CN108092262A - 一种计及风电机组脱网时序的故障电流双层迭代算法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力系统分析领域，具体涉及一种计及风电机组脱网时序的故障电流双层迭代算法。该算法求出所有风机并网后的PCC故障电压和短路电流，根据并网规程判断有无风机脱网，有则记录脱网时间和机组，并对剩余机组的故障电压和电流重新进行迭代，重复此步骤直到全部风机脱网或无风机脱网时结束。由于机组脱网会造成剩余并网机组的短路电流发生变化，电流变小会导致原线路保护的灵敏度不足，变大则会导致保护装置不动作，本发明可清楚地知道每个阶段的短路电流分布情况，有助于对保护整定的校核。
Description
技术领域
本发明属于电力系统分析领域，具体涉及一种计及风电机组脱网时序的故障电流双层迭代算法。
背景技术
随着世界经济的快速发展，化石、煤炭等一次能源已被严重消耗，伴随而来的环境污染问题更是引起人们的高度重视，促使各国不得不大力开发和利用以风能和太阳能为主的新能源来缓解能源供应不足和环境污染严重的压力。近年来，新能源并网技术逐渐成为业界研究的热点，其中风电更是会一跃成为能源市场的领头者。风力发电技术原理是把风能转化为电能，由于变速恒频风力发电机组能保持以最佳叶尖速比运行，实现最大风能捕获等优点，使其成为了目前风电场中的主流机型，而本发明所研究的双馈感应发电机是部分功率型变速恒频风机的代表。
随着风机渗透率不断提高，其随意脱网的行为会破坏电网的稳定性，风电场接入电力系统规定提出并网机组要有一定的故障穿越能力，保证电网故障过程能持续不脱网运行一段时间，并向电网输送无功帮助其恢复。一般实现低电压穿越有两种方法，一种是撬棒(crowbar)保护动作,适用于故障点离并网点(PCC)较近时，另一种是改进控制策略，适用于故障点离PCC较远。当故障发生在并网点附近时，电网电压骤降可能引起转子回路的过压和过流，此时撬棒保护动作，首先断开转子绕组与转子侧变流器的连接，再接入撬棒电阻，为转子侧的过电流提供一条通路。本文所使用的短路电流计算模型为计及撬棒保护作用下的结果。
电力系统故障保护与安全控制依赖于对故障状态的准确分析和计算。目前，研究人员对双馈风机低电压穿越时所提供的短路电流进行了大量分析。通过对风机的各种数学模型和故障特性加以推导、仿真得到了双馈风电机组短路电流的计算模型。现阶段对含多DG配电网的故障分析方法主要采用解耦法或叠加法。解耦法将含有分布式电源的配电网分解成梯形网络和辐射状网络，选择短路点为边界节点，借助于相序参数变换技术，通过三相解耦等值电路计算故障点短路电流，并利用支路电流分流系数计算节点电压；叠加法是故障条件下的潮流计算方法，它将DG按PV节点、PQ节点、PI节点和PQ(V)节点划分，并分别建立DG故障电流与PCC电压方程，代入节点电压方程里进行迭代计算。
由于现有对短路电流的研究普遍是以风机能实现低电压穿越至电网恢复为前提，因此会认为双馈风机所提供的短路电流在此穿越过程中基本保持不变，而较少有考虑到故障中假如有机组脱网的情况下，剩余机组的并网点故障电压和短路电流是否会发生变化又或者这些变化会对线路的保护产生什么影响等等。
电网中安装到不同位置的风电机组故障后的电压各有差异，这将使各台机组按外部故障条件依次脱网运行。当几台新能源发电机组脱网后，会影响其他不脱网机组的连接点电压以及之后的脱网情况。为了精细化计算多DG接入电网的短路电流，应该考虑机组控制、与电网的耦合关系外，也应该计及多台新能源发电机组的故障穿越时间以及它们之间的相互关联。
风电场接入电力系统技术规定，风电机组并网点电压发生跌落时，风机应保持不脱网连续运行一段时间，以免大量机组脱网导致电网崩溃。针对此规定，现有研究普遍专注于如何实现风机的低压穿越或者建立风机低穿时的短路电流模型，前提是假设机组均能低穿至电网恢复正常。而疏于考虑故障后的PCC电压是否会让机组在电网电压恢复过程中脱网以及脱网后剩余机组的电压、电流会如何变化，从而对线路保护造成什么影响等。实际上，风电机组并网运行，由于有些风机缺乏权威机构对其低穿效果的检测或者其本来就存在着一定的设计缺陷，对无功进行调节的能力较差达不到电网运行的要求、故障点离风机组太近等等，都可能使风机的故障穿越能力下降，导致其直接脱网或只能仅仅维持0.625s。电网故障时风机的脱网不利于电网恢复，严重的可能会影响线路过电流保护的灵敏性和可靠性。
发明内容
为解决上述存在的技术缺陷，本发明提供了一种计及风电机组脱网时序的故障电流双层迭代算法。由于机组脱网会造成剩余并网机组的短路电流发生变化，电流变小会导致原线路保护的灵敏度不足，变大则会导致保护装置不动作，本发明可清楚地知道每个阶段的短路电流分布情况，有助于对保护整定的校核。
本发明的技术方案是：一种计及风电机组脱网时序的故障电流双层迭代算法，其中：求出所有风机并网后的PCC故障电压和短路电流，根据并网规程判断有无风机脱网，有则记录脱网时间和机组，并对剩余机组的故障电压和电流重新进行迭代，重复此步骤直到全部风机脱网或无风机脱网时结束，具体步骤包括：
S1：首先形成符合电力网络运行状态的导纳矩阵Y，求出电网故障后风电场未并网时并网点的故障电压
S2：根据当前的外部故障条件把电压代入相应的计算模型可得风机馈出的短路电流将其作为第一层迭代的初值；
S3：短路电流通过节点方程修正前一次故障电压得到新的值 再代入短路电流模型求出新的电流假设最开始m台机组并网，记机组组合为Sm，则表示组合Sm中的机组第一次迭代后所得的PCC故障电压和电流；
S4：一直重复步骤S2～S3，设k＝0时为第一次迭代，得则k次迭代后的故障电压为若当前的电压值与上一个迭代值满足第一层迭代结束，否则第一层迭代继续；
S5：第一层迭代结束后，可求出风电机组PCC故障电压和短路电流，根据并网规程提出的低穿要求判断风机是否脱网，如果有机组满足脱网条件，则标记脱网的时间T和机组i，剩余并网机组组合记为Sm-1；
S6：Sm-1中机组的故障电压和短路电流因上台机组i的脱网而发生变化，把剩余机组前一状态下的短路电流作为迭代初值，重新对其电压和电流进行迭代，可得新的和接着再对Sm-1中机组进行脱网判断，若还有机组满足条件则继续标记，并得到组合Sm-2，此过程直到全部机组脱网或者无机组脱网则结束。
进一步，上述步骤S2中对于不同的故障类型，双馈风机提供不同的短路电流模型，为了满足风电场低压穿越的要求，风机所馈出的均为计及crowbar动作后的短路电流；当电网发生对称故障时，双馈风机的短路电流模型为下式：
其中为风机提供的短路电流；为电压跌落系数；Us、Usf分别为短路故障前、后定子相电压的稳态幅值，一般Us为额定电压；为定子侧相电压空间矢量；为定子侧电压空间矢量；α为定子相电压初始相角；ωs、ωr分别为双馈电机同步转速、转子转速；Lr为转子电感；Lsσ、Lrσ、Lm分别为定、转子漏感和励磁电感；为电网故障瞬时转子磁链；t0为故障时刻；T′r、T′s均为暂态分量衰减时间常数；Rs、Rr为定、转子电阻；T′r、T′s、可分别由下列各式确定：
其中为定子电流相量；当电网发生不对称故障时，双馈风机的短路模型为下式：
其中为故障后定子电压正、负序分量；
①电网发生单相接地短路时：
②电网发生两相短路时：
③电网发生两相接地短路时：
M可由下式确定：
进一步，上述步骤S3中设最开始有m台机组并网，计及系统等效电源和其馈出的短路电流节点方程可写成下式的形式：
此时k＝0；表示第m台机组迭代k次的电压和电流；Y为导纳矩阵；由风机未并网时并网点的故障电压代入短路电流计算模型可得风机提供的短路电流此时的电流作为迭代初值。
进一步，上述步骤S4通过可得到相应的并网点故障电压电压代入短路电流模型中又可得到新的电流第k次迭代后的故障电压为若满足以下公式：则第一层迭代结束。
进一步，上述步骤S5中并网规程判断风机是否脱网运行，对此可总结成三种情况：
(1)考核电压低于额定电压的20％时，风机立即脱网；
(2)考核电压落在额定电压的20％～90％之间，则能保持故障穿越一段时间，具体时间根据电压而定；
(3)故障点离风机较远，考核电压高于90％的额定电压，则风机保持不脱网运行直至电网电压恢复；
不同故障类型对应不同类型的考核电压，单相接地故障时考核电压为并网点相电压，两相短路故障、三相短路故障时考核电压均为线电压，风机的故障穿越时间tr|Sm可由下式决定：
上式只考虑Sm组合下的并网机组；其中Uri为第i台机组的故障穿越考核电压；Ta＝0.625s、Tb＝2s、Ua、Ub为风电场并网规程中低压穿越要求中的定值，Ua＝0.2pu、Ub＝0.9pu为以并网点额定电压为基准的标幺值；若通过上式判断出有机组满足脱网条件，则标记脱网时间T和机组i，同时机组组合变为Sm-1，剩余并网机组的故障电压和短路电流也会相应地发生变化。
进一步，在步骤S6中把Sm组合下所得的短路电流作为迭代初值重新对Sm-1中机组的电压和电流进行迭代，此时节点方程可变成下式：
得到Sm-1下的故障电压后接着进行脱网判断，有则继续记录机组和时间，重新计算剩余机组的电压、电流，不断重复此步骤，直到全部风机脱网或者无风机脱网，则第二层迭代结束。
本发明的有益效果是；本发明提供了一种计及风电机组脱网时序的故障电流双层迭代算法，由第一层迭代可得各机组并网点故障电压和电流，第二层迭代则利用PCC电压判断机组是否满足脱网条件，满足则标记此机组和脱网时刻，有机组脱网会造成剩余并网机组的短路电流发生变化，电流变小会导致原线路保护的灵敏度不足，变大则会导致保护装置拒动，通过上述迭代方法可清楚知道每个阶段的短路电流分布情况，有助于对保护整定的校核。
附图说明
图1为本发明迭代算法的流程图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
实施例1：
如图1所示，一种计及风电机组脱网时序的故障电流双层迭代算法，其中：求出所有风机并网后的PCC故障电压和短路电流，根据并网规程判断有无风机脱网，有则记录脱网时间和机组，并对剩余机组的故障电压和电流重新进行迭代，重复此步骤直到全部风机脱网或无风机脱网时结束，具体步骤包括：
S1：首先形成符合电力网络运行状态的导纳矩阵Y，求出电网故障后风电场未并网时并网点的故障电压
S2：根据当前的外部故障条件把电压代入相应的计算模型可得风机馈出的短路电流将其作为第一层迭代的初值；
S3：短路电流通过节点方程修正前一次故障电压得到新的值 再代入短路电流模型求出新的电流假设最开始m台机组并网，记机组组合为Sm，则表示组合Sm中的机组第一次迭代后所得的PCC故障电压和电流；
S4：一直重复步骤S2～S3，设k＝0时为第一次迭代，得则k次迭代后的故障电压为若当前的电压值与上一个迭代值满足第一层迭代结束，否则第一层迭代继续；
S5：第一层迭代结束后，可求出风电机组PCC故障电压和短路电流，根据并网规程提出的低穿要求判断风机是否脱网，如果有机组满足脱网条件，则标记脱网的时间T和机组i，剩余并网机组组合记为Sm-1；
S6：Sm-1中机组的故障电压和短路电流因上台机组i的脱网而发生变化，把剩余机组前一状态下的短路电流作为迭代初值，重新对其电压和电流进行迭代，可得新的和接着再对Sm-1中机组进行脱网判断，若还有机组满足条件则继续标记，并得到组合Sm-2，此过程直到全部机组脱网或者无机组脱网则结束。
上述步骤S2中对于不同的故障类型，双馈风机提供不同的短路电流模型。为了满足风电场低压穿越的要求，风机所馈出的均为计及crowbar动作后的短路电流。
当电网发生对称故障时，双馈风机的短路电流模型为下式：
其中为风机提供的短路电流；为电压跌落系数；Us、Usf分别为短路故障前、后定子相电压的稳态幅值，一般Us为额定电压；为定子侧相电压空间矢量；为定子侧电压空间矢量；α为定子相电压初始相角；ωs、ωr分别为双馈电机同步转速、转子转速；Lr为转子电感；Lsσ、Lrσ、Lm分别为定、转子漏感和励磁电感；为电网故障瞬时转子磁链；t0为故障时刻；T′r、T′s均为暂态分量衰减时间常数；Rs、Rr为定、转子电阻；
T′r、T′s、可分别由下列各式确定：
其中为定子电流相量；
当电网发生不对称故障时，双馈风机的短路模型为下式：
其中为故障后定子电压正、负序分量；
④电网发生单相接地短路时：
⑤电网发生两相短路时：
⑥电网发生两相接地短路时：
M可由下式确定：
上述步骤S3中设最开始有n台机组并网，计及系统等效电源和其馈出的短路电流节点方程可写成下式的形式：
此时k＝0；表示第n台机组迭代k次的电压和电流；Y为导纳矩阵；由风机未并网时并网点的故障电压代入短路电流计算模型可得风机提供的短路电流此时的电流作为迭代初值，通过上式可得到相应的并网点故障电压电压代入短路电流模型中又可得到新的电流第k次迭代后的故障电压为若满足则第一层迭代结束；
上述步骤S5中根据图1所示，并网规程判断风机是否脱网运行，对此可总结成三种情况：(1)考核电压低于额定电压的20％时，风机立即脱网；(2)考核电压落在额定电压的20％～90％之间，则能保持故障穿越一段时间，具体时间根据电压而定；(3)故障点离风机较远，考核电压高于90％的额定电压，则风机保持不脱网运行直至电网电压恢复。不同故障类型对应不同类型的考核电压，单相接地故障时考核电压为并网点相电压，两相短路故障、三相短路故障时考核电压均为线电压。风机的故障穿越时间tr|Sm可由下式决定：
上式只考虑Sm组合下的并网机组；其中Uri为第i台机组的故障穿越考核电压；由图1可知，Ta＝0.625s、Tb＝2s、Ua、Ub为风电场并网规程中低压穿越要求中的定值，Ua＝0.2pu、Ub＝0.9pu为以并网点额定电压为基准的标幺值；若通过上式判断出有机组满足脱网条件，则标记脱网时间T和机组i，同时机组组合变为Sm-1，剩余并网机组的故障电压和短路电流也会相应地发生变化，把Sm组合下所得的短路电流作为迭代初值重新对Sm-1中机组的电压和电流进行迭代，此时节点方程可变成下式：
得到Sm-1下的故障电压后接着进行脱网判断，有则继续记录机组和时间，重新计算剩余机组的电压、电流，不断重复此步骤，直到全部风机脱网或者无风机脱网，则第二层迭代结束。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种计及风电机组脱网时序的故障电流双层迭代算法，其特征在于：求出所有风机并网后的PCC故障电压和短路电流，根据并网规程判断有无风机脱网，有则记录脱网时间和机组，并对剩余机组的故障电压和电流重新进行迭代，重复此步骤直到全部风机脱网或无风机脱网时结束，具体步骤包括：
S1：首先形成符合电力网络运行状态的导纳矩阵Y，求出电网故障后风电场未并网时并网点的故障电压
S2：根据当前的外部故障条件把电压代入相应的计算模型可得风机馈出的短路电流将其作为第一层迭代的初值；
S3：短路电流通过节点方程修正前一次故障电压得到新的值 再代入短路电流模型求出新的电流假设最开始m台机组并网，记机组组合为Sm，则表示组合Sm中的机组第一次迭代后所得的PCC故障电压和电流；
S4：一直重复步骤S2～S3，设k＝0时为第一次迭代，得则k次迭代后的故障电压为若当前的电压值与上一个迭代值满足第一层迭代结束，否则第一层迭代继续；
S5：第一层迭代结束后，可求出风电机组PCC故障电压和短路电流，根据并网规程提出的低穿要求判断风机是否脱网，如果有机组满足脱网条件，则标记脱网的时间T和机组i，剩余并网机组组合记为Sm-1；
S6：Sm-1中机组的故障电压和短路电流因上台机组i的脱网而发生变化，把剩余机组前一状态下的短路电流作为迭代初值，重新对其电压和电流进行迭代，可得新的和接着再对Sm-1中机组进行脱网判断，若还有机组满足条件则继续标记，并得到组合Sm-2，此过程直到全部机组脱网或者无机组脱网则结束。
2.根据权利要求1所述的一种计及风电机组脱网时序的故障电流双层迭代算法，其特征在于，上述步骤S2中对于不同的故障类型，双馈风机提供不同的短路电流模型，为了满足风电场低压穿越的要求，风机所馈出的均为计及crowbar动作后的短路电流；当电网发生对称故障时，双馈风机的短路电流模型为下式：
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</msup>
<msup>
<mi>e</mi>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mi>t</mi>
<mo>/</mo>
<msubsup>
<mi>T</mi>
<mi>r</mi>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
</mrow>
</msup>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
</mrow>
其中为风机提供的短路电流；为电压跌落系数；Us、Usf分别为短路故障前、后定子相电压的稳态幅值，一般Us为额定电压；为定子侧相电压空间矢量；为定子侧电压空间矢量；α为定子相电压初始相角；ωs、ωr分别为双馈电机同步转速、转子转速；Lr为转子电感；Lsσ、Lrσ、Lm分别为定、转子漏感和励磁电感；为电网故障瞬时转子磁链；t0为故障时刻；Tr′、Ts′均为暂态分量衰减时间常数；Rs、Rr为定、转子电阻；Tr′、Ts′、可分别由下列各式确定：
<mrow>
<msubsup>
<mi>T</mi>
<mi>r</mi>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>&sigma;</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>&sigma;</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>&sigma;</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
<mrow>
<msubsup>
<mi>T</mi>
<mi>s</mi>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>&sigma;</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>&sigma;</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>&sigma;</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mover>
<mi>&psi;</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>r</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mrow>
<msub>
<mi>j&omega;</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&lsqb;</mo>
<msub>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<msup>
<mi>e</mi>
<mrow>
<msub>
<mi>j&omega;</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
</mrow>
</msup>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>j&omega;</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>&sigma;</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>j&omega;</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>&sigma;</mi>
</mrow>
</msub>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
</mrow>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mover>
<mi>I</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<msup>
<mi>e</mi>
<mrow>
<msub>
<mi>j&omega;</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
</mrow>
</msup>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
其中为定子电流相量；当电网发生不对称故障时，双馈风机的短路模型为下式：
<mrow>
<msub>
<mover>
<mi>I</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>f</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mo>(</mo>
<mrow>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>&sigma;</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>&sigma;</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>&sigma;</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
<mo>)</mo>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mo>&lsqb;</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<msup>
<mi>e</mi>
<mrow>
<msub>
<mi>j&omega;</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mi>t</mi>
</mrow>
</msup>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>j&omega;</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
</msub>
<msup>
<mi>e</mi>
<mrow>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>j&omega;</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mi>t</mi>
</mrow>
</msup>
</mrow>
<mrow>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>j&omega;</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<msup>
<mi>e</mi>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mi>t</mi>
<mo>/</mo>
<msubsup>
<mi>T</mi>
<mi>s</mi>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
</mrow>
</msup>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msup>
<mi>Me</mi>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mi>t</mi>
<mo>/</mo>
<msubsup>
<mi>T</mi>
<mi>s</mi>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
</mrow>
</msup>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>j&omega;</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
</mfrac>
<msub>
<mover>
<mi>&psi;</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>r</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msup>
<mi>e</mi>
<mrow>
<msub>
<mi>j&omega;</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mi>t</mi>
</mrow>
</msup>
<msup>
<mi>e</mi>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mi>t</mi>
<mo>/</mo>
<msubsup>
<mi>T</mi>
<mi>r</mi>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
</mrow>
</msup>
<mo>&rsqb;</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>5</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中为故障后定子电压正、负序分量；
①电网发生单相接地短路时：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>-</mo>
<mi>k</mi>
<mo>/</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>(</mo>
<mo>-</mo>
<mi>k</mi>
<mo>/</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
②电网发生两相短路时：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>-</mo>
<mi>k</mi>
<mo>/</mo>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
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</mtr>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>/</mo>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
③电网发生两相接地短路时：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>-</mo>
<mn>2</mn>
<mi>k</mi>
<mo>/</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>(</mo>
<mo>-</mo>
<mi>k</mi>
<mo>/</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
M可由下式确定：
<mrow>
<mi>M</mi>
<mo>=</mo>
<msub>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<msup>
<mi>e</mi>
<mrow>
<msub>
<mi>j&omega;</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
</mrow>
</msup>
<mo>-</mo>
<msub>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<msup>
<mi>e</mi>
<mrow>
<msub>
<mi>j&omega;</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
</mrow>
</msup>
<mo>+</mo>
<msub>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
</msub>
<msup>
<mi>e</mi>
<mrow>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>j&omega;</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<msub>
<mi>t</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
</mrow>
</msup>
<mo>.</mo>
</mrow>
3.根据权利要求1所述的一种计及风电机组脱网时序的故障电流双层迭代算法，其特征在于，上述步骤S3中设最开始有m台机组并网，计及系统等效电源和其馈出的短路电流节点方程可写成下式的形式：
<mrow>
<mi>Y</mi>
<mfenced open = "(" close = ")">
<mtable>
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<mtd>
<msubsup>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
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<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>f</mi>
</mrow>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>+</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</msubsup>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msubsup>
<mover>
<mi>U</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>f</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>+</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</msubsup>
<mo>|</mo>
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<mi>S</mi>
<mi>m</mi>
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</mrow>
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<mo>.</mo>
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<mtr>
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<mo>.</mo>
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<mo>.</mo>
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<mover>
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<mo>&CenterDot;</mo>
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</mrow>
<mrow>
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<mo>+</mo>
<mn>1</mn>
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</mrow>
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<mi>m</mi>
</msub>
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<mtr>
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<mo>.</mo>
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<mtr>
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<mo>.</mo>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
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<mi>U</mi>
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</mover>
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<mi>S</mi>
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</mrow>
</mtd>
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</mtable>
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<mfenced open = "(" close = ")">
<mtable>
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<mtd>
<msub>
<mover>
<mi>I</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
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<mtr>
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<mtr>
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<mn>0</mn>
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<mo>.</mo>
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<mtr>
<mtd>
<mo>.</mo>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mo>.</mo>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>+</mo>
<mfenced open = "(" close = ")">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msubsup>
<mover>
<mi>I</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>f</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
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<mi>S</mi>
<mi>m</mi>
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<mtr>
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<mo>.</mo>
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<mi>I</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
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<mrow>
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<mi>S</mi>
<mi>m</mi>
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</mrow>
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</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mo>.</mo>
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<mtr>
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<mo>.</mo>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
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<mo>.</mo>
</mtd>
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<mtr>
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<mrow>
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<mover>
<mi>I</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>f</mi>
<mi>n</mi>
</mrow>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
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</mrow>
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<mo>|</mo>
<msub>
<mi>S</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
</mrow>
此时k＝0；表示第m台机组迭代k次的电压和电流；
Y为导纳矩阵；由风机未并网时并网点的故障电压代入短路电流计算模型可得风机提供的短路电流此时的电流作为迭代初值。
4.根据权利要求3所述的一种计及风电机组脱网时序的故障电流双层迭代算法，其特征在于，上述步骤S4通过可得到相应的并网点故障电压电压代入短路电流模型中又可得到新的电流第k次迭代后的故障电压为若满足以下公式：则第一层迭代结束。
5.根据权利要求1所述的一种计及风电机组脱网时序的故障电流双层迭代算法，其特征在于，上述步骤S5中并网规程判断风机是否脱网运行，对此可总结成三种情况：
(1)考核电压低于额定电压的20％时，风机立即脱网；
(2)考核电压落在额定电压的20％～90％之间，则能保持故障穿越一段时间，具体时间根据电压而定；
(3)故障点离风机较远，考核电压高于90％的额定电压，则风机保持不脱网运行直至电网电压恢复；
不同故障类型对应不同类型的考核电压，单相接地故障时考核电压为并网点相电压，两相短路故障、三相短路故障时考核电压均为线电压，风机的故障穿越时间tr|Sm可由下式决定：
<mrow>
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<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>|</mo>
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<mi>m</mi>
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<mo>=</mo>
<mfenced open = "{" close = "">
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<mn>0</mn>
<mo>,</mo>
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<mtd>
<mrow>
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<mi>a</mi>
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</mfrac>
<mrow>
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<mi>U</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>|</mo>
<msub>
<mi>S</mi>
<mi>m</mi>
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<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>,</mo>
<mi>i</mi>
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上式只考虑Sm组合下的并网机组；其中Uri为第i台机组的故障穿越考核电压；Ta＝0.625s、Tb＝2s、Ua、Ub为风电场并网规程中低压穿越要求中的定值，Ua＝0.2pu、Ub＝0.9pu为以并网点额定电压为基准的标幺值；若通过上式判断出有机组满足脱网条件，则标记脱网时间T和机组i，同时机组组合变为Sm-1，剩余并网机组的故障电压和短路电流也会相应地发生变化。
6.根据权利要求5所述的一种计及风电机组脱网时序的故障电流双层迭代算法，其特征在于，在步骤S6中把Sm组合下所得的短路电流作为迭代初值重新对Sm-1中机组的电压和电流进行迭代，此时 节点方程可变成下式：
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得到Sm-1下的故障电压后接着进行脱网判断，有则继续记录机组和时间，重新计算剩余机组的电压、电流，不断重复此步骤，直到全部风机脱网或者无风机脱网，则第二层迭代结束。
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