CN112232009B - 双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算方法及装置。该方法包括：确定电网发生短路故障且双馈风机处于Crowbar投入阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流；确定电网发生短路故障且双馈风机处于RSC无功控制阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流；确定电网发生短路故障时双馈风机在低电压穿越全过程中向电网输出的最大短路电流及最小短路电流，所述最大短路电流及最小短路电流用于确定双馈风机接入的电网中相关保护定值的整定。该方法全面、完整地考虑了电网短路故障时双馈风机的低电压穿越全过程，计算得到的短路电流值准确、可靠，与双馈风机的实际运行过程匹配性好。
Description
技术领域
本发明属于继电保护整定计算技术领域，尤其涉及双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算方法及装置。
背景技术
我国风能资源主要分布于“三北”及东南沿海地区，远离负荷中心。目前风力发电已经由发展初期的小规模、分散接入转变为集群化开发、集中并网的形式。随着大量风电场以集群形式接入电网，大规模风电接入后对电力系统的影响越来越不可忽视。
现场运行数据表明，风电场集群接入的某些地区，电网发生短路故障时风电场侧向故障点提供了较大的短路电流，极端情况下其数值甚至会超过系统侧提供的短路电流。
而目前电网保护整定计算中，对接入的风电场尤其是其中的双馈风电机组模型的处理较为简单，如，将其等效为负荷或按照传统同步发电机进行等值。这种将风电场提供的短路电流基本忽略不计的处理方法与电网实际运行特性存在较大的出入，导致在为电网中的保护确定保护定值时，整定结果的准确性不足，给电网安全稳定运行带来了潜在的风险。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算方法及装置，以改善目前电网保护整定计算时因双馈风机短路电流建模不够准确而导致电网中保护的整定值准确性不足的问题。
第一方面，本发明提供一种双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算方法，包括：
根据获取的双馈风机定子电压及双馈风机固有参数，确定电网发生短路故障且双馈风机处于Crowbar投入阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流i c ；以及确定电网发生短路故障且双馈风机处于RSC无功控制阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流i RSC ；
根据获取的Crowbar投入阶段时短路电流i c 和RSC无功控制阶段时短路电流i RSC ，确定电网发生短路故障时双馈风机在低电压穿越全过程中向电网输出的最大短路电流I max 及最小短路电流I min ，
其中，所述最大短路电流I max 及最小短路电流I min 用于双馈风机接入的电网中相关保护定值的整定。
具体地，所述确定电网发生短路故障时双馈风机在低电压穿越全过程中向电网输出的最大短路电流I max 及最小短路电流I min ，包括：
确定Crowbar投入阶段时短路电流i c 的最大值，及确定RSC无功控制阶段时短路电流i RSC 的最大值，并以Crowbar投入阶段时短路电流i c 的最大值、RSC无功控制阶段时短路电流i RSC 的最大值这两者中的较大值为基准，确定双馈风机低电压穿越全过程中向电网输出的最大短路电流I max ；
确定Crowbar投入阶段短路电流i c 的最小值，及确定RSC无功控制阶段短路电流i RSC 的最小值，并以Crowbar投入阶段时短路电流i c 的最小值、RSC无功控制阶段时短路电流i RSC 的最小值这两者中的较小值为基准，确定双馈风机低电压穿越全过程中向电网输出的最小短路电流I min 。
具体地，所述确定电网发生短路故障且双馈风机处于Crowbar投入阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流i c ，包括：
根据预先获取的双馈风机同步角速度、定子电感、发电机漏磁系数和投入Crowbar电阻后转子回路时间常数，及实时获取的Crowbar投入阶段的定子电压和转差角速度，计算Crowbar投入阶段时定子电流i sc ，并确定Crowbar投入阶段时定子电流i sc 为Crowbar投入阶段时短路电流i c 。
具体地，所述确定电网发生短路故障且双馈风机处于RSC无功控制阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流i RSC ，包括：
根据预先获取的双馈风机同步角速度、定子电感和定转子互感，及实时获取的转子电流参考值矢量的q轴分量、转子电流参考值矢量的d轴分量和RSC无功控制阶段的定子电压，计算RSC无功控制阶段时定子电流i sRSC ；
根据预先获取的双馈风机同步角速度、定子电感和定转子互感，及实时获取的转子电流参考值矢量的q轴分量和转子角速度，计算RSC无功控制阶段GSC输出的电流i g ；
计算RSC无功控制阶段时定子电流i sRSC 与RSC无功控制阶段GSC输出的电流i g 的和值，并确定所述和值为RSC无功控制阶段时短路电流i RSC 。
具体地，所述实时获取的转子电流参考值矢量的d轴分量，根据以下步骤确定：
根据预先获取的双馈风机同步角速度、定转子互感、无功增益系数和定子电感，及实时获取的RSC无功控制阶段的定子电压，并与预先获取的转子电流最大限值作比较，确定转子电流参考值矢量的d轴分量。
具体地，所述实时获取的转子电流参考值矢量的q轴分量，根据以下步骤确定：
根据预先获取的定转子互感、定子电感和短路故障前定子提供的有功功率，及实时获取的RSC无功控制阶段的定子电压和转子电流参考值矢量的d轴分量，并与预先获取的转子电流最大限值作比较，确定转子电流参考值矢量的q轴分量。
具体地，所述RSC无功控制阶段中，RSC采用定子磁链定向的矢量控制，同步旋转坐标系的d轴与定子磁链矢量重合。
具体地，所述RSC无功控制阶段中，GSC采用电网电压定向的矢量控制，同步旋转坐标系的d轴与电网电压矢量重合。
第二方面，本发明提供一种双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算装置，包括：
分阶段短路电流确定单元，用于根据获取的双馈风机定子电压及双馈风机固有参数，确定电网发生短路故障且双馈风机处于Crowbar投入阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流i c ；以及确定电网发生短路故障且双馈风机处于RSC无功控制阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流i RSC ；
低电压穿越全过程最大最小短路电流确定单元，用于根据获取的Crowbar投入阶段时短路电流i c 和RSC无功控制阶段时短路电流i RSC ，确定电网发生短路故障时双馈风机在低电压穿越全过程中向电网输出的最大短路电流I max 及最小短路电流I min ，
其中，所述最大短路电流I max 及最小短路电流I min 用于双馈风机接入的电网中相关保护定值的整定。
第三方面，本发明提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序用于实现如第一方面所述的双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算方法。
本发明提供的双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算方法从低电压穿越全过程综合考虑双馈风机的建模方案，利用预先获取的双馈风机固有参数及实时获取的动态过程参数，分别确定Crowbar投入阶段时双馈风机向电网输出的短路电流i c 及RSC无功控制阶段时双馈风机向电网输出的短路电流i RSC ；并根据Crowbar投入阶段双馈风机向电网输出的短路电流和RSC无功控制阶段双馈风机向电网输出的短路电流，确定电网发生短路故障时双馈风机在低电压穿越全过程中向电网输出的最大短路电流I max 及最小短路电流I min 。
本发明提供的双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算方法及装置，全面、完整、简洁、高效地考虑了电网短路故障时风电场内双馈风机的低电压穿越全过程，建立的短路电流模型准确、可靠，与双馈风机的实际运行过程匹配性更好；将该短路电流模型用于保护整定计算，可以提高保护整定计算的准确性和效率。
本发明提供的双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算方法及装置，提高了电网保护装置整定计算时相关保护定值的准确性，一定程度上消除了电网安全运行潜在风险，保证了接入有风电场的电网的安全可靠运行。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为本发明优选实施方式的双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算方法的流程示意图；
图2为本发明优选实施方式的双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算装置的组成示意图；
图3为本发明优选实施方式中应用的定子磁链定向的矢量控制的坐标示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
双馈风机或双馈风电机组，即双馈异步风力发电机（DFIG，Doubly fed InductionGenerator），因其转子和定子均能向电网馈送电能，故称“双馈”。具体地，其定子与电网直接相连；其转子通过转子侧变流器（RSC）和网侧变流器（GSC）这两个PWM变流器与电网相连。
双馈风机是目前风电场中的主流机型。对风电场中双馈风机的短路电流建模是整定计算中的难点之一。目前已经公开的与短路电流相关的研究中提出了双馈风机短路电流模型及短路电流表达式；但是这些双馈风机短路电流模型涉及的变量众多，非常复杂；根据这些双馈风机短路电流模型确定的短路电流表达式的参数值难以准确获得；并且这些双馈风机短路电流模型不能与电网整定计算涉及的其他电气模型匹配，无法在工程实践中应用于保护整定计算。
如图1所示，本发明实施例的双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算方法，包括：
步骤S100：根据获取的双馈风机定子电压及双馈风机固有参数，确定电网发生短路故障且双馈风机处于Crowbar投入阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流i c ；以及确定电网发生短路故障且双馈风机处于RSC无功控制阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流i RSC ；
步骤S200：根据获取的Crowbar投入阶段时短路电流i c 和RSC无功控制阶段时短路电流i RSC ，确定电网发生短路故障时双馈风机在低电压穿越全过程中向电网输出的最大短路电流I max 及最小短路电流I min ，
其中，所述最大短路电流I max 及最小短路电流I min 用于双馈风机接入的电网中相关保护定值的整定。
具体地，所述确定电网发生短路故障时双馈风机在低电压穿越全过程中向电网输出的最大短路电流I max 及最小短路电流I min ，包括：
确定Crowbar投入阶段时短路电流i c 的最大值，及确定RSC无功控制阶段时短路电流i RSC 的最大值，并以Crowbar投入阶段时短路电流i c 的最大值、RSC无功控制阶段时短路电流i RSC 的最大值这两者中的较大值为基准，确定双馈风机低电压穿越全过程中向电网输出的最大短路电流I max ；
确定Crowbar投入阶段短路电流i c 的最小值，及确定RSC无功控制阶段短路电流i RSC 的最小值，并以Crowbar投入阶段时短路电流i c 的最小值、RSC无功控制阶段时短路电流i RSC 的最小值这两者中的较小值为基准，确定双馈风机低电压穿越全过程中向电网输出的最小短路电流I min 。
具体地，所述确定电网发生短路故障且双馈风机处于Crowbar投入阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流i c ，包括：
根据预先获取的双馈风机同步角速度、定子电感、发电机漏磁系数和投入Crowbar电阻后转子回路时间常数，及实时获取的Crowbar投入阶段的定子电压和转差角速度，计算Crowbar投入阶段时定子电流i sc ，并确定Crowbar投入阶段时定子电流i sc 为Crowbar投入阶段时短路电流i c 。
具体地，所述确定电网发生短路故障且双馈风机处于RSC无功控制阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流i RSC ，包括：
根据预先获取的双馈风机同步角速度、定子电感和定转子互感，及实时获取的转子电流参考值矢量的q轴分量、转子电流参考值矢量的d轴分量和RSC无功控制阶段的定子电压，计算RSC无功控制阶段时定子电流i sRSC ；
根据预先获取的双馈风机同步角速度、定子电感和定转子互感，及实时获取的转子电流参考值矢量的q轴分量和转子角速度，计算RSC无功控制阶段GSC输出的电流i g ；
计算RSC无功控制阶段时定子电流i sRSC 与RSC无功控制阶段GSC输出的电流i g 的和值，并确定所述和值为RSC无功控制阶段时短路电流i RSC 。
具体地，所述实时获取的转子电流参考值矢量的d轴分量，根据以下步骤确定：
根据预先获取的双馈风机同步角速度、定转子互感、无功增益系数和定子电感，及实时获取的RSC无功控制阶段的定子电压，并与预先获取的转子电流最大限值作比较，确定转子电流参考值矢量的d轴分量。
具体地，所述实时获取的转子电流参考值矢量的q轴分量，根据以下步骤确定：
根据预先获取的定转子互感、定子电感和短路故障前定子提供的有功功率，及实时获取的RSC无功控制阶段的定子电压和转子电流参考值矢量的d轴分量，并与预先获取的转子电流最大限值作比较，确定转子电流参考值矢量的q轴分量。
具体地，所述RSC无功控制阶段中，RSC采用定子磁链定向的矢量控制，同步旋转坐标系的d轴与定子磁链矢量重合。
具体地，所述RSC无功控制阶段中，GSC采用电网电压定向的矢量控制，同步旋转坐标系的d轴与电网电压矢量重合。
该实施例的双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算方法从低电压穿越全过程综合考虑双馈风机的建模方案，利用预先获取的双馈风机固有参数及实时获取的动态过程参数，分别确定Crowbar投入阶段时双馈风机向电网输出的短路电流i c 及RSC无功控制阶段时双馈风机向电网输出的短路电流i RSC ；并根据Crowbar投入阶段双馈风机向电网输出的短路电流和RSC无功控制阶段双馈风机向电网输出的短路电流，确定电网发生短路故障时双馈风机在低电压穿越全过程中向电网输出的最大短路电流I max 及最小短路电流I min 。
风电场运行时，当其接入的电网发生短路故障时，双馈风机的机端电压会发生跌落，在转子绕组中将产生较大的冲击电流；为防止过电流损坏变流器，双馈风机的控制系统会投入Crowbar电路闭锁变流器，进入Crowbar投入阶段。
具体地，电网发生故障瞬间，双馈风机机端电压跌落，在转子绕组中产生冲击电流；当转子绕组上的电流大于设定的阈值时，触发脉冲信号， Crowbar电路响应该触发脉冲信号而投入。这时，转子侧变流器闭锁，只有双馈风机的定子电流流入电网。
应该理解为，Crowbar投入阶段在轻微故障时可能不会发生而直接进入RSC无功控制阶段。这是因为，轻微故障时并网点电压跌落程度很小，此时转子绕组上产生的冲击电流也很小，没有达到设定的阈值，则此时不会触发脉冲信号。
另一方面，在电网故障期间双馈风机需要保持并网并输出无功电流，为系统提供电压支撑。因此在躲过转子绕组中的冲击电流之后，双馈风机的控制系统会退出Crowbar电路并重启RSC，进而控制转子电流实现无功功率的输出。
具体地，当检测到转子绕组上的电流低于设定的阈值时，停止触发脉冲信号，Crowbar电路失去该触发脉冲信号而切除。这时， RSC重启，双馈风机的控制系统进入RSC无功控制阶段。
因此，在电网发生故障时，将双馈风机的低电压穿越全过程中分为Crowbar投入阶段和RSC无功控制阶段这两个的阶段。针对这两个阶段中，双馈风机的运行状态和输出特性具有很大的区别这一特性，以下分别对这两个阶段双馈风机向电网输出的短路电流进行建模。
应该理解为，以下公式中涉及的变量，有标量也有相量，但并未对相量作出特殊标识。
Crowbar投入阶段中，转子侧变流器闭锁，双馈风机向电网输出的短路电流i c 仅来自定子电流i sc 。
具体地，Crowbar投入阶段中，双馈风机向电网输出的短路电流i c 可以记为：
式（1）中， U sC 为Crowbar投入阶段的定子电压； 
为同步角速度，
为定子电感，
为发电机漏磁系数；
具体地，同步角速度一般作为基准值，当采用标幺值进行计算时，数值为1；
具体地，发电机漏磁系数
为：
式中，定转子互感
、定子电感
和转子电感
均为固定数值，也即常数，因此发电机漏磁系数可以预先计算出来。
在Crowbar投入阶段，双馈风机向电网输出的短路电流i c 的表达式中，U sC 这一动态变化量的数值可以通过观测器（离线仿真场景时）或传感器（现场运行场景时）实时获取。
在RSC无功控制阶段，双馈风机向电网输出的短路电流i RSC 包括定子电流i sRSC 和GSC输出的电流i g 。
具体地，RSC无功控制阶段中，RSC通常采用定子磁链定向的矢量控制，这时，同步旋转坐标系的d轴与定子磁链矢量
重合，定子电流i sRSC 表达式如下：
式（2）中，
为RSC无功控制阶段的定子电压，
为转子电流参考值矢量
的d轴分量、
为转子电流参考值矢量的q轴分量；
为同步角速度，
为定子电感，
为定转子互感。
从式（2）可知，需要根据转子电流参考值矢量的d轴分量和转子电流参考值矢量的q轴分量来计算定子电流i sRSC 。
风电场运行时，当电网发生短路故障使得风电机组接入点电压跌落至20% ~ 90%额定电压时，风电场中的双馈风机进入RSC无功控制阶段，为电网提供动态无功电流以支撑电网电压恢复。
具体地，在RSC无功控制阶段，转子电流参考值矢量
的d轴分量
为：
其中，
为RSC无功控制阶段的定子电压；
K d 为无功增益系数，K d ≥1.5；
具体地，根据双馈风机的固有参数、故障后RSC无功控制阶段的定子电压、以及预先确定的无功增益系数，并经过与转子电流最大限值比较，确定转子电流参考值矢量的d轴分量。
具体地，在RSC无功控制阶段，转子电流参考值矢量的q轴分量
为：
其中，
为RSC无功控制阶段的定子电压；
具体地，根据双馈风机的固有参数、故障前定子提供的有功功率、故障后RSC无功控制阶段的定子电压，并经过与转子电流最大限值比较，确定转子电流参考值矢量的q轴分量。
在RSC无功控制阶段，采用定子磁链定向的矢量控制时，q轴为有功，d轴为无功；在转子有功电流未超过转子侧变流器最大限流（并将其作为转子电流最大限值）时，转子有功电流由短路故障前双馈风机输出的有功功率和跌落后机端电压决定。
风电场运行时， GSC通常采用电网电压定向的矢量控制，这时，同步旋转坐标系的d轴与电网电压矢量重合。
当电网发生短路故障后，在RSC无功控制阶段，GSC的主要作用仍为维持直流母线电压稳定，其输出的无功功率有限，因此，通常设置GSC无功功率参考值为0。因此，在RSC无功控制阶段，GSC输出的电流i g 主要为其d轴电流
。
在RSC无功控制阶段，稳态时经GSC输出的有功功率
为定子有功功率
的转差倍：
其中，转差，也即转差率，记为s，有
；
在低电压穿越全过程中，s为时变量。
则，GSC输出的电流
满足：
其中，
为式（2）左侧的定子电流
的q轴分量；
进一步地，
与式（4）的转子电流参考值矢量
的q轴分量
相关，有：
将式（7）带入式（6），则RSC无功控制阶段， GSC输出的电流i g 为：
整体上，RSC无功控制阶段，双馈风机向电网输出的的短路电流i RSC 为定子电流i sRSC 与GSC输出的电流i g 之和。
对式（2）和式（8）求和，可以得到：
进一步地，综合考虑电网发生故障时，双馈风机在低电压穿越全过程中的Crowbar投入阶段和RSC无功控制阶段分别向电网输出的短路电流，确定电网发生短路故障时，双馈风机整体上对外可以提供的最大短路电流I max 为：
式（10）中，
为上限可靠系数，
；
分别为Crowbar投入阶段和RSC无功控制阶段的定子电压。
进一步地，综合考虑电网发生故障时，双馈风机在低电压穿越全过程中Crowbar投入阶段和RSC无功控制阶段分别向电网输出的短路电流，确定电网发生短路故障时，双馈风机整体上对外可以提供的最小短路电流I min 为：
式（11）中，
为下限可靠系数，
；
分别为Crowbar投入阶段和RSC无功控制阶段的定子电压。
具体实施时，根据式（1）计算在Crowbar投入阶段中双馈风机向电网输出的短路电流i c ：
根据式（3）计算在RSC无功控制阶段转子电流参考值矢量
的d轴分量
：
转子电流参考值矢量
的d轴分量
计算出来后，根据式（4），计算转子电流参考值矢量
的q轴分量
：
确定了转子电流参考值矢量
的d轴分量
和转子电流参考值矢量
的q轴分量
之后，根据式（2），确定RSC无功控制阶段的定子电流i sRSC ；
确定了转子电流参考值矢量
的d轴分量
和转子电流参考值矢量
的q轴分量
之后，根据式（9），确定RSC无功控制阶段，双馈风机向电网输出的短路电流i RSC ：
最后，根据式（10），计算电网发生短路故障时，双馈风机整体上对外可以提供的最大短路电流I max ：
根据式（11），计算电网发生短路故障时，双馈风机整体上对外可以提供的最小短路电流I min ：
综上，该实施例的建模方法，综合考虑电网发生故障时双馈风机在低电压穿越全过程中的Crowbar投入阶段和RSC无功控制阶段分别向电网输出的短路电流；确定电网发生短路故障时双馈风机在低电压穿越全过程中可以提供的最大短路电流和最小短路电流分别为Crowbar投入阶段和RSC无功控制阶段这两个过程中的最大值和最小值并分别乘以上限可靠系数或下限可靠系数。
该实施例的建模方法确定的电流表达式简洁，适合于电网中保护装置整定计算应用；确定的电流表达式计及了低电压穿越全过程与GSC电流，确定的电流值更准确，有利于提高定值计算的准确性。
以下为针对前述公式的具体推导过程。
RSC无功控制阶段，通过控制转子电流进而输出动态无功电流以支撑电网电压。如图3所示，定子磁链定向时，有：
双馈感应电机在dq同步旋转坐标系下的定子电压方程为
将式(20)和式(21)代入(23)，可得
忽略定子电阻，则有
进一步地，双馈感应电机在dq同步旋转坐标系下的定子磁链方程为
由式(26)，可得
由式(27)，可得
根据机电能量转换原理，并考虑坐标变换时幅值不变，由，可得
将式(20)和式(21)代入式(32)和式(33)，可得
这时双馈风机，提供有功和无功；但因为
，则定子电流有
。
RSC无功控制阶段，在电网故障下，风电并网标准GB/T 19963-2011要求，在电网发生短路使得风电机组接入点电压跌落至20%～90%额定电压时，风电场应提供动态无功电流以支撑电网电压，发电机注入电网的无功电流应为
将式(36)代入式(28)，可得
其中，
为转子最大电流限值；
将式(30)代入式(34)，可得
则RSC转子有功电流参考值在q轴上的分量为：
由于有功
。
这里，因为双馈风机定子、转子绕组均采用电动机惯例来定义功率的流向，因此有功小于0。
如图2所示，本发明实施例的双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算装置，包括：
分阶段短路电流确定单元10，用于根据获取的双馈风机定子电压及双馈风机固有参数，确定电网发生短路故障且双馈风机处于Crowbar投入阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流i c ；以及确定电网发生短路故障且双馈风机处于RSC无功控制阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流i RSC ；
低电压穿越全过程最大最小短路电流确定单元20，用于根据获取的Crowbar投入阶段时短路电流i c 和RSC无功控制阶段时短路电流i RSC ，确定电网发生短路故障时双馈风机在低电压穿越全过程中向电网输出的最大短路电流I max 及最小短路电流I min ，
其中，所述最大短路电流I max 及最小短路电流I min 用于双馈风机接入的电网中相关保护定值的整定。
具体实施时，本发明实施例的计算机存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序用于实现前述的双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算方法。
综上，该实施例的建模方法及装置所建立的适用于整定计算的双馈风机模型从低电压穿越全过程综合考虑，计及Crowbar投入阶段和RSC无功控制阶段，模型更加贴近故障时双馈风机实际运行控制策略。
该实施例的建模方法及装置建立的双馈风机短路电流模型，在电网发生短路故障时，不仅考虑了双馈风机的定子电流还计及了GSC电流，短路电流表达式更加全面；在计算转子电流参考值q轴分量时，在转子有功电流未超过功率变流器最大限流时，还计及了故障前双馈风机输出功率的影响，短路电流计算准确度更高。
该实施例的建模方法及装置从低电压穿越全过程综合考虑并计及GSC的短路电流，分别提出在Crowbar投入阶段和RSC无功控制阶段双馈风机的稳态短路电流表达式，最后确定了电网发生短路故障时双馈风机可以提供的最大短路电流和最小短路电流。
该实施例的建模方法及装置提出了适用于整定计算的双馈风机短路电流建模方法，从双馈风机低电压穿越全过程综合考虑并计及GSC提供的短路电流，在转子有功电流参考值时计入了双馈风机故障前输出功率对短路电流的影响；分别提出在Crowbar投入阶段和RSC无功控制阶段双馈风机的短路电流表达式，并最终确定双馈风机低电压穿越全过程中对电网提供的最大短路电流和最小短路电流。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个//该[装置、组件等]”都被开放地解释为装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (9)
1.一种双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算方法，其特征在于，包括：
根据获取的双馈风机定子电压及双馈风机固有参数，确定电网发生短路故障且双馈风机处于Crowbar投入阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流i c ；以及确定电网发生短路故障且双馈风机处于转子侧变流器无功控制阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流i RSC ；
根据获取的Crowbar投入阶段时短路电流i c 和转子侧变流器无功控制阶段时短路电流i RSC ，确定电网发生短路故障时双馈风机在低电压穿越全过程中向电网输出的最大短路电流I max 及最小短路电流I min ，包括：
确定Crowbar投入阶段时短路电流i c 的最大值，及确定转子侧变流器无功控制阶段时短路电流i RSC 的最大值，并以Crowbar投入阶段时短路电流i c 的最大值、转子侧变流器无功控制阶段时短路电流i RSC 的最大值这两者中的较大值为基准，确定双馈风机低电压穿越全过程中向电网输出的最大短路电流I max ；
确定Crowbar投入阶段时短路电流i c 的最小值，及确定转子侧变流器无功控制阶段时短路电流i RSC 的最小值，并以Crowbar投入阶段时短路电流i c 的最小值、转子侧变流器无功控制阶段时短路电流i RSC 的最小值这两者中的较小值为基准，确定双馈风机低电压穿越全过程中向电网输出的最小短路电流I min ；
其中，所述最大短路电流I max 及最小短路电流I min 用于双馈风机接入的电网中相关保护定值的整定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述确定电网发生短路故障且双馈风机处于Crowbar投入阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流i c ，包括：
根据预先获取的双馈风机同步角速度、定子电感、发电机漏磁系数和投入Crowbar电阻后转子回路时间常数，及实时获取的Crowbar投入阶段的定子电压和转差角速度，计算Crowbar投入阶段时定子电流i sc ，并确定Crowbar投入阶段时定子电流i sc 为Crowbar投入阶段时短路电流i c 。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述确定电网发生短路故障且双馈风机处于转子侧变流器无功控制阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流i RSC ，包括：
根据预先获取的双馈风机同步角速度、定子电感和定转子互感，及实时获取的转子电流参考值矢量的q轴分量、转子电流参考值矢量的d轴分量和转子侧变流器无功控制阶段的定子电压，计算转子侧变流器无功控制阶段时定子电流i sRSC ；
根据预先获取的双馈风机同步角速度、定子电感和定转子互感，及实时获取的转子电流参考值矢量的q轴分量和转子角速度，计算转子侧变流器无功控制阶段网侧变流器输出的电流i g ；
计算转子侧变流器无功控制阶段时定子电流i sRSC 与转子侧变流器无功控制阶段网侧变流器输出的电流i g 的和值，并确定所述和值为转子侧变流器无功控制阶段时短路电流i RSC 。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述实时获取的转子电流参考值矢量的d轴分量，根据以下步骤确定：
根据预先获取的双馈风机同步角速度、定转子互感、无功增益系数和定子电感，及实时获取的转子侧变流器无功控制阶段的定子电压，并与预先获取的转子电流最大限值作比较，确定转子电流参考值矢量的d轴分量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述实时获取的转子电流参考值矢量的q轴分量，根据以下步骤确定：
根据预先获取的定转子互感、定子电感和短路故障前定子提供的有功功率，及实时获取的转子侧变流器无功控制阶段的定子电压和转子电流参考值矢量的d轴分量，并与预先获取的转子电流最大限值作比较，确定转子电流参考值矢量的q轴分量。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述转子侧变流器无功控制阶段中，转子侧变流器采用定子磁链定向的矢量控制，同步旋转坐标系的d轴与定子磁链矢量重合。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述转子侧变流器无功控制阶段中，网侧变流器采用电网电压定向的矢量控制，同步旋转坐标系的d轴与电网电压矢量重合。
8.一种双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算装置，其特征在于，包括：
分阶段短路电流确定单元，用于根据获取的双馈风机定子电压及双馈风机固有参数，确定电网发生短路故障且双馈风机处于Crowbar投入阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流i c ；以及确定电网发生短路故障且双馈风机处于转子侧变流器无功控制阶段时，双馈风机向电网输出的短路电流i RSC ；
低电压穿越全过程最大最小短路电流确定单元，用于根据获取的Crowbar投入阶段时短路电流i c 和转子侧变流器无功控制阶段时短路电流i RSC ，确定电网发生短路故障时双馈风机在低电压穿越全过程中向电网输出的最大短路电流I max 及最小短路电流I min ，包括：
确定Crowbar投入阶段时短路电流i c 的最大值，及确定转子侧变流器无功控制阶段时短路电流i RSC 的最大值，并以Crowbar投入阶段时短路电流i c 的最大值、转子侧变流器无功控制阶段时短路电流i RSC 的最大值这两者中的较大值为基准，确定双馈风机低电压穿越全过程中向电网输出的最大短路电流I max ；
确定Crowbar投入阶段时短路电流i c 的最小值，及确定转子侧变流器无功控制阶段时短路电流i RSC 的最小值，并以Crowbar投入阶段时短路电流i c 的最小值、转子侧变流器无功控制阶段时短路电流i RSC 的最小值这两者中的较小值为基准，确定双馈风机低电压穿越全过程中向电网输出的最小短路电流I min ；其中，所述最大短路电流I max 及最小短路电流I min 用于双馈风机接入的电网中相关保护定值的整定。
9.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序用于实现如权利要求1至7中任一项所述的双馈风机低电压穿越全过程短路电流计算方法。
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