CN117269760A - 一种dfig精细化故障电流计算方法及系统 - Google Patents

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杨之翰
焦邵麟
罗跃胜
吴梓亮
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朱晓华
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Abstract

本发明公开了一种DFIG精细化故障电流计算方法及系统，获取待测电网故障期间的电力数据，根据电力数据得到双馈电机的运行状态，根据双馈电机的运行状态计算得到第一输出电流，根据GSC馈出电流状态计算得到第二输出电流，根据第一输出电流和第二输出电流得到故障电流值，本方法通过考虑了不同程度的电压跌落情况下双馈电机采取的策略，同时考虑了GSC侧的馈出电流值来计算实际DFIG的故障电流大小，提高了现有含DFIG接入的新能源电网故障计算的准确度，具有较高的工程适用性。

Description

一种DFIG精细化故障电流计算方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统故障技术领域，尤其涉及一种DFIG精细化故障电流计算方法及系统。
背景技术
随着世界石油、煤炭等化石资源的不断开采和环境问题的日益加峻，各国都开始进行能源结构调整。在当前的所有新能源发电技术体系中，风电仍然是全球最成熟且最具开发前景的发电方式之一，DFIG由于制造成本低、风能利用率高等优点，已成为风力发电的主要机型。
另外，随着新能源并入电网容量和渗透率的不断提高，风机故障脱网事件也频频发生。根据我国最新风电并网标准，风电场并网点电压跌至标称电压的20％时，风电机组必须具备低电压穿越能力，以保证不脱网连续运行625ms。而由于风电场的弱馈性，其故障特性与传统电源之间存在较大的差异。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种DFIG精细化故障电流计算方法及系统，通过考虑了不同程度的电压跌落情况，同时计及GSC侧的馈出电流值来衡量了实际DFIG的故障电流大小，提高了现有含DFIG接入的新能源电网故障计算的准确度，具有较高的工程适用性。
本发明实施例的第一方面提供了一种DFIG精细化故障电流计算方法，所述方法包括：
获取待测电网故障期间的电力数据，根据电力数据得到双馈电机的运行状态；
根据双馈电机的运行状态计算得到第一输出电流，根据GSC馈出电流状态计算得到第二输出电流；
根据第一输出电流和第二输出电流得到故障电流值。
实施本实施例，获取待测电网故障期间的电力数据，根据电力数据得到双馈电机的运行状态，根据双馈电机的运行状态计算得到第一输出电流，根据GSC馈出电流状态计算得到第二输出电流，根据第一输出电流和第二输出电流得到故障电流值。本方法通过考虑了不同程度的电压跌落情况下双馈电机采取的策略，同时考虑了GSC侧的馈出电流值来计算实际DFIG的故障电流大小，提高了现有含DFIG接入的新能源电网故障计算的准确度，具有较高的工程适用性。
在第一方面的一种可能的实现方式中，根据电力数据得到发电机的运行状态，具体为：
当电力数据大于第一预设值时，双馈电机进入投入撬棒保护的运行状态；
当电力数据小于第一预设值且大于第二预设值时，双馈电机进入通过转子侧变化器励磁进行电流输出的运行状态；
当电力数据小于第二预设值时，双馈电机运行状态不变。
在第一方面的一种可能的实现方式中，根据双馈电机的运行状态计算得到第一输出电流，具体为：
当双馈电机投入撬棒保护运行状态，根据内阻抗和电压得到第一输出电流，其中，第一输出电流的计算公式为：
式中，Is表示第一输出电流，Uf表示故障时风机出口的电压值，Z表示内阻抗，内阻抗的表达式为:
式中，Rs为定子侧电阻值，R'c表示撬棒保护投入后转子侧电阻值，ω1表示同步角度值，s表示转差率值，Lsσ分别表示定子侧的漏感值，Lr表示DFIG定转子侧的自感值，Lrσ分别表示转子侧的漏感值，Lm表示定转子侧的互感值，且满足Lr＝Lm+Lrσ；
当双馈电机进入通过转子侧变化器励磁进行电流输出的运行状态时，若电压跌落程度大于第一阈值且小于第二阈值时，根据电流约束条件、双馈电机输出有功功率得到第一输出电流，其中，第一输出电流为：
式中，Is表示第一输出电流，Uf表示故障时风机出口的电压值，kd表示无功补偿系数值，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值；
电流约束条件为：
Isd≥kd(0.9-Uf),kd∈[1.5,3]
式中，kd为无功补偿系数值，Isd表示定子侧输出的无功电流值，Uf表示故障时风机出口的电压值，
定转子q轴电流为：
式中，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值，Irq表示定子和转子q轴电流，P0表示双馈电机在故障前输出的有功功率值；
式中，Ird表示定子和转子d轴磁链，Uf表示故障时风机出口的电压值，ω1表示同步角度值，kd表示无功补偿系数值，Lm表示定转子侧的互感值，Lr表示DFIG定转子侧的自感值。
在第一方面的一种可能的实现方式中，根据GSC馈出电流状态计算得到第二输出电流，具体为：
当GSC馈出电流时，根据GSC输出功率得到第二输出电流，其中，第二输出电流的计算公式为：
式中，Itd、Itq分别表示It的d、q轴分量值，Isd表示定子侧输出的无功电流值，Isq表示转子侧输出的无功电流值。
在第一方面的一种可能的实现方式中，根据第一输出电流和第二输出电流得到故障电流值，具体为：
根据第一输出电流和第二输出电流得到故障电流计算模型，其中，故障电流计算模型为：
式中，Rs表示定子侧电阻值，R'c表示撬棒保护投入后转子侧电阻值，ω1表示同步角度值，s表示转差率值，Lsσ分别表示定子侧的漏感值，Lr表示DFIG定转子侧的自感值，Lrσ分别表示转子侧的漏感值，Lm表示定转子侧的互感值，Uf表示故障时风机出口的电压值，kd表示无功补偿系数值，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值，Irmax表示为转子侧最大电流限幅值，P0表示双馈电机在故障前输出的有功功率值；
对故障电流计算模型进行求解，得到故障电流值。
本发明实施例的第二方面提供了一种DFIG精细化故障电流计算系统，系统包括：
获取模块，用于获取待测电网故障期间的电力数据，根据电力数据得到双馈电机的运行状态；
第一计算模块，用于根据双馈电机的运行状态计算得到第一输出电流，根据GSC馈出电流状态计算得到第二输出电流；
第二计算模块，用于根据第一输出电流和第二输出电流得到故障电流值。
在第二方面的一种可能的实现方式中，根据电力数据得到发电机的运行状态，具体为：
当电力数据大于第一预设值时，双馈电机进入投入撬棒保护的运行状态；
当电力数据小于第一预设值且大于第二预设值时，双馈电机进入通过转子侧变化器励磁进行电流输出的运行状态；
当电力数据小于第二预设值时，双馈电机运行状态不变。
在第二方面的一种可能的实现方式中，根据双馈电机的运行状态计算得到第一输出电流，具体为：
当双馈电机投入撬棒保护运行状态，根据内阻抗和电压得到第一输出电流，其中，第一输出电流的计算公式为：
式中，Is表示第一输出电流，Uf表示故障时风机出口的电压值，Z表示内阻抗，内阻抗的表达式为:
式中，Rs为定子侧电阻值，R'c表示撬棒保护投入后转子侧电阻值，ω1表示同步角度值，s表示转差率值，Lsσ分别表示定子侧的漏感值，Lr表示DFIG定转子侧的自感值，Lrσ分别表示转子侧的漏感值，Lm表示定转子侧的互感值，且满足Lr＝Lm+Lrσ；
当双馈电机进入通过转子侧变化器励磁进行电流输出的运行状态时，若电压跌落程度大于第一阈值且小于第二阈值时，根据电流约束条件、双馈电机输出有功功率得到第一输出电流，其中，第一输出电流为：
式中，Is表示第一输出电流，Uf表示故障时风机出口的电压值，kd表示无功补偿系数值，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值；
电流约束条件为：
Isd≥kd(0.9-Uf),kd∈[1.5,3]
式中，kd为无功补偿系数值，Isd表示第一输出电流值，Uf表示故障时风机出口的电压值，
定转子q轴电流为：
式中，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值，Irq表示定子和转子q轴电流，P0表示双馈电机在故障前输出的有功功率值；
式中，Ird表示定子和转子d轴电流，Uf表示故障时风机出口的电压值，ω1表示同步角度值，kd表示无功补偿系数值，Lm表示定转子侧的互感值，Lr表示DFIG定转子侧的自感值。
在第二方面的一种可能的实现方式中，根据GSC馈出电流状态计算得到第二输出电流，具体为：
当GSC馈出电流时，根据GSC输出功率得到第二输出电流，其中，第二输出电流的计算公式为：
式中，Itd、Itq分别表示It的d、q轴分量值，Isd表示定子侧输出的无功电流值，Isq表示转子侧输出的无功电流值。
在第二方面的一种可能的实现方式中，根据第一输出电流和第二输出电流得到故障电流值，具体为：
根据第一输出电流和第二输出电流得到故障电流计算模型，其中，故障电流计算模型为：
式中，Rs表示定子侧电阻值，R'c表示撬棒保护投入后转子侧电阻值，ω1表示同步角度值，s表示转差率值，Lsσ分别表示定子侧的漏感值，Lr表示DFIG定转子侧的自感值，Lrσ分别表示转子侧的漏感值，Lm表示定转子侧的互感值，Uf表示故障时风机出口的电压值，kd表示无功补偿系数值，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值，Irmax表示为转子侧最大电流限幅值，P0表示双馈电机在故障前输出的有功功率值；
对故障电流计算模型进行求解，得到故障电流值。
附图说明
图1：为本发明提供的DFIG精细化故障电流计算方法一种实施例的流程示意图；
图2：为本发明提供的DFIG精细化故障电流计算方法一种实施例的撬棒保护投入后DFIG等效电路示意图；
图3：为本发明提供的DFIG精细化故障电流计算方法一种实施例的DFIG功率流动关系示意图；
图4：为本发明提供的DFIG精细化故障电流计算方法一种实施例的Matlab/Simulink仿真模型接线图示意图；
图5：为本发明提供的DFIG精细化故障电流计算方法另一种实施例的系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参照图1，为本发明实施例提供的散料输送系统的DFIG精细化故障计算方法的一种实施例的流程示意图，包括步骤S11～S13，各步骤具体如下：
S11、获取待测电网故障期间的电力数据，根据所述电力数据得到双馈电机的运行状态。
在优选的实施例当中，根据电力数据得到发电机的运行状态，具体为：
当电力数据大于第一预设值时，双馈电机进入投入撬棒保护的运行状态；
当电力数据小于第一预设值且大于第二预设值时，双馈电机进入通过转子侧变化器励磁进行电流输出的运行状态；
当电力数据小于第二预设值时，双馈电机运行状态不变。
在本实施例中，采集电网故障后网络的电压值或电流值，对电压值或电流值进行判断。当检测到故障后网络中的电压值低于或者网络中流通的电流值高于一定水平，则可认为电网的故障程度较为严重，DFIG侧电压跌落程度较大，此时撬棒保护将投入，如图2所示。对于双馈风机撬棒保护而言，通常设置其在转子侧故障电流大于一定值时投入。
故障较轻微时，DFIG保持功率外环控制不断开，此时仍由转子侧变化器(Rotor-side converter，RSC)励磁控制其输出。当电压跌落程度非常小时，DFIG保持正常运行的策略不变，为外环控制。
S12、根据双馈电机的运行状态计算得到第一输出电流，根据GSC馈出电流状态计算得到第二输出电流。
在优选的实施例当中，根据双馈电机的运行状态计算得到第一输出电流，具体为：
当双馈电机投入撬棒保护运行状态，根据内阻抗和电压得到第一输出电流，其中，第一输出电流的计算公式为：
式中，Is表示第一输出电流，Uf表示故障时风机出口的电压值，Z表示内阻抗，内阻抗的表达式为:
式中，Rs为定子侧电阻值，R'c表示撬棒保护投入后转子侧电阻值，ω1表示同步角度值，s表示转差率值，Lsσ分别表示定子侧的漏感值，Lr表示DFIG定转子侧的自感值，Lrσ分别表示转子侧的漏感值，Lm表示定转子侧的互感值，且满足Lr＝Lm+Lrσ；
当双馈电机进入通过转子侧变化器励磁进行电流输出的运行状态时，若电压跌落程度大于第一阈值且小于第二阈值时，根据电流约束条件、双馈电机输出有功功率得到第一输出电流，其中，第一输出电流为：
式中，Is表示第一输出电流，Uf表示故障时风机出口的电压值，kd表示无功补偿系数值，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值；
电流约束条件为：
Isd≥kd(0.9-Uf),kd∈[1.5,3]
式中，kd为无功补偿系数值，Isd表示定子侧输出的无功电流值，Uf表示故障时风机出口的电压值，
定转子q轴电流为：
式中，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值，Irq表示定子和转子q轴电流，P0表示双馈电机在故障前输出的有功功率值；
式中，Ird表示定子和转子d轴电流，Uf表示故障时风机出口的电压值。
在本实施例中，在网侧发生严重故障时，DFIG侧的撬棒保护将投入。此时DFIG的运行特性相当于一个异步电机，其内阻抗可表示为：
式中，Rs为定子侧电阻值，R'c表示撬棒保护投入后转子侧电阻值，ω1表示同步角度值，s表示转差率值，Lsσ分别表示定子侧的漏感值，Lr表示DFIG定转子侧的自感值，Lrσ分别表示转子侧的漏感值，Lm表示定转子侧的互感值，且满足Lr＝Lm+Lrσ；
因此，DFIG定子侧输出电流与电压值关系式为：
式中，Is表示第一输出电流，Uf表示故障时风机出口的电压值，Z表示内阻抗。
当网侧发生故障时，DFIG应首先向并网点提供一定的无功支撑，在此基础上再输出相应的有功功率。在电压跌落程度处于0.2p.u.至0.9p.u.时，定子侧输出的无功电流值应满足：
Isd≥kd(0.9-Uf),kd∈[1.5,3]
式中，kd为无功补偿系数值，Isd表示所述定子侧输出的无功电流值，Uf表示故障时风机出口的电压值，
忽略定子电阻压降，不论DFIG故障与否，当其处于稳态运行时，其出口处电压与定子d轴磁链满足：
式中，Uf表示故障时风机出口的电压值，ω1表示同步角度值。
由于故障期间DFIG的频率波动较小，因此可认为同步角速度标幺值保持为1p.u.不变，即故障期间故障电压标幺值与定子d轴磁链标幺值保持相等，结合Uf和定子d轴磁链方程可得：
式中，Ird表示定子和转子d轴电流，Uf表示故障时风机出口的电压值。
根据典型有功功率控制策略，故障期间DFIG应按照其能输送的功率最大值来给定有功功率，因此可以得到故障期间DFIG输出的有功功率值为：
式中，Pfault为DFIG故障期间输出的有功功率值，P0为DFIG故障前输出的有功功率值，Irmax为转子侧最大电流限幅值。
由于故障期间RSC采用定子磁链定向控制策略，q轴磁链保持为0不变，因此可以推导出故障期间定转子q轴电流为：
式中，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值，Irq表示定子和转子q轴电流，P0表示所述双馈电机在故障前输出的有功功率值。
由上式可知，当Ird小于临界值时，转子侧电流未达到限幅值，定转子电流q轴分量与初始的定子侧输出功率值相关；当Ird大于临界值时，转子侧电流达到限幅值，定转子电流q轴分量仅由转子电流d轴分量和转子侧电流最大限幅值决定。
结合上述定子侧输出的无功电流值满足式子Isd和故障期间定转子q轴电流，当故障期间定转子q轴电流式子中Isq取后者时，网侧故障时DFIG定子侧输出电流表达式为：
此时Is平方与Uf的平方值成类双钩函数关系，且定子侧输出电流与DFIG的初始输出功率值相关。
当网侧发生轻微故障，例如电压值处于0.9p.u.～1.0p.u.，此时DFIG未进入低压穿越状态，其控制方式与正常运行时相同。对于DFIG定子侧，其输出的有功功率Ps、无功功率Qs满足：
Ps+jQs＝usis *
式中，us、is分别为DFIG定子侧电压与电流矢量值，*表示取复数的共轭值。将us、is写成其复数形式代入，得到其有功和无功功率的具体表达式为：
正常运行时，以定子磁链定向控制为例，风机的dq轴电压值分别为Usd＝0、Usq＝U0，故而有功和无功功率的表达式可简化为：
在不同故障穿越策略下，定子侧输出电流值与其dq轴分量之间均满足：
式中，Is表示所述第一输出电流，Isd表示所述定子侧输出的无功电流值，Isq表示转子侧输出的无功电流值。
在优选的实施例当中，根据GSC馈出电流状态计算得到第二输出电流，具体为：
当GSC馈出电流时，根据GSC输出功率得到第二输出电流，其中，第二输出电流的计算公式为：
式中，Itd、Itq分别表示It的d、q轴分量值，Isd表示定子侧输出的无功电流值，Isq表示转子侧输出的无功电流值。
在本实施例中，研究考虑GSC馈出电流的DFIG故障电流，如图3所示，根据故障稳态期间功率关系满足：
式中，Ps、Pt、Pg分别为DFIG定子侧、换流器侧和出口处的功率值。
当RSC采用定子磁链定向的矢量控制策略、GSC采用基于电网电压定向的矢量控制策略时，GSC侧输出功率值与输出电流的关系式满足：
式中，Itd、Itq分别为It的d、q轴分量值。
故当考虑GSC的馈出电流时，DFIG输出电流值为：
式中，Itd、Itq分别表示It的d、q轴分量值，Isd表示定子侧输出的无功电流值，Isq表示转子侧输出的无功电流值。
在风机的撬棒投入阶段，由于撬棒保护投入后将短接转子侧绕组，使RSC失去作用，此时可以认为换流器侧不输出电流，因此DFIG输出电流值与定子侧电流值相等。在RSC励磁控制和外环控制阶段有Ps＝UfIsq，若GSC不参与风机的无功调节过程，其向故障点提供的无功功率值为0，此时GSC侧提供的电流值只存在电流的d轴分量，即有：
可以得到网侧故障时，考虑GSC馈出电流后DFIG输出电流值为：
式中，Itd、Itq分别表示It的d、q轴分量值，Isd表示定子侧输出的无功电流值，Isq表示转子侧输出的无功电流值。
S13、根据第一输出电流和第二输出电流得到故障电流值。
在优选的实施例当中，根据第一输出电流和第二输出电流得到故障电流值，具体为：
根据第一输出电流和第二输出电流得到故障电流计算模型，其中，故障电流计算模型为：
式中，Rs表示定子侧电阻值，R'c表示撬棒保护投入后转子侧电阻值，ω1表示同步角度值，s表示转差率值，Lsσ分别表示定子侧的漏感值，Lr表示DFIG定转子侧的自感值，Lrσ分别表示转子侧的漏感值，Lm表示定转子侧的互感值，Uf表示故障时风机出口的电压值，kd表示无功补偿系数值，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值，Irmax表示为转子侧最大电流限幅值，P0表示双馈电机在故障前输出的有功功率值；
对故障电流计算模型进行求解，得到故障电流值。
在本实施例中，根据上述考虑不同电压跌落下的双馈电机保护策略下的电流和考虑GSC馈出电流的DFIG故障电流，在不同电压跌落程度下，DFIG的定子侧和GSC侧将提供不同的电流值，若探讨DFIG的出口处电流，需要计及两个分量。因此，可得到计及不同电压跌落和GSC馈出电流的DFIG精细化故障计算模型为：
式中，Rs表示定子侧电阻值，R'c表示撬棒保护投入后转子侧电阻值，ω1表示同步角度值，s表示转差率值，Lsσ分别表示定子侧的漏感值，Lr表示DFIG定转子侧的自感值，Lrσ分别表示转子侧的漏感值，Lm表示定转子侧的互感值，Uf表示故障时风机出口的电压值，kd表示无功补偿系数值，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值，Irmax表示为转子侧最大电流限幅值，P0表示双馈电机在故障前输出的有功功率值。
对于风机的各项配置参数，如R'c、Rs、Ls、Lm和Lrσ是可以直接获取的；对于风机运行参数，如Ps0通常可以在风机运行时进行测量。另外两个参数(包括kd和Irmax是在控制策略模块中的可调参数。在获取到上述参数后，将其代入至本文所提模型中，则在不同的电压跌落程度下风机的故障电流IDFIG只与故障后的电压相关，此时即可将其看等效为不同的压控电流源模型，之后可结合复合序网图、迭代法等对故障后的全网络进行求解，得到求解结果。
作为本实施例的一种举例，如图4所示，选取典型Simulink新英格兰3机9节点系统，将母线3处的传统电源替换为DFIG。设置f5处发生三相短路故障，求解得到模型中各母线电压和各支路电流仿真值与基于所提模型下的迭代计算值对比如下表所示。
表1各母线电压仿真值与计算值对比
表2各支路电流仿真值与计算值对比
表3各支路电流仿真值与计算值对比
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根据仿真结果，采用传统三段式和本发明所提及精细化故障计算模型进行网络迭代所计算的误差平均值分别为5.87％和2.24％，说明本文所提计及不同低穿策略和GSC馈出电流的DFIG精细化故障计算模型在电网故障计算中误差值有所降低，具有更高的准确性。对于风机并网点处，风机故障电压迭代误差值由6.40％下降为1.73％，风机输出电流迭代误差值由5.44％下降为1.58％，说明本文所提计及不同低穿策略和GSC馈出电流的DFIG精细化故障计算模型能更加真实准确地反映风机的故障输出特性。
本发明所提DFIG精细化故障计算模型在考虑风机不同故障穿越策略和GSC馈出电流基础上，详细推导了各阶段DFIG输出电流与电压值之间的关系式。将基于各模型下的迭代值和仿真值进行对比，结果表明，本文所提精细化故障计算模型在故障电网迭代计算时具有更高的准确性，提高了现有含DFIG接入的新能源电网的故障计算准确性，具有工程实际意义。
实施例二
相应地，参见图5，图5是本发明提供的一种DFIG精细化故障电流计算系统，如图所示，该DFIG精细化故障计算系统包括：
获取模块501，用于获取待测电网故障期间的电力数据，根据电力数据得到双馈电机的运行状态；
第一计算模块502，用于根据双馈电机的运行状态计算得到第一输出电流，根据GSC馈出电流状态计算得到第二输出电流；
第二计算模块503，用于根据第一输出电流和第二输出电流得到故障电流值。
在优选的实施例当中，根据电力数据得到发电机的运行状态，具体为：
当电力数据大于第一预设值时，双馈电机进入投入撬棒保护的运行状态；
当电力数据小于第一预设值且大于第二预设值时，双馈电机进入通过转子侧变化器励磁进行电流输出的运行状态；
当电力数据小于第二预设值时，双馈电机运行状态不变。
在优选的实施例当中，根据双馈电机的运行状态计算得到第一输出电流，具体为：
当双馈电机投入撬棒保护运行状态，根据内阻抗和电压得到第一输出电流，其中，第一输出电流的计算公式为：
式中，Is表示第一输出电流，Uf表示故障时风机出口的电压值，Z表示内阻抗，内阻抗的表达式为:
当双馈电机进入通过转子侧变化器励磁进行电流输出的运行状态时，若电压跌落程度大于第一阈值且小于第二阈值时，根据电流约束条件、双馈电机输出有功功率得到第一输出电流，其中，第一输出电流为：
式中，Is表示第一输出电流，Uf表示故障时风机出口的电压值，kd表示无功补偿系数值，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值；
电流约束条件为：
Isd≥kd(0.9-Uf),kd∈[1.5,3]
式中，kd为无功补偿系数值，Isd表示第一输出电流值，Uf表示故障时风机出口的电压值，
定转子q轴电流为：
式中，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值，Irq表示定子和转子q轴磁链，P0表示双馈电机在故障前输出的有功功率值；
式中，Ird表示定子和转子d轴磁链，Uf表示故障时风机出口的电压值，ω1表示同步角度值，kd表示无功补偿系数值，Lm表示定转子侧的互感值，Lr表示DFIG定转子侧的自感值。
在优选的实施例当中，根据GSC馈出电流状态计算得到第二输出电流，具体为：
当GSC馈出电流时，根据GSC输出功率得到第二输出电流，其中，第二输出电流的计算公式为：
式中，Itd、Itq分别表示It的d、q轴分量值，Isd表示定子侧输出的无功电流值，Isq表示转子侧输出的无功电流值。
在优选的实施例当中，根据第一输出电流和第二输出电流得到故障电流值，具体为：
根据第一输出电流和第二输出电流得到故障电流计算模型，其中，故障电流计算模型为：
式中，Rs表示定子侧电阻值，R'c表示撬棒保护投入后转子侧电阻值，ω1表示同步角度值，s表示转差率值，Lsσ分别表示定子侧的漏感值，Lr表示DFIG定转子侧的自感值，Lrσ分别表示转子侧的漏感值，Lm表示定转子侧的互感值，Uf表示故障时风机出口的电压值，kd表示无功补偿系数值，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值，Irmax表示为转子侧最大电流限幅值，P0表示双馈电机在故障前输出的有功功率值；
对故障电流计算模型进行求解，得到故障电流值。
本实施例更详细的工作原理和步骤流程可以但不限于参见实施例一的相关记载。
综上所述，实施本发明的实施例，具有如下有益效果：
获取待测电网故障期间的电力数据，根据电力数据得到双馈电机的运行状态，根据双馈电机的运行状态计算得到第一输出电流，根据GSC馈出电流状态计算得到第二输出电流，根据第一输出电流和第二输出电流得到故障电流值。本方法通过考虑了不同程度的电压跌落情况下双馈电机采取的策略，同时考虑了GSC侧的馈出电流值来计算实际DFIG的故障电流大小，提高了现有含DFIG接入的新能源电网故障计算的准确度，具有较高的工程适用性。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种DFIG精细化故障电流计算方法，其特征在于，包括：
获取待测电网故障期间的电力数据，根据所述电力数据得到双馈电机的运行状态；
根据所述双馈电机的运行状态计算得到第一输出电流，根据GSC馈出电流状态计算得到第二输出电流；
根据所述第一输出电流和所述第二输出电流得到故障电流值。
2.如权利要求1所述的DFIG精细化故障电流计算方法，其特征在于，所述根据所述电力数据得到发电机的运行状态，具体为：
当所述电力数据大于第一预设值时，所述双馈电机进入投入撬棒保护的运行状态；
当所述电力数据小于第一预设值且大于第二预设值时，所述双馈电机进入通过转子侧变化器励磁进行电流输出的运行状态；
当所述电力数据小于第二预设值时，所述双馈电机运行状态不变。
3.如权利要求1所述的DFIG精细化故障电流计算方法，其特征在于，所述根据所述双馈电机的运行状态计算得到第一输出电流，具体为：
当所述双馈电机投入撬棒保护运行状态，根据内阻抗和电压得到第一输出电流，其中，所述第一输出电流的计算公式为：
式中，Is表示第一输出电流，Uf表示故障时风机出口的电压值，Z表示内阻抗，所述内阻抗的表达式为:
式中，Rs为定子侧电阻值，R'c表示撬棒保护投入后转子侧电阻值，ω1表示同步角度值，s表示转差率值，Lsσ分别表示定子侧的漏感值，Lr表示DFIG定转子侧的自感值，Lrσ分别表示转子侧的漏感值，Lm表示定转子侧的互感值，且满足Lr＝Lm+Lrσ；
当双馈电机进入通过转子侧变化器励磁进行电流输出的运行状态时，若电压跌落程度大于第一阈值且小于第二阈值时，根据电流约束条件、双馈电机输出有功功率得到第一输出电流，其中，所述第一输出电流为：
式中，Is表示所述第一输出电流，Uf表示故障时风机出口的电压值，kd表示无功补偿系数值，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值；
所述电流约束条件为：
Isd≥kd(0.9-Uf),kd∈[1.5,3]
式中，kd为无功补偿系数值，Isd表示所述定子侧输出的无功电流值，Uf表示故障时风机出口的电压值，
所述定转子q轴电流为：
式中，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值，Irq表示定子和转子q轴电流，P0表示所述双馈电机在故障前输出的有功功率值；
式中，Ird表示定子和转子d轴电流，Uf表示故障时风机出口的电压值，ω1表示同步角度值，kd表示无功补偿系数值，Lm表示定转子侧的互感值，Lr表示DFIG定转子侧的自感值。
4.如权利要求1所述的DFIG精细化故障电流计算方法，其特征在于，所述根据GSC馈出电流状态计算得到第二输出电流，具体为：
当GSC馈出电流时，根据GSC输出功率得到第二输出电流，其中，所述第二输出电流的计算公式为：
式中，Itd、Itq分别表示It的d、q轴分量值，Isd表示定子侧输出的无功电流值，Isq表示转子侧输出的无功电流值。
5.如权利要求1所述的DFIG精细化故障电流计算方法，其特征在于，所述根据所述第一输出电流和所述第二输出电流得到故障电流值，具体为：
根据所述第一输出电流和所述第二输出电流得到故障电流计算模型，其中，所述故障电流计算模型为：
式中，Rs表示定子侧电阻值，R'c表示撬棒保护投入后转子侧电阻值，ω1表示同步角度值，s表示转差率值，Lsσ分别表示定子侧的漏感值，Lr表示DFIG定转子侧的自感值，Lrσ分别表示转子侧的漏感值，Lm表示定转子侧的互感值，Uf表示故障时风机出口的电压值，kd表示无功补偿系数值，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值，Irmax表示为转子侧最大电流限幅值，P0表示双馈电机在故障前输出的有功功率值；
对所述故障电流计算模型进行求解，得到故障电流值。
6.一种DFIG精细化故障电流计算系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待测电网故障期间的电力数据，根据所述电力数据得到双馈电机的运行状态；
第一计算模块，用于根据所述双馈电机的运行状态计算得到第一输出电流，根据GSC馈出电流状态计算得到第二输出电流；
第二计算模块，用于根据所述第一输出电流和所述第二输出电流得到故障电流值。
7.如权利要求6所述的DFIG精细化故障电流计算系统，其特征在于，所述根据所述电力数据得到发电机的运行状态，具体为：
当所述电力数据大于第一预设值时，所述双馈电机进入投入撬棒保护的运行状态；
当所述电力数据小于第一预设值且大于第二预设值时，所述双馈电机进入通过转子侧变化器励磁进行电流输出的运行状态；
当所述电力数据小于第二预设值时，所述双馈电机运行状态不变。
8.如权利要求6所述的DFIG精细化故障电流计算系统，其特征在于，所述根据所述双馈电机的运行状态计算得到第一输出电流，具体为：
当所述双馈电机投入撬棒保护运行状态，根据内阻抗和电压得到第一输出电流，其中，所述第一输出电流的计算公式为：
式中，Is表示第一输出电流，Uf表示故障时风机出口的电压值，Z表示内阻抗，所述内阻抗的表达式为:
当双馈电机进入通过转子侧变化器励磁进行电流输出的运行状态时，若电压跌落程度大于第一阈值且小于第二阈值时，根据电流约束条件、双馈电机输出有功功率得到第一输出电流，其中，所述第一输出电流为：
式中，Is表示所述第一输出电流，Uf表示故障时风机出口的电压值，kd表示无功补偿系数值，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值；
所述电流约束条件为：
Isd≥kd(0.9-Uf),kd∈[1.5,3]
式中，kd为无功补偿系数值，Isd表示定子侧输出的无功电流值，Uf表示故障时风机出口的电压值，
定转子q轴电流为：
式中，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值，Irq表示定子和转子q轴磁链，P0表示所述双馈电机在故障前输出的有功功率值；
式中，Ird表示定子和转子d轴磁链，Uf表示故障时风机出口的电压值，ω1表示同步角度值，kd表示无功补偿系数值，Lm表示定转子侧的互感值，Lr表示DFIG定转子侧的自感值。
9.如权利要求6所述的DFlG精细化故障电流计算系统，其特征在于，所述根据GSC馈出电流状态计算得到第二输出电流，具体为：
当GSC馈出电流时，根据GSC输出功率得到第二输出电流，其中，所述第二输出电流的计算公式为：
式中，Itd、Itq分别表示It的d、q轴分量值，Isd表示定子侧输出的无功电流值，Isg表示转子侧输出的无功电流值。
10.如权利要求6所述的DFlG精细化故障电流计算系统，其特征在于，所述根据所述第一输出电流和所述第二输出电流得到故障电流值，具体为：
根据所述第一输出电流和所述第二输出电流得到故障电流计算模型，其中，所述故障电流计算模型为：
式中，Rs表示定子侧电阻值，Rc表示撬棒保护投入后转子侧电阻值，ω1表示同步角度值，s表示转差率值，Lsσ分别表示定子侧的漏感值，Lr表示DFlG定转子侧的自感值，Lrσ分别表示转子侧的漏感值，Lm表示定转子侧的互感值，Uf表示故障时风机出口的电压值，kd表示无功补偿系数值，Ps0表示故障前双馈电机的定子侧输出有功功率值，Irmax表示为转子侧最大电流限幅值，P0表示双馈电机在故障前输出的有功功率值；
对所述故障电流计算模型进行求解，得到故障电流值。
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