CN115085272A - 基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法及系统，属于电力系统故障分析技术领域，解决了现有技术中双馈风机的暂态特性研究忽略风机机端电压相角跳变影响，得到的故障穿越过程中有功功率不准确的问题。包括：当检测到双馈风机出口处发生对称故障时，获取故障前转子电流，以及故障后故障点电压、电压跌落率和电压相角跳变角度；根据获取的信息，得到故障后电压跳变角度，进而得到故障穿越过程中双馈风机定子和转子的电流、电压；基于故障穿越过程中双馈风机定子和转子的电流、电压，得到故障穿越过程中定子和转子侧输出的有功功率，进而得到故障穿越过程中双馈风机输出的有功功率。

Description

基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统故障分析技术领域，尤其涉及一种基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法及系统。

背景技术

随着双馈风机并网容量的增加，电网保护对短路电流的精确度要求越来越高，不精确的短路电流特性会影响故障分析的结果，进而使保护动作特性的评估产生误差。因此，研究风电机组在故障后的暂态特性有着极为重要的意义。

然而，现有对双馈风机故障电流的研究大都忽略风机机端电压相角跳变及典型锁相环控制环节的影响，忽略这些环节将会影响故障电流的暂态特性，使得到的故障穿越过程中的有功功率并不准确，与工程实际不符，从而使得在此基础上进行的后续研究和讨论也将有更大的误差。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法及系统，用以解决现有双馈风机的暂态特性研究忽略风机机端电压相角跳变影响，得到的故障穿越过程中有功功率不准确的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法，包括以下步骤：

当检测到双馈风机出口处发生对称故障时，获取故障前转子电流，以及故障后故障点电压、电压跌落率和电压相角跳变角度；

根据获取的信息，得到故障后电压跳变角度，进而得到故障穿越过程中双馈风机定子和转子的电流、电压；

基于故障穿越过程中双馈风机定子和转子的电流、电压，得到故障穿越过程中定子和转子侧输出的有功功率，进而得到故障穿越过程中双馈风机输出的有功功率。

进一步地，通过以下方式得到故障穿越过程中双馈风机定子和转子的电流、电压：

基于获取的故障后故障点电压和锁相环控制，得到故障后电压跳变角度，进而基于电动机惯例建立双馈风机数学模型；

基于获取的故障后故障点电压跌落率、电压相角跳变角度，得到故障穿越过程中的定子电压；

基于双馈风机数学模型和故障穿越过程中的定子电压，得到故障后定子磁链在双馈风机转子上产生的感应电动势，进而得到故障穿越过程中的转子电压；

基于得到的故障穿越过程中的转子电压、故障前转子电流以及转子侧变流器的定子磁链定向的矢量控制方式，得到转子电流方程，进而得到故障穿越过程中转子电流，继而得到故障穿越过程中定子电流。

进一步地，以故障发生时刻前的任意时刻作为初始时刻，则故障发生时刻为t₁，在第t时刻双馈风机处于故障穿越过程，其中，t≥t₁；在第t时刻定子和转子侧输出的有功功率P_s(t)、P_r(t)，分别表示为：

式中，u_s2(t)、u_r(t)分别表示在第t时刻时的故障穿越过程中定子和转子电压，

分别表示在第t时刻时的故障穿越过程中定子和转子电流i_s(t)、i_r(t)的共轭矢量，Re()表示复数的实部。

进一步地，在第t时刻时的故障穿越过程中双馈风机输出的有功功率P(t)，表示为：

P(t)＝P_s(t)+P_r(t)。

进一步地，所述在第t时刻时的故障穿越过程中定子和转子电压u_s2(t)、u_r(t)，分别表示为：

u_r(t)＝(R_r+jω(t)σL_r)i_r(t)+σL_rDi_r(t)+e_r(t)

其中，

ω(t)＝ω_e(t)-ω_r，

式中，k表示故障点电压跌落率，U_s表示双馈风机稳态运行时的定子电压幅值，ω₁表示故障前的同步角速度，ω_r表示转子电角速度，

表示故障后电压相角跳变角度，R_r表示风机转子侧电阻，L_s、L_r分别表示dq坐标系中定子、转子等效两相绕组自感，L_m表示dq坐标系中定、转子同轴等效绕组间的互感，D表示微分算子，e_r(t)表示在第t时刻的定子磁链在双馈风机转子上产生的感应电动势；Δθ(t)表示在第t时刻的电压跳变角度。

进一步地，所述在第t时刻的定子磁链在双馈风机转子上产生的感应电动势e_r(t)，表示为：

其中，

式中，R_s表示风机定子侧电阻。

进一步地，所述在第t时刻的电压跳变角度Δθ(t)，表示为：

其中，

式中，U_m表示故障点电压幅值，k_ppll、k_ipll分别表示锁相环PI控制器的比例、积分常数，Δθ₍₀₎表示故障瞬间机端电压相角跳变值。

进一步地，所述在第t时刻的故障穿越过程中定子和转子电流i_s(t)、i_r(t)，分别表示为：

i_s(t)＝i_sf1+i_sf2(t)+i_sf3(t)+i_sn(t)

i_r(t)＝i_rf1+i_rf2(t)+i_rn(t)

其中，

式中，i_{r_ref}表示故障期间双馈风机转子电流参考值，k_p、k_i分别表示PI控制器的比例和积分常数，i_r0表示转子正常运行时的电流。

进一步地，所述故障期间双馈风机转子电流参考值i_{r_ref}，表示为：

i_{r_ref}＝i_{rd_ref}+ji_{rq_ref}

其中，

式中，i_{rd_ref}、i_{rq_ref}分别表示转子d、q轴电流分量的参考值，I_rN、i_rmax分别表示转子额定电流和最大限流电流，K_d表示无功电流增益系数，P₀、Q₀分别表示为风机正常运行时的有功和无功功率。

另一方面，本发明实施例提供了一种基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算系统，包括：

数据获取模块，获取故障前转子电流，以及故障后故障点电压、电压跌落率和电压相角跳变角度；

定子和转子电流电压计算模块，用于根据获取的信息，得到故障后电压跳变角度，进而得到故障穿越过程中双馈风机定子和转子的电流、电压；

有功功率计算模块，用于基于故障穿越过程中双馈风机定子和转子的电流、电压，得到定子和转子侧输出的有功功率，进而得到故障后双馈风机输出的有功功率。

与现有技术相比，本发明可实现如下有益效果：

本申请提供的一种基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法及系统在分析过程中加入了典型锁相矢量控制策略，通过该控制环节解析出跳变角度，进而推导出故障穿越情况下考虑电压相角跳变影响的定、转子电流，再结合双馈感应式风力发电机组的内部能量流动和结构，得到故障穿越过程中的双馈风机输出的暂态有功功率，更贴近双馈风电机组的暂态特性，同时也更符合工程实际。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例1提供的一种基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法的流程示意图；

图2为本发明实施例1提供的锁相环工作原理示意图；

图3为本发明实施例1提供的转子侧变流器电流内环控制原理示意图；

图4为本发明实施例1提供的双馈风力发电系统框架示意图；

图5为本发明实施例3提供的双馈风机的电网结构示意图；

图6为本发明实施例3提供的双馈风机机端电压跌落至40％时的定子A相电流；

图7为本发明实施例3提供的双馈风机机端电压跌落至60％时的定子A相电流；

图8为本发明实施例3提供的双馈风机机端电压跌落至80％时的定子A相电流；

图9为本发明实施例3提供的双馈风机机端电压跌落至40％时的有功功率；

图10为本发明实施例3提供的双馈风机机端电压跌落至60％时的有功功率；

图11为本发明实施例3提供的双馈风机机端电压跌落至80％时的有功功率。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明的一个具体实施例，公开了一种基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、当检测到双馈风机出口处发生对称故障时，获取故障前转子电流，以及故障后故障点电压、电压跌落率和电压相角跳变角度。

S2、根据获取的信息，得到故障后电压跳变角度，进而得到故障穿越过程中双馈风机定子和转子的电流、电压。

实施时，步骤S2中通过以下方式得到故障穿越过程中双馈风机定子和转子的电流、电压：

S21、基于获取的故障后故障点电压和锁相环控制，得到故障后电压跳变角度，进而基于电动机惯例建立双馈风机数学模型；

S22、基于获取的故障后故障点电压跌落率、电压相角跳变角度，得到故障穿越过程中的定子电压；

S23、基于双馈风机数学模型和故障穿越过程中的定子电压，得到故障后定子磁链在双馈风机转子上产生的感应电动势，进而得到故障穿越过程中的转子电压；

S24、基于得到的故障穿越过程中的转子电压、故障前转子电流以及转子侧变流器的定子磁链定向的矢量控制方式，得到转子电流方程，进而得到故障穿越过程中转子电流，继而得到故障穿越过程中定子电流。

S3、基于故障穿越过程中双馈风机定子和转子的电流、电压，得到故障穿越过程中定子和转子侧输出的有功功率，进而得到故障穿越过程中双馈风机输出的有功功率。

与现有技术相比，本实施例提供了一种基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法在分析过程中加入了典型锁相矢量控制策略，通过该控制环节解析出跳变角度，进而推导出故障穿越情况下考虑电压相角跳变影响的定、转子电流，再结合双馈感应式风力发电机组的内部能量流动和结构，得到故障穿越过程中的双馈风机输出的暂态有功功率，更贴近双馈风电机组的暂态特性，同时也更符合工程实际。

实施时，以故障发生时刻前的任意时刻作为初始时刻，则故障发生时刻为t₁，在第t时刻双馈风机处于故障穿越过程，其中，t≥t₁；则在第t时刻时的故障穿越过程中双馈风机输出的有功功率P(t)，表示为：

P(t)＝P_s(t)+P_r(t)。

式中，P_s(t)、P_r(t)分别表示在第t时刻定子和转子侧输出的有功功率。

具体实施时，在第t时刻定子和转子侧输出的有功功率P_s(t)、P_r(t)，分别表示为：

式中，u_s2(t)、u_r(t)分别表示在第t时刻时的故障穿越过程中定子和转子电压，

分别表示在第t时刻时的故障穿越过程中定子和转子电流i_s(t)、i_r(t)的共轭矢量，Re()表示复数的实部。

具体地，所述在第t时刻时的故障穿越过程中定子和转子电压u_s2(t)、u_r(t)，分别表示为：

u_r(t)＝(R_r+jω(t)σL_r)i_r(t)+σL_rDi_r(t)+e_r(t)

其中，

ω(t)＝ω_e(t)-ω_r，

式中，k表示故障点电压跌落率，U_s表示双馈风机稳态运行时的定子电压幅值，ω₁表示故障前的同步角速度，ω_r表示转子电角速度，

表示故障后电压相角跳变角度，R_r表示风机转子侧电阻，L_s、L_r分别表示dq坐标系中定子、转子等效两相绕组自感，L_m表示dq坐标系中定、转子同轴等效绕组间的互感，D表示微分算子，e_r(t)表示在第t时刻的定子磁链在双馈风机转子上产生的感应电动势；Δθ(t)表示在第t时刻的电压跳变角度。

更具体地，所述在第t时刻的定子磁链在双馈风机转子上产生的感应电动势e_r(t)，表示为：

其中，

式中，R_s表示风机定子侧电阻，u_s1表示故障前定子电压。

更具体地，所述在第t时刻的电压跳变角度Δθ(t)，表示为：

其中，

式中，U_m表示故障点电压幅值，k_ppll、k_ipll分别表示锁相环PI控制器的比例、积分常数，Δθ₍₀₎表示故障瞬间机端电压相角跳变值。

具体实施时，所述在第t时刻的故障穿越过程中定子和转子电流i_s(t)、i_r(t)，分别表示为：

i_s(t)＝i_sf1+i_sf2(t)+i_sf3(t)+i_sn(t)

i_r(t)＝i_rf1+i_rf2(t)+i_rn(t)

其中，

式中，i_{r_ref}表示故障期间双馈风机转子电流参考值，k_p、k_i分别表示PI控制器的比例和积分常数，i_r0表示转子正常运行时的电流。

具体地，所述故障期间双馈风机转子电流参考值i_{r_ref}，表示为：

i_{r_ref}＝i_{rd_ref}+ji_{rq_ref}

其中，

式中，i_{rd_ref}、i_{rq_ref}分别表示转子d、q轴电流分量的参考值，I_rN、i_rmax分别表示转子额定电流和最大限流电流，K_d表示无功电流增益系数，P₀、Q₀分别表示为风机正常运行时的有功和无功功率。

需要说明的是，本实施例中得到故障穿越过程中的有功功率是基于以下推导得到：

应当注意的是，下述推导过程中以故障发生时刻前的任意时刻作为初始时刻，则故障发生时刻为t₁，在第t时刻双馈风机处于故障穿越过程，其中，t≥t₁；

第一、考虑锁相环的影响，基于电动机惯例建立故障后的双馈风机数学模型。

当双馈风机的故障点发生对称故障时，设电压跳变角度为Δθ(t)，故障前相角为θ₁，则电压跳变后角度θ(t)＝Δθ(t)+θ₁，锁相环的工作原理如图2所示，其作用是修正该电压跳变角度，控制环节，表示为：

式中，Δω(t)表示在第t时刻的电压跳变角度产生的角速度差，u_sq(t)表示风机定子电压的q轴分量。

联立并用泰勒展开得到关于跳变角度的二阶微分方程为：

由此，得到故障后的电压跳变角度解析式：

其中，

式中，U_m表示故障点电压幅值，k_ppll、k_ipll分别表示锁相环PI控制器的比例、积分常数，Δθ₍₀₎表示故障瞬间机端电压相角跳变值。

本实施例中双馈风机为双馈异步风力发电机(Doubly fed InductionGenerator，DFIG)，其电磁暂态模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量模型。基于电动机惯例的数学模型，考虑锁相环影响后，得到故障穿越过程中的双馈风机数学模型，表示为：

其中，

ω(t)＝ω_e(t)-ω_r，

式中，u_s(t)、u_r(t)分别为风机定、转子电压，i_s(t)、i_r(t)分别为风机定、转子电流，R_s、R_r分别为风机定子和转子侧电阻，L_s、L_r分别为dq坐标系中定、转子等效两相绕组自感，L_m为dq坐标系中定、转子同轴等效绕组间的互感，ω₁为故障前同步角速度，D为微分算子，ψ_s(t)、ψ_r(t)分别为风机定、转子磁链矢量，ω(t)为转差角速度，ω_r表示转子电角速度。

应该注意的是，风机稳态运行时，同步坐标系下定、转子电压和电流矢量的大小和方向均保持不变。

第二、根据风机出口处发生对称故障时的故障点电压跌落程度及电压相角跳变角度，得到故障前后定子电压。

在t₁时刻双馈风机发生对称故障即三相对称短路路障时，风机机端电压幅值跌落，且在跌落过程中，转子转速恒定，由此得到故障前后的定子电压：

式中，u_s1表示故障前的定子电压，u_s2(t)表示在第t时刻时的故障穿越过程中定子电压，即故障后定子电压。

第三、结合双馈风机的控制环节及故障参数信息，得出故障穿越过程中的定子和转子电流。

忽略定子电阻压降，先假设DFIG转子开路，即转子侧不提供励磁电压，则由式(4)得到关于定子磁链的一阶微分方程：

其中，

τ₁(t)表示定子磁链衰减时间常数。

得到上述方程的通解：

进而得到特解，形式表示为：

式中，A为系数，p为指数系数；

令

将式(8)代入式(9)得到：

简化得到：

则p＝-τ₁(t)。

由于定子磁链不会突变，因此故障前后定子磁链相等，即

则

即可得到故障后的定子磁链为：

由此，故障后定子磁链在DFIG转子上产生的感应电动势为：

其中，

s(t)为感应发电机滑差，

e'(t)为感应电势的周期分量，

e_d(t)为暂态感应电势的初始值。

再根据式(4)得到转子电压方程如下：

其中，

σ为发电机漏电系数，σL_r为转子暂态电感。

将式(15)代入式(16)得到故障后转子电压：

u_r(t)＝(R_r+jω(t)σL_r)i_r(t)+σL_rDi_r(t)+e_r(t) (17)

为了简化分析，本实施例仅考虑转子侧变流器的作用。DFIG转子侧变流器控制常采用定子磁链定向的矢量控制方式，利用耦合项前馈补偿的方式实现有功、无功功率的解耦控制。转子侧变流器的电流内环控制回路如图3所示，i_{rd_ref}、i_{rq_ref}分别为转子d、q轴电流分量的参考值，由有功、无功功率的参考值决定，或用于实现最大风速跟踪和机端电压控制，u_{rd_ref}、u_{rq_ref}分别为跟踪转子电流所需要的转子电压参考值。

假设电流控制回路闭环带宽足够大，变流器交流侧电压能很好跟踪参考值，电网短路时同步旋转坐标系下的转子电压向量可写为：

u_r(t)＝k_p(i_{r_ref}-i_r(t))+k_i∫(i_{r_ref}-i_r(t))dt-jω(t)σL_ri_r(t) (18)

式中，k_p、k_i分别为PI控制器的比例和积分常数。

当双馈风机在故障穿越过程中，即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，根据LVRT标准，电网故障期间DFIG转子有功和无功电流的指令值应为：

式中，I_rN、i_rmax分别为转子额定电流和最大限流电流，P₀、Q₀分别为风机正常运行时的有功和无功功率，K_d为无功电流增益系数。

由式(19)得故障期间DFIG转子电流参考值为：

i_{r_ref}＝i_{rd_ref}+ji_{rq_ref} (20)

将式(18)代入式(17)得转子电流方程为：

其中，

解式(21)转子电流的二阶微分方程，可得电网对称短路后的转子电流表达式为：

i_r(t)＝i_rf1+i_rf2(t)+i_rn(t) (22)

其中，

式中，i_r0为转子正常运行时的电流。

由式(4)可得定子电流为：

在考虑转子侧变流器控制的情况下，将式(14)和(22)代入式(23)得DFIG对称短路时定子电流的表达式为：

i_s(t)＝i_sf1+i_sf2(t)+i_sf3(t)+i_sn(t) (24)

其中，

归算到定子三相静止坐标系，得到短路电流瞬时表达式为：

其中，

C_2r/3s是两相旋转到三相静止的坐标变换矩阵，

θ₁′是d轴超前于a轴的角度；

式中，i_sA、i_sB、i_sC分别表示在三相静止坐标系下故障后的定子三相电流。

第四、根据风机内部的结构及故障情况得到双馈风机故障后输出的有功功率。

风机内部能量流动示意图如图4所示，双馈风力发电机输送到电网的有功功率等于定子侧的有功功率与转子侧变换器上的有功功率之和，理想情况下转子侧变换器与网侧变换器的有功功率相等，即P_r＝P_g，则输送到电网的有功功率等于定子侧与转子侧有功功率之和，表示为：

P(t)＝P_s(t)+P_r(t) (26)

由式(5)和式(24)可得故障穿越过程中定子侧输出有功功率为：

应该注意的是，系数中负号是因为定子绕组采用电动机惯例来定义功率的流向，

是因为坐标变换采用了幅值恒定原则，

为定子电流的共轭矢量。

同理，由式(17)和(22)可得故障穿越过程中转子侧输出有功功率为：

实施例2

本发明的一个具体实施例2，提供了一种基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算系统，包括：

数据获取模块，获取故障前转子电流，以及故障后故障点电压、电压跌落率和电压相角跳变角度；

定子和转子电流电压计算模块，用于根据获取的信息，得到故障后电压跳变角度，进而得到故障穿越过程中双馈风机定子和转子的电流、电压；

有功功率计算模块，用于基于故障穿越过程中双馈风机定子和转子的电流、电压，得到定子和转子侧输出的有功功率，进而得到故障后双馈风机输出的有功功率。

本发明实施例的具体实施过程参见上述方法实施例即可，本实施例在此不再赘述。

由于本实施例与上述方法实施例原理相同，所以本系统也具有上述方法实施例相应的技术效果。

实施例3

为验证本发明实施例1和2的正确性，对上述实施例中的方案进行试验验证，双馈风机的主要参数如表1所示，双馈风机的电网结构图如图5所示。

表1双馈风机及风场的主要参数

假设将故障发生时刻前2s作为初始时刻，则在t＝2s时刻，变压器高压侧发生三相对称短路故障，DFIG机端电压分别跌落至40％、60％、80％，计算值与仿真值的对比图分别如图6、图7、图8所示。

由图6、图7、图8可知，定子短路电流计算值与仿真值的大小和变化趋势吻合，且暂态衰减明显，符合故障时刻以及故障过程中定子短路电流暂态特性。

假设将故障发生时刻前2s作为初始时刻，则在t＝2s时刻，在双馈风机出口处发生三相对称短路故障，故障点电压分别跌落至40％、60％、80％，计算值与仿真值的对比图分别如图9、图10、图11所示。

由图9、图10、图11可知，双馈风机对称故障后有功功率输出的计算结果与仿真结果在趋势与数值上基本一致，能够反映故障期间有功功率的暂态特性。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

当检测到双馈风机出口处发生对称故障时，获取故障前转子电流，以及故障后故障点电压、电压跌落率和电压相角跳变角度；

根据获取的信息，得到故障后电压跳变角度，进而得到故障穿越过程中双馈风机定子和转子的电流、电压；

基于故障穿越过程中双馈风机定子和转子的电流、电压，得到故障穿越过程中定子和转子侧输出的有功功率，进而得到故障穿越过程中双馈风机输出的有功功率。

2.根据权利要求1所述的基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法，其特征在于，通过以下方式得到故障穿越过程中双馈风机定子和转子的电流、电压：

基于获取的故障后故障点电压和锁相环控制，得到故障后电压跳变角度，进而基于电动机惯例建立双馈风机数学模型；

基于获取的故障后故障点电压跌落率、电压相角跳变角度，得到故障穿越过程中的定子电压；

基于双馈风机数学模型和故障穿越过程中的定子电压，得到故障后定子磁链在双馈风机转子上产生的感应电动势，进而得到故障穿越过程中的转子电压；

基于得到的故障穿越过程中的转子电压、故障前转子电流以及转子侧变流器的定子磁链定向的矢量控制方式，得到转子电流方程，进而得到故障穿越过程中转子电流，继而得到故障穿越过程中定子电流。

3.根据权利要求2所述的基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法，其特征在于，以故障发生时刻前的任意时刻作为初始时刻，则故障发生时刻为t₁，在第t时刻双馈风机处于故障穿越过程，其中，t≥t₁；在第t时刻定子和转子侧输出的有功功率P_s(t)、P_r(t)，分别表示为：

式中，u_s2(t)、u_r(t)分别表示在第t时刻时的故障穿越过程中定子和转子电压，

分别表示在第t时刻时的故障穿越过程中定子和转子电流i_s(t)、i_r(t)的共轭矢量，Re()表示复数的实部。

4.根据权利要求3所述的基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法，其特征在于，在第t时刻时的故障穿越过程中双馈风机输出的有功功率P(t)，表示为：

P(t)＝P_s(t)+P_r(t)。

5.根据权利要求3所述的基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法，其特征在于，所述在第t时刻时的故障穿越过程中定子和转子电压u_s2(t)、u_r(t)，分别表示为：

u_r(t)＝(R_r+jω(t)σL_r)i_r(t)+σL_rDi_r(t)+e_r(t)

其中，

ω(t)＝ω_e(t)-ω_r，

式中，k表示故障点电压跌落率，U_s表示双馈风机稳态运行时的定子电压幅值，ω₁表示故障前的同步角速度，ω_r表示转子电角速度，

表示故障后电压相角跳变角度，R_r表示风机转子侧电阻，L_s、L_r分别表示dq坐标系中定子、转子等效两相绕组自感，L_m表示dq坐标系中定、转子同轴等效绕组间的互感，D表示微分算子，e_r(t)表示在第t时刻的定子磁链在双馈风机转子上产生的感应电动势；Δθ(t)表示在第t时刻的电压跳变角度。

6.根据权利要求5所述的基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法，其特征在于，所述在第t时刻的定子磁链在双馈风机转子上产生的感应电动势e_r(t)，表示为：

其中，

式中，R_s表示风机定子侧电阻。

7.根据权利要求5所述的基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法，其特征在于，所述在第t时刻的电压跳变角度Δθ(t)，表示为：

其中，

式中，U_m表示故障点电压幅值，k_ppll、k_ipll分别表示锁相环PI控制器的比例、积分常数，Δθ₍₀₎表示故障瞬间机端电压相角跳变值。

8.根据权利要求7所述的基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法，其特征在于，所述在第t时刻的故障穿越过程中定子和转子电流i_s(t)、i_r(t)，分别表示为：

i_s(t)＝i_sf1+i_sf2(t)+i_sf3(t)+i_sn(t)

i_r(t)＝i_rf1+i_rf2(t)+i_rn(t)

其中，

式中，i_{r_ref}表示故障期间双馈风机转子电流参考值，k_p、k_i分别表示PI控制器的比例和积分常数，i_r0表示转子正常运行时的电流。

9.根据权利要求8所述的基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算方法，其特征在于，所述故障期间双馈风机转子电流参考值i_{r_ref}，表示为：

i_{r_ref}＝i_{rd_ref}+ji_{rq_ref}

其中，

式中，i_{rd_ref}、i_{rq_ref}分别表示转子d、q轴电流分量的参考值，I_rN、i_rmax分别表示转子额定电流和最大限流电流，K_d表示无功电流增益系数，P₀、Q₀分别表示为风机正常运行时的有功和无功功率。

10.一种基于故障穿越过程的双馈风机的有功功率计算系统，其特征在于，包括：

数据获取模块，获取故障前转子电流，以及故障后故障点电压、电压跌落率和电压相角跳变角度；

定子和转子电流电压计算模块，用于根据获取的信息，得到故障后电压跳变角度，进而得到故障穿越过程中双馈风机定子和转子的电流、电压；

有功功率计算模块，用于基于故障穿越过程中双馈风机定子和转子的电流、电压，得到定子和转子侧输出的有功功率，进而得到故障后双馈风机输出的有功功率。

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