tái)風(fēng)電機(jī)的電流進(jìn)行分析計(jì)算。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種雙饋風(fēng)電場(chǎng)短路電流計(jì)算模型的建立方法，該方法能夠克服當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)短路電流計(jì)算模型存在的缺陷，滿足風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算的需求。

一種雙饋風(fēng)電場(chǎng)短路電流模型的建立方法，所述方法包括：

將電網(wǎng)故障下雙饋風(fēng)電場(chǎng)所提供的短路電流解耦為無源網(wǎng)絡(luò)和各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組群；

分別對(duì)兩者進(jìn)行等值處理，將所述無源網(wǎng)絡(luò)等值為頻率依賴模型，將所述各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組群等值為低頻動(dòng)態(tài)模型；

分析所述頻率依賴模型和低頻動(dòng)態(tài)模型對(duì)故障全時(shí)間周期內(nèi)雙饋風(fēng)電場(chǎng)短路電流變化特性帶來的影響，得到雙饋風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)短路電流的主要影響因素；

基于所述主要影響因素，推導(dǎo)并建立雙饋風(fēng)電場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)短路電流計(jì)算模型。

所述將所述無源網(wǎng)絡(luò)等值為頻率依賴模型的過程具體為：

將雙饋風(fēng)電機(jī)、網(wǎng)側(cè)變流器從所述無源網(wǎng)絡(luò)中斷開，將斷開處兩側(cè)網(wǎng)絡(luò)接地，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)電源置零；

然后在邊界節(jié)點(diǎn)a相加入一系列不同頻率電壓源，其余兩相接地，在所述邊界節(jié)點(diǎn)上分別測(cè)量不同頻率下的三相電壓與電流；

使用傅里葉變換提取與電壓源頻率相同的電壓、電流頻率分量，并計(jì)算從所述邊界節(jié)點(diǎn)的離散導(dǎo)納矩陣；

用矢量擬合法將其擬合為連續(xù)的有理函數(shù)，最終所得頻率依賴模型的表達(dá)式為：

其中，n是擬合的極點(diǎn)數(shù)；cn與an分別為留數(shù)和極點(diǎn)，以實(shí)數(shù)或成對(duì)的共軛復(fù)數(shù)形式出現(xiàn)；d、h為可選參數(shù)，均為實(shí)數(shù)。

所述低頻動(dòng)態(tài)模型的主電路部分是雙饋發(fā)電機(jī)和網(wǎng)側(cè)變流器，控制系統(tǒng)部分由測(cè)量環(huán)節(jié)、網(wǎng)側(cè)/機(jī)側(cè)變流器功率控制環(huán)節(jié)、網(wǎng)側(cè)/機(jī)側(cè)變流器電流控制環(huán)節(jié)組成；

其中，所述測(cè)量環(huán)節(jié)用于測(cè)量雙饋風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子和并網(wǎng)點(diǎn)的電壓和電流的瞬時(shí)值，并用采用鎖相環(huán)技術(shù)測(cè)得并網(wǎng)點(diǎn)的電壓相角；

所述網(wǎng)側(cè)/機(jī)側(cè)變流器功率控制環(huán)節(jié)根據(jù)功率參考值對(duì)網(wǎng)側(cè)/機(jī)側(cè)變流器的實(shí)際功率進(jìn)行控制，輸出電流控制環(huán)節(jié)的參考值；

所述網(wǎng)側(cè)/機(jī)側(cè)變流器電流控制環(huán)節(jié)根據(jù)電流參考值對(duì)網(wǎng)側(cè)/機(jī)側(cè)變流器的輸出電流進(jìn)行控制。

所述雙饋風(fēng)電場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)短路電流計(jì)算模型的推導(dǎo)過程為：

分別計(jì)算每臺(tái)雙饋風(fēng)電機(jī)的定子電流和網(wǎng)側(cè)變流器電流，得到單臺(tái)風(fēng)電機(jī)電流；

然后將所有風(fēng)電機(jī)電流相加，得到整個(gè)雙饋風(fēng)電場(chǎng)短路電流模型，具體表示為：

其中，上標(biāo)+、-表示正序、負(fù)序同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系；n是雙饋風(fēng)電機(jī)臺(tái)數(shù)；isd,j、isq,j為場(chǎng)內(nèi)第j臺(tái)雙饋風(fēng)電機(jī)的d、q軸定子電流值；igd,j、igq,j為場(chǎng)內(nèi)第j臺(tái)雙饋風(fēng)電機(jī)的d、q軸網(wǎng)側(cè)變流器電流值；tdq-abc為dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到abc靜止坐標(biāo)系的變換矩陣；iσ^abc為雙饋風(fēng)電場(chǎng)總電流。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，上述方法能夠克服當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)短路電流計(jì)算模型存在的缺陷，滿足風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算的需求。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供雙饋風(fēng)電場(chǎng)短路電流模型的建立方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供頻率依賴模型的建立示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的低頻動(dòng)態(tài)電流模型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4本發(fā)明實(shí)施例所提供正序q軸電流內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例所提供網(wǎng)側(cè)變流器電流內(nèi)環(huán)階躍響應(yīng)曲線示意圖；

圖6為本發(fā)明所舉實(shí)例實(shí)際電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明所舉實(shí)例雙饋風(fēng)電場(chǎng)等值模型驗(yàn)證曲線對(duì)比示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例所提供雙饋風(fēng)電場(chǎng)短路電流模型的建立方法流程示意圖，所述方法包括：

步驟1、將電網(wǎng)故障下雙饋風(fēng)電場(chǎng)所提供的短路電流解耦為無源網(wǎng)絡(luò)和各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組群；

步驟2：分別對(duì)兩者進(jìn)行等值處理，將所述無源網(wǎng)絡(luò)等值為頻率依賴模型，將所述各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組群等值為低頻動(dòng)態(tài)模型；

在該步驟中，頻率依賴模型是在寬頻范圍內(nèi)與化簡(jiǎn)前詳細(xì)網(wǎng)絡(luò)具有相同的頻率特性的導(dǎo)納矩陣，在風(fēng)電機(jī)組群中包含場(chǎng)內(nèi)主變、集電線路、濾波器、箱變等在內(nèi)的諸多無源器件，主要反映其在暫態(tài)期間高頻電氣量的變化特性，如圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例所提供頻率依賴模型的建立示意圖，上述將無源網(wǎng)絡(luò)等值為頻率依賴模型的過程具體為：

首先將雙饋風(fēng)電機(jī)、網(wǎng)側(cè)變流器從所述無源網(wǎng)絡(luò)中斷開，將斷開處兩側(cè)網(wǎng)絡(luò)接地，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)電源置零；

然后在邊界節(jié)點(diǎn)(主變低壓側(cè))a相加入一系列不同頻率電壓源，其余兩相接地，在邊界節(jié)點(diǎn)上分別測(cè)量不同頻率下的三相電壓與電流；

使用傅里葉變換提取與電壓源頻率相同的電壓、電流頻率分量，并計(jì)算從所述邊界節(jié)點(diǎn)的離散導(dǎo)納矩陣；

用矢量擬合法將其擬合為連續(xù)的有理函數(shù)，最終所得頻率依賴模型的表達(dá)式為：

其中，n是擬合的極點(diǎn)數(shù)；cn與an分別為留數(shù)和極點(diǎn)，以實(shí)數(shù)或成對(duì)的共軛復(fù)數(shù)形式出現(xiàn)；d、h為可選參數(shù)，均為實(shí)數(shù)。由頻域特性上的諧振峰數(shù)可確定n的下限，再通過矢量擬合能夠確定an、cn、h、d參數(shù)。

具體實(shí)現(xiàn)中，將擬合所得自導(dǎo)納、互導(dǎo)納有理函數(shù)構(gòu)成的三相頻率依賴導(dǎo)納矩陣分解為正序、負(fù)序分量，根據(jù)序?qū)Ъ{的極點(diǎn)來分析無源網(wǎng)絡(luò)電流的衰減特性。下表1是典型雙饋風(fēng)電場(chǎng)無源網(wǎng)絡(luò)序?qū)Ъ{的極點(diǎn)，從中可見，高頻分量(529hz)經(jīng)一周波左右衰減完畢，直流分量衰減較快。

表1典型雙饋風(fēng)電場(chǎng)無源網(wǎng)絡(luò)序?qū)Ъ{極點(diǎn)和頻率依賴模型電流衰減情況

暫態(tài)過程結(jié)束后，無源網(wǎng)絡(luò)電流進(jìn)入穩(wěn)態(tài)階段。此時(shí)，故障電壓中主要為工頻分量，在工頻電壓激勵(lì)下，無源網(wǎng)絡(luò)上流過工頻電流。從導(dǎo)納的頻率特性上，得到50hz處正、負(fù)序?qū)Ъ{的相量為y1＝y(tǒng)2＝6.18e^-06+7.34e^-04isi，數(shù)量級(jí)非常小。因此，故障期間，無源網(wǎng)絡(luò)上只流過較小工頻穩(wěn)態(tài)電流，將遠(yuǎn)小于風(fēng)電機(jī)所提供的短路電流。

由此可見，該頻率依賴模型的特征為：提供的暫態(tài)短路電流較快衰減，穩(wěn)態(tài)短路電流遠(yuǎn)小于風(fēng)電機(jī)組提供短路電流。

進(jìn)一步的，所述低頻動(dòng)態(tài)模型的主電路部分是雙饋發(fā)電機(jī)和網(wǎng)側(cè)變流器，控制系統(tǒng)部分由測(cè)量環(huán)節(jié)、網(wǎng)側(cè)/機(jī)側(cè)變流器功率控制環(huán)節(jié)、網(wǎng)側(cè)/機(jī)側(cè)變流器電流控制環(huán)節(jié)組成，如圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例所提供的低頻動(dòng)態(tài)電流模型的結(jié)構(gòu)示意圖：

其中，所述測(cè)量環(huán)節(jié)用于測(cè)量雙饋風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子和并網(wǎng)點(diǎn)的電壓和電流的瞬時(shí)值，并用采用鎖相環(huán)技術(shù)測(cè)得并網(wǎng)點(diǎn)的電壓相角；

所述網(wǎng)側(cè)/機(jī)側(cè)變流器功率控制環(huán)節(jié)根據(jù)功率參考值對(duì)網(wǎng)側(cè)/機(jī)側(cè)變流器的實(shí)際功率進(jìn)行控制，輸出電流控制環(huán)節(jié)的參考值；

所述網(wǎng)側(cè)/機(jī)側(cè)變流器電流控制環(huán)節(jié)根據(jù)電流參考值對(duì)網(wǎng)側(cè)/機(jī)側(cè)變流器的輸出電流進(jìn)行控制。上述網(wǎng)側(cè)變流器和定子繞組的輸出電流由電流控制環(huán)節(jié)決定且受限幅器限制。

下面以具體的實(shí)例對(duì)上述低頻動(dòng)態(tài)模型的推導(dǎo)進(jìn)行說明：

在故障期間，雙饋風(fēng)電機(jī)的定子繞組與網(wǎng)側(cè)變流器都輸出短路電流，這里針對(duì)采取“控制正序電流，消除負(fù)序電流”的網(wǎng)側(cè)、機(jī)側(cè)變流器，推導(dǎo)定子繞組和網(wǎng)側(cè)變流器的短路電流。

1)發(fā)電機(jī)定子繞組短路電流變化特性分析

dq坐標(biāo)系下雙饋風(fēng)電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電壓方程和磁鏈的空間矢量方程：

ψsdq＝lsisdq+lmirdq(4)

ψrdq＝lmisdq+lrirdq(5)

式中,usdq、urdq為定、轉(zhuǎn)子電壓；ψsdq、ψrdq為定、轉(zhuǎn)子磁鏈；isdq、irdq為定、轉(zhuǎn)子電流；rr、rs為定、轉(zhuǎn)子電阻；ls、lr、lm分別為定、轉(zhuǎn)子自感和互感。

故障期間，雙饋風(fēng)電機(jī)采用定子磁鏈補(bǔ)償和電流前饋解耦技術(shù)，消除磁鏈突變和電流耦合帶來的干擾，達(dá)到最好的控制效果，于是式(3)變換為：

對(duì)式(2)、式(6)實(shí)施拉氏變換，將定、轉(zhuǎn)子磁鏈用定、轉(zhuǎn)子電流表示，寫為矩陣形式：

式(7)的特征方程為：

式(8)的特征根為：

其中：

式(7)的特征根決定了雙饋風(fēng)電機(jī)定子電流自由分量的衰減特性。

代入具體參數(shù)后，各自由分量衰減時(shí)間、頻率如下表2所示。由表2可見，控制系統(tǒng)參數(shù)與風(fēng)電機(jī)參數(shù)的互相耦合之下，短路電流中包含接近工頻的頻率分量和接近直流的頻率分量。

表2雙饋風(fēng)電機(jī)定子短路電流特征根

故障穩(wěn)態(tài)期間，定子磁鏈自由分量衰減完畢，轉(zhuǎn)子電流穩(wěn)定于參考值，即式(2)中磁鏈微分項(xiàng)為0，且irdq＝i^*rdq。因此，由式(2)、式(4)可解得定子電流：

2)網(wǎng)側(cè)變流器短路電流變化特性分析

由于采用抑制負(fù)序電流的控制策略，無論正常運(yùn)行還是故障期間，負(fù)序電流參考值一直為0。故障期間，雙pi電流內(nèi)環(huán)中僅正序電流內(nèi)環(huán)的參考值改變，因此通過研究正序電流內(nèi)環(huán)的時(shí)域特性來考察其對(duì)短路電流暫態(tài)過程的影響。

如圖4所示本發(fā)明實(shí)施例所提供正序q軸電流內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖，圖4中：kip+kii/s為電流內(nèi)環(huán)pi控制的傳遞函數(shù)，kip、kii分別為比例環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)系數(shù)；kpwm/(tpwm/s+1)為變流器的傳遞函數(shù)，kpwm為變流器增益，tpwm為慣性時(shí)間常數(shù)；1/(ls+r)為機(jī)端濾波電路的傳遞函數(shù)，l、r分別為機(jī)端與外網(wǎng)相連的電感和電阻。

根據(jù)網(wǎng)側(cè)變流器電流內(nèi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)，寫出開環(huán)傳遞函數(shù)：

代入具體控制參數(shù)(標(biāo)幺)：kip＝0.8196、kii＝0.6006、kpwm＝3.17、tpwm＝0.1496、l＝0.3964、r＝0.009469，如圖5所示為本發(fā)明實(shí)施例所提供網(wǎng)側(cè)變流器電流內(nèi)環(huán)階躍響應(yīng)曲線示意圖，由圖5可見：電流內(nèi)環(huán)的單位階躍響應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)間為17ms左右。這表明故障后參考值階躍突變的情況下，正序電流內(nèi)環(huán)能在一個(gè)周波內(nèi)將正序電流控制到參考值，之后電流進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。

故障穩(wěn)態(tài)期間，忽略變流器損耗，則從機(jī)側(cè)變流器輸入(或輸出)的有功功率等于從網(wǎng)側(cè)變流器輸出(或輸入)的有功功率，再考慮兩變流器均用d軸電壓定向，可得變流器有功平衡方程：

其中，pgsc和prsc分別為網(wǎng)側(cè)、機(jī)側(cè)變流器輸出功率；ugdq和igdq分別為網(wǎng)側(cè)變流器交流側(cè)dq軸電壓和電流；ugd和igd分別為網(wǎng)側(cè)變流器交流側(cè)d軸電壓、電流；urdq和irdq分別為機(jī)側(cè)變流器交流側(cè)dq軸電壓和電流；urd和ird分別為機(jī)側(cè)變流器交流側(cè)d軸電壓、電流；re(*)為取實(shí)部運(yùn)算，為取共軛運(yùn)算。

網(wǎng)側(cè)變流器采用恒功率因數(shù)控制時(shí)，有igq＝0。網(wǎng)側(cè)變流器輸出電流為：

式(13)中，ugd近似取為機(jī)端電壓usd。urd則可以根據(jù)式(3)求取。考慮穩(wěn)態(tài)期間，式(3)中微分項(xiàng)為0，并將式(5)代入式(3)。

urdq＝lsisdq+(jωslm+rr)irdq(14)

式(14)中，irdq可用轉(zhuǎn)子電流參考值i^*rdq代替；isdq即正序電流穩(wěn)態(tài)分量，已在前文中給出計(jì)算方法。因此，網(wǎng)側(cè)變流器正序穩(wěn)態(tài)短路電流為：

步驟3：分析所述頻率依賴模型和低頻動(dòng)態(tài)模型對(duì)故障全時(shí)間周期內(nèi)雙饋風(fēng)電場(chǎng)短路電流變化特性帶來的影響，得到雙饋風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)短路電流的主要影響因素；

在該步驟中，結(jié)合步驟2中對(duì)頻率依賴模型和低頻動(dòng)態(tài)模型的分析，可以得到雙饋風(fēng)電場(chǎng)短路電流電磁暫態(tài)過程的時(shí)間尺度：若考慮近直流分量，整個(gè)故障暫態(tài)過程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)130～140ms；網(wǎng)側(cè)變流器的短路電流暫態(tài)時(shí)間最短(15～25ms)，其次是高頻分量(20～30ms)，近工頻分量于30～40ms后衰減完畢，近直流分量衰減較慢(130～140ms)。風(fēng)電機(jī)短路電流中，直流分量衰減時(shí)間長(zhǎng)是因?yàn)殡娏鲀?nèi)環(huán)只針對(duì)(近)工頻量的快速控制而設(shè)置，無法快速有效地控制直流分量。故障后，雙饋風(fēng)電場(chǎng)的暫態(tài)電流不但與磁鏈初值有關(guān)，還由控制參數(shù)決定，暫態(tài)電流變化特性復(fù)雜多變，無法獲取解析表達(dá)式，故本發(fā)明實(shí)施例主要分析故障穩(wěn)態(tài)期間雙饋風(fēng)電場(chǎng)的短路電流計(jì)算模型，即以公式10、15來獲得雙饋風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)態(tài)短路電流的主要影響因素。

步驟4：基于所述主要影響因素，推導(dǎo)并建立雙饋風(fēng)電場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)短路電流計(jì)算模型。

在該步驟中，所述雙饋風(fēng)電場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)短路電流計(jì)算模型的推導(dǎo)過程為：

分別計(jì)算每臺(tái)雙饋風(fēng)電機(jī)的定子電流和網(wǎng)側(cè)變流器電流，得到單臺(tái)風(fēng)電機(jī)電流；

然后將所有風(fēng)電機(jī)電流相加，得到整個(gè)雙饋風(fēng)電場(chǎng)短路電流模型。

具體來說，首先在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，根據(jù)式(10)計(jì)算場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)雙饋風(fēng)電機(jī)定子繞組向電網(wǎng)輸出的短路電流dq軸分量；

然后在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，根據(jù)式(15)計(jì)算場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)雙饋風(fēng)電機(jī)網(wǎng)側(cè)變流器提供的短路電流的dq軸分量；

再將上述定子繞組短路電流和網(wǎng)側(cè)變流器短路電流從dq軸同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到三相靜止坐標(biāo)系上之后相加；

按照上述步驟計(jì)算場(chǎng)內(nèi)每臺(tái)雙饋風(fēng)電機(jī)的短路電流后，將所有風(fēng)電機(jī)的短路電流相加，從而得到整個(gè)雙饋風(fēng)電場(chǎng)短路電流模型，該模型具體表示為：

其中，上標(biāo)+、-表示正序、負(fù)序同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系；n是雙饋風(fēng)電機(jī)臺(tái)數(shù)；isd,j、isq,j為場(chǎng)內(nèi)第j臺(tái)雙饋風(fēng)電機(jī)的d、q軸定子電流值；igd,j、igq,j為場(chǎng)內(nèi)第j臺(tái)雙饋風(fēng)電機(jī)的d、q軸網(wǎng)側(cè)變流器電流值；tdq-abc為dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到abc靜止坐標(biāo)系的變換矩陣；iσ^abc為雙饋風(fēng)電場(chǎng)總電流。

上述式(16)中，isd,j、isq,j、igd,j、igq,j可由式(10)、式(15)求得，且與控制參數(shù)無關(guān)。在實(shí)際應(yīng)用短路電流計(jì)算模型時(shí)，用傅里葉算法濾除直流分量，僅提取(近)工頻分量。因此，可以認(rèn)為雙饋風(fēng)電場(chǎng)短路電流在故障后30～40ms內(nèi)就到達(dá)穩(wěn)態(tài)階段，此時(shí)用前述所提計(jì)算公式不會(huì)造成太大誤差。

下面再結(jié)合具體的算例對(duì)上述模型的效果進(jìn)行驗(yàn)證：

如圖6所示為本發(fā)明所舉實(shí)例實(shí)際電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示：某地區(qū)電網(wǎng)中，包含來福風(fēng)電場(chǎng)和大崗子風(fēng)電場(chǎng)。其中，大崗子風(fēng)電場(chǎng)中含160臺(tái)1.5mw雙饋風(fēng)電機(jī)組，分為8條匯集線路接入電網(wǎng)，每條匯集線路長(zhǎng)度10km，其上接有20臺(tái)風(fēng)電機(jī)。在福大線上距大安變0.28km處發(fā)生b相瞬時(shí)接地故障，故障持續(xù)時(shí)間約60ms，故障前才字鄉(xiāng)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)出有功功率105.91mw，無功功率-17.33mvar。

用本發(fā)明實(shí)施例所述方法對(duì)大崗子風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行等值，并設(shè)置故障，測(cè)得風(fēng)電場(chǎng)主變高壓側(cè)電流，與故障錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如圖7所示為本發(fā)明所舉實(shí)例雙饋風(fēng)電場(chǎng)等值模型驗(yàn)證曲線對(duì)比示意圖，由圖可知：等值模型與故障錄波數(shù)據(jù)吻合，證明了等值方法的準(zhǔn)確性。

接下來，驗(yàn)證雙饋風(fēng)電場(chǎng)短路電流模型，同樣采用圖6所示風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)，設(shè)置故障前風(fēng)速為額定風(fēng)速，在主變高壓側(cè)(送出線首端)分別設(shè)置三相接地故障、c相接地故障、ac相接地故障、ac相間故障。接地電阻5ω，相間電阻1ω。用傅里葉算法提取仿真數(shù)據(jù)中穩(wěn)態(tài)短路電流的正序分量，用式(16)計(jì)算短路電流，仿真、計(jì)算值結(jié)果見表3～表6所示：

表3對(duì)稱接地故障時(shí)低穿策略下雙饋風(fēng)電場(chǎng)短路電流

表4c相接地故障時(shí)低穿策略下雙饋風(fēng)電場(chǎng)短路電流

表5ac相接地故障時(shí)低穿策略下雙饋風(fēng)電場(chǎng)短路電流

表6ac相間故障時(shí)低穿策略下雙饋風(fēng)電場(chǎng)短路電流

從以上各表中可以看出，在考慮網(wǎng)側(cè)變流器(gsc)提供的短路電流時(shí)，短路電流的計(jì)算值和仿真值之間的幅值誤差都小于5％，相角也基本接近；不考慮網(wǎng)側(cè)變流器提供的短路電流時(shí)，電流幅值誤差達(dá)10～20％，其相角誤差也很大。這充分說明計(jì)及網(wǎng)側(cè)變流器提供短路電流的重要性。

上述算例充分證明，本發(fā)明實(shí)施例所述的建立方法能夠有效適用于故障穩(wěn)態(tài)期間的電流的計(jì)算，解決了目前利用對(duì)大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)短路電流電流計(jì)算模型不合理、計(jì)算量復(fù)雜、計(jì)算量大、所需參數(shù)多等問題，并保證了雙饋風(fēng)電場(chǎng)短路電流計(jì)算的精度，這為含大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)繼電保護(hù)的整定計(jì)算奠定了理論基礎(chǔ)。

另外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)例中全部或部分流程，是可以通過計(jì)算機(jī)程序來完成，所述程序可以存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，所屬程序在執(zhí)行時(shí)，可包括上述各方法的流程。其中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)可以為光盤、u盤、移動(dòng)硬盤等。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。