双馈感应发电机接入电网的三相短路电流峰值评估

短路电流计算是电网规划和保护的基础,文中将双馈感应发电机(DFIG)定子磁链强制分量归算至定子侧,将定子磁链直流分量归算至转子侧,形成静态等值电路,分析转子感应磁链随转速的变化规律,研究转子电阻对故障时定子磁链直流分量动态衰减及其与转子绕组感应过程的影响,推导电网三相短路时DFIG定子短路电流解析式。比较了近端和远端故障时不同撬棒电阻对应定子短路电流特性,提出了DFIG接入电网的三相短路电流峰值评估方法。该方法能有效计算DFIG机端、馈线上下游和其他馈线故障时的三相短路电流峰值序列,采用MATLAB/Simulink软件仿真验证了所提出方法的正确性。     

感应发电机接入配电网的短路计算序分量模型及算法

分布式发电大规模接入电网将改变潮流和短路电流的分布。利用感应发电机(induction generator,IG)正负序静态等值电路,研究电网不对称故障时定转子磁链序分量相关系数,并结合故障过程中IG暂态磁链特性和转差,建立IG短路计算的序分量电流源模型。比较计及转差前后和不同接入容量时多感应发电机(induction generators,IGs)端电压和短路电流响应,揭示出IGs短路电流与电网节点电压的耦合关系。推导电网故障瞬间IG暂态等值电势,提出计及转差变化的多IGs配电网短路电流的对称分量迭代算法。采用PSCAD/EMTDC仿真软件中IG的5阶动态模型,仿真验证了所提方法的正确性。     

感应发电机接入配网对闪变衰减效应的分析及计算

感应发电机(induction generator,IG)接入配网时,不同频率的电网电压波动将使IG表现出动态变化的阻抗特性。首先分析IG接入配网对电压闪变的动态响应,定义IG电压波动衰减系数;重点比较柴油、风力等不同传动轴系对IG电压闪变衰减效应的影响,建立采用两质量块轴系的IG机组线性化模型,提出IG动态阻抗和电压波动衰减系数解析算法。利用Matlab/Simulink软件中IG的详细动态模型验证了本文提出方法的正确性,并分析了感应发电机闪变衰减效应的轴系参数灵敏度。     

双馈风力发电机三相短路电流分析

为了研究双馈风力发电机组的低电压穿越控制问题,分析了双馈风力发电机定子端三相短路时短路电流的产生机理,给出了双馈风力发电机在空载同步转速条件下的定转子短路电流的近似解析表达式.在此基础上,根据双馈风力发电机内部的电磁关系,分析了发电机故障前不同转速、输出有功功率及无功功率等运行状态对双馈发电机短路电流的影响.在理论分析的基础上,建立了3 MW双馈风力发电机的模型,对发电机定子端三相短路故障状态进行了仿真研究.仿真结果表明:通过定转子短路电流的近似解析表达式和发电机故障前的初始状态可以有效对双馈发电机短路电流进行定性分析,为进一步研究双馈风力发电机的低电压穿越能力提供了理论依据.     

发电机的失零短路电流

在考虑了故障点的大气电弧电阻的条件下,对发电机端部三相同时短路电流进行了计算,得出了这时的短路电流将比不考虑大气电弧电阻所算得的失零时间要短得多。     

双馈风力发电机机端三相短路电流分析

为研究双馈风力发电机的低电压穿越问题以及风电场的继电保护问题,分析了双馈风力发电机在空载同步转速下机端发生三相短路时定、转子短路电流的近似表达式.在此基础上,从双馈风力发电机内部的电磁关系出发,分析了电压跌落程度、无功功率、转速等运行状态对双馈发电机短路电流的影响,并以0.85 MW双馈风力发电机直接接入电网为例进行仿真研究,其结果验证了双馈机机端发生三相短路时定、转子电流的暂态特性,由此也为研究双馈机低电压穿越能力及风电场继电保护问题提供了理论依据.     

三相感应调压器的短路分析

对三相感应调压器的短路状态作了简要分析，对主要参量电压、电流、阻抗等进行了定量分析，并绘制了曲线与相量图，提出了对该种调压器进行温升试验的方法。     

计及低电压穿越的双馈感应发电机三相短路运算曲面法

分析了常规电源对双馈感应发电机(DFIG)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DFIG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DFIG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DFIG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DFIG端电压关系;考虑转子励磁控制和撬棒动作延时,推导了DFIG三相短路电流计算式;制定不同时刻DFIG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DFIG短路运算曲面法计算步骤,通过仿真验证该方法的正确性。     

双馈感应发电机三相短路电流解析计算模型

电网电压跌落在双馈感应发电机(DFIG)定、转子绕组中激发的电磁暂态过程是影响DFIG和电网安全的重要因素,因此,定量分析电压跌落后DFIG的电磁暂态过程具有重要意义.以DFIG电压完全跌落后的物理过程分析为基础,研究了DFIG在三相短路后的磁链初值平衡电路、电流频率特性以及定、转子电流中各频率成分之间的依存关系.根据...     

阻尼绕组对同步发电机三相短路电流的影响

为深入研究阻尼绕组对同步发电机三相短路电流的影响,从磁势与电流关系的角度分析了同步发电机突然三相短路的物理过程,以及阻尼绕组对短路电流的影响机理.基于MATLAB/Simulink搭建了有无阻尼绕组同步发电机机端突然三相短路的仿真模型,并对定/转子短路电流的各个分量进行了仿真研究.仿真实验结果表明,阻尼绕组改变了暂态磁通对应的磁路,增大了定子短路电流,减小了转子短路电流,加速了能量的衰减.     

数据驱动的含IIDG配电网短路电流计算多输出模型

“双碳”目标下大量逆变型分布式电源(IIDG)接入配电网,使基于机理建模的配电网短路电流计算中,计算速度与准确性间的矛盾日益突出。数据驱动建模方法已被证实能有效解决两者间的矛盾,但采用单输出模型难以满足实际应用中要输出多个计算点的需求,容易产生模型数量问题。针对上述问题,提出了配电网短路电流多输出回归计算模型与计算方法。对问题转化与算法适应这2类多输出模型进行了分析对比,提出基于多目标回归模型融合方法、回归链方法等问题转化方法以及神经网络多输出方法,适合解决含IIDG配电网短路电流计算问题。分析了输入特征选择、性能评价指标、计算流程以及超参数寻优方法等关键问题。算例表明多输出模型能同时满足计算准确性和计算速度要求,性能强于单输出模型,且避免了模型数量问题。     

机理与数据融合驱动的含IIDG配电网短路电流计算方法

目前含逆变器型分布式电源(IIDG)的配电网短路电流计算主要采用物理建模方法,在IIDG高渗透情况下其在计算速度、准确性、通用性等方面存在不足。因此提出一种机理与数据融合驱动的适用于含IIDG和IIDG高渗透下配电网的短路电流计算方法。为与数据驱动建模的计算方法进行对比,在对含IIDG的配电网进行特征分析的基础上,提出了反映短路电流的2种特征组合方式:一种使用蕴含机理的特征,即将不接入IIDG时配电网的短路电流作为关键特征,另一种则使用配电网特征。通过运行MATLAB/Simulink上搭建的仿真模型自动积累样本集合,使用机器学习中的集成方法(包括随机森林、极限随机树、XGBoost、LightGBM)进行2种特征下的模型训练。在IEEE 34节点系统上验证了集成方法建模的可行性和有效性,同时对比了不同集成方法以及不同特征组合方式的计算误差,结果表明,各集成学习方法均能够准确地进行短路电流计算,机理与数据融合的驱动方法在机理未失效情况下,比单纯的数据驱动模型计算更准确。与物理建模方法的对比结果也验证了所提方法的准确性和快速性。     

基于故障等值网络的双馈风电机组三相短路电流计算方法研究

目前关于双馈风电机组短路电流的研究主要基于传统磁链分析方法。提出一种计算双馈风电机组定转子三相短路电流的新方法。首先将发生三相对称短路的故障网络分解为无故障网络和故障附加网络,在此基础上,考虑机端电压相位跳变以及转子侧变流器调控的影响,从功能解耦的角度出发,进一步将故障附加网络分解为定子侧故障附加网络和转子侧故障附加网络。然后利用Laplace变换方法计算两组故障附加网络下的定转子短路电流增量,并推导全电流解析式。仿真及动模实验结果均验证了定转子短路电流表达式的正确性,对于含双馈风电机组的电力系统短路电流计算和继电保护整定意义重大。     

双馈风机三相短路电流特性分析

双馈风机(DFIG)短路电流特性与传统电机相比存在显著差异。根据机端电压的跌落程度,分析了计及Crowbar保护动作和计及RSC控制两种情况下DFIG的短路电流特性。针对撬棒(Crowbar)保护动作后转子磁链的频率含量以及定、转子电流的解析表达式并未完全统一的问题,建立了DFIG数学模型,分析Crowbar保护动作后DFIG定、转子磁链的暂态过程。在此基础上采用拉氏和反拉氏变换法推导了转子磁链的表达式,通过数学解析的方法得到了计及Crowbar保护动作的DFIG定、转子电流计算表达式。同时根据DFIG数学模型和转子侧变流器(RSC)控制模型,采用解微分方程法详细地推导了计及RSC控制的双馈风机定、转子短路电流的表达式。最后在Matlab/Simulink平台上建立DFIG电磁暂态仿真模型。仿真验证计及Crowbar保护和计及RSC控制两种情况下DFIG短路电流表达式的正确性,进而分析了电压跌落程度、Crowbar阻值以及PI控制参数对短路电流的影响。     

基于双馈风电场的三相短路电流计算及保护方法

新能源发电技术在电力系统中逐渐占据越来越大的比重。为了实现电力系统安全运行的稳定性,需要了解系统故障的影响,根据双馈风力发电机的撬棒动作情况以及相关暂态特性完成短路电流计算。通过建立双馈风力发电机模型,并根据双馈风力发电机在三相短路故障期间投入的撬棒保护,对风机内在机理的动态变化进行分析,精确计算定转子磁链在故障期间的变化情况,从而得到撬棒动作时的新三相短路电流计算方法。最后通过PSCAD/EMTDC 进行仿真验证,并利用Matlab检验计算方法的精确度。同时根据风场的低电压穿越能力与电流保护装置的特性,提出一种针对双馈风电场的低电压穿越保护方案。该方案根据低电压穿越能力的电压变化要求以及短路电流的大小协作完成对线路的保护,以便清除故障后风场电压可以及时恢复并且保持并网运行,且在一定程度上可应对低电压穿越能力的延时问题。     

特殊短路故障对发电机设计标准的影响

近年来国内发生了2次发电机内部特殊故障，使发电机定子线圈承受大大超过IEC设计标准的故障电流和机械应力，需研究分析。根据IEC标准34—3，发电机的设计应该在1．05p.u．额定电压下，出口发生三相短路时，不会造成损坏。但这种特殊故障不仅曾造成发电机定子严重损坏，而且发生的机率比三相短路大，所以需要定量分析并建立针对特殊短路故障的保护发电机的准则。希望对发电机设计标准进行补充，使得发电机定子在合理条件下能承受或设计上尽量避免这种特殊短路故障。     

电压跌落时感应电动机反馈电流计算及转速影响研究

大容量感应电动机会影响工业配网的短路电流水平,准确计算其反馈电流对系统保护配置及全网短路电流计算具有重要作用。电压跌落时电动机转速变化会影响电动机的反馈电流,不考虑转速变化可能会导致反馈电流计算结果不准确,影响保护的正确动作。利用感应电动机静态等值电路和复常系数线性微分方程组解法求解定转子磁链正负序强制分量和自由分量,进而得到电压跌落时计及转速变化的感应电动机反馈电流计算方法,并进一步探讨了转速对磁链和反馈电流各分量的影响。采用PSCAD/EMTDC仿真软件中感应电动机的5阶动态模型仿真验证了该分析的正确性。     

双馈风力发电系统转子电流自抗扰控制

随着双馈风力发电系统在电网中所占比例的增大,增强风力发电系统在电网电压扰动下对转子电流的控制能力、改善机组的稳定性成为关注的焦点.本文在分析双馈电机5阶模型的基础上,提出了双馈风力发电系统转子电流自抗扰控制方案.该方案能够有效观测系统d、q轴间的交叉耦合以及电网电压扰动并加以前馈补偿,削弱了扰动因素对控制性能的影响;同时通过非线性状态误差反馈控制率抑制转子电流波动.数字仿真表明该控制系统在电网稳定时能够实现系统有功、无功的精确解耦;在电网故障时,较好地抑制电网电压扰动对转子电流影响,改善风力发电系统的并网运行能力.控制系统具有良好的动态响应性能,鲁棒性强.