本發(fā)明涉及一種計及轉(zhuǎn)移阻抗的風(fēng)電場短路電流實用計算方法，屬于風(fēng)電場電氣經(jīng)濟(jì)安全分析與設(shè)計領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為現(xiàn)階段風(fēng)電場的主流機(jī)型，不同的參數(shù)必然會影響它的內(nèi)阻，同時風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成型式和繁多的集電線路使得風(fēng)電場拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，如果忽略這三點，按現(xiàn)有方法計算并網(wǎng)點(PCC端)三相短路電流，可能得到過大的結(jié)果，造成不必要的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種計及轉(zhuǎn)移阻抗的風(fēng)電場短路電流實用計算方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種計及轉(zhuǎn)移阻抗的風(fēng)電場短路電流實用計算方法，包括以下步驟，

步驟1，假設(shè)當(dāng)0時刻并網(wǎng)點發(fā)生了三相短路故障，0⁺時刻投入Crowbar電阻；

步驟2，根據(jù)風(fēng)電場系統(tǒng)中雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的銘牌參數(shù)和電磁暫態(tài)方程，推導(dǎo)出它的阻抗表達(dá)式；

步驟3，根據(jù)變壓器和電纜的銘牌參數(shù)，求出變壓器和電纜的阻抗；

步驟4，推導(dǎo)出風(fēng)電場系統(tǒng)中各鏈?zhǔn)铰?lián)接機(jī)組群的等值阻抗表達(dá)式；推導(dǎo)出風(fēng)電場系統(tǒng)中各并聯(lián)聯(lián)接機(jī)組群的等值阻抗表達(dá)式；

步驟5，推導(dǎo)出發(fā)電端到集電母線間的轉(zhuǎn)移阻抗表達(dá)式；

步驟6，求得發(fā)電端到并網(wǎng)點的短路阻抗；

步驟7，求得并網(wǎng)點的短路電流和短路沖擊電流。

雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的阻抗表達(dá)式為，

$Z_{ijM}=\left|\frac{\sqrt{6U_{ijrM}^2{I}_{ijLR}^2-2P_{ijrM}^2}}{-3K_{ijd}{U}_{ijrM}{I}_{ijLR}^2+\sqrt{3U_{ijrM}^2{I}_{ijLR}^2-P_{ijrM}^2+9I_{ijLR}^4{R}_{ijCB}^2}{I}_{ijrM}}\right|$

其中，Z_ijM表示第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的阻抗，K_ijd為第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)出口電壓跌落系數(shù)，U_ijrM為第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定電壓，I_ijrM為第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定電流，I_ijLR為第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)堵轉(zhuǎn)電流，P_ijrM為第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定功率，R_ijCB為第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)Crowbar電阻。

定義風(fēng)電場系統(tǒng)中共有t組機(jī)組群，其中第一組至第m為鏈?zhǔn)铰?lián)接機(jī)組群，從第m+1組至第t為組并聯(lián)聯(lián)接機(jī)組群；

當(dāng)1≤i≤m時，等值阻抗表達(dá)式為，

$Z_i=\frac{\underset{j=1}{\overset{nP}{\Σ}}{n}_{ij}^2(Z_{ijM}+Z_{ijP})+\underset{j=1}{\overset{nP}{\Σ}}{\left(\underset{k^{\′}=1}{\overset{j}{\Σ}}{n}_{{\mathrm{ik}}^{\′}}\right)}^2{Z}_{ijL}}{{\left(\underset{j=1}{\overset{nP}{\Σ}}{n}_{ij}\right)}^2}$

其中，Z_i為第i組機(jī)組群的等值阻抗表達(dá)式，nP為第i組的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)，Z_ijP為第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)所連變壓器的阻抗，Z_ijL為與第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)所連變壓器相連的電纜阻抗，n_ij為第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定電流與基準(zhǔn)電流的比值，n_ik′為第i組第k’臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定電流與基準(zhǔn)電流的比值；

當(dāng)m+1≤i≤t時，等值阻抗表達(dá)式為，

$Z_i=\frac{\underset{j=1}{\overset{nP}{\Σ}}{n}_{ij}^2(Z_{ijM}+Z_{ijP}+Z_{ijL})}{{\left(\underset{j=1}{\overset{nP}{\Σ}}{n}_{ij}\right)}^2}+Z_{iL}$

其中，Z_iL為第i組機(jī)群集電母線與風(fēng)電場總的集電母線之間所連的電纜阻抗。

發(fā)電端到集電母線間的轉(zhuǎn)移阻抗表達(dá)式為，

$Z_H=\frac{\underset{i=1}{\overset{t}{\Σ}}{n}_i^2{Z}_i}{{\left(\underset{i=1}{\overset{t}{\Σ}}{n}_i\right)}^2}$

其中，Z_H為發(fā)電端到集電母線間的轉(zhuǎn)移阻抗表達(dá)式，n_i為第i組機(jī)組群發(fā)出的額定電流與基準(zhǔn)電流的比值。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：本發(fā)明在計算風(fēng)電場短路電流時，計及了集電線路轉(zhuǎn)移阻抗和不同參數(shù)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成對風(fēng)電場短路電流的影響，更加精確地表達(dá)了風(fēng)電場并網(wǎng)點(PCC端)短路電流的大小，與現(xiàn)有計算公式相比，沒有增加已知參數(shù)，但提高了計算的精度，兼具了計算的準(zhǔn)確性和實用性，對于風(fēng)電場的電氣設(shè)備經(jīng)濟(jì)安全設(shè)計具有重要意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖。

圖2為風(fēng)電場系統(tǒng)接線圖。

圖3為風(fēng)電場各機(jī)組群等值后的接線圖。

圖4為風(fēng)電場總機(jī)組群等值后的接線圖。

圖5為風(fēng)電場電氣元件全部等值后的電路圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，一種計及轉(zhuǎn)移阻抗的風(fēng)電場短路電流實用計算方法，包括以下步驟：

步驟1，假設(shè)當(dāng)0時刻并網(wǎng)點發(fā)生了三相短路故障，0⁺時刻投入Crowbar電阻。

步驟2，根據(jù)風(fēng)電場系統(tǒng)中雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的銘牌參數(shù)和電磁暫態(tài)方程，推導(dǎo)出它的阻抗表達(dá)式。

雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的阻抗表達(dá)式為，

$Z_{ijM}=\left|\frac{\sqrt{6U_{ijrM}^2{I}_{ijLR}^2-2P_{ijrM}^2}}{-3K_{ijd}{U}_{ijrM}{I}_{ijLR}^2+\sqrt{3U_{ijrM}^2{I}_{ijLR}^2-P_{ijrM}^2+9I_{ijLR}^4{R}_{ijCB}^2}{I}_{ijrM}}\right|$

其中，Z_ijM表示第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的阻抗，K_ijd為第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)出口電壓跌落系數(shù)，U_ijrM為第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定電壓，I_ijrM為第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定電流，I_ijLR為第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)堵轉(zhuǎn)電流，P_ijrM為第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定功率，R_ijCB為第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)Crowbar電阻。

步驟3，根據(jù)圖2中變壓器和電纜的銘牌參數(shù)，求出變壓器和電纜的阻抗。

步驟4，根據(jù)圖3，推導(dǎo)出風(fēng)電場系統(tǒng)中各鏈?zhǔn)铰?lián)接機(jī)組群的等值阻抗表達(dá)式；推導(dǎo)出風(fēng)電場系統(tǒng)中各并聯(lián)聯(lián)接機(jī)組群的等值阻抗表達(dá)式。

定義風(fēng)電場系統(tǒng)中共有t組機(jī)組群，其中第一組至第m為鏈?zhǔn)铰?lián)接機(jī)組群，從第m+1組至第t為組并聯(lián)聯(lián)接機(jī)組群；

當(dāng)1≤i≤m時，等值阻抗表達(dá)式為，

$Z_i=\frac{\underset{j=1}{\overset{nP}{\Σ}}{n}_{ij}^2(Z_{ijM}+Z_{ijP})+\underset{j=1}{\overset{nP}{\Σ}}{\left(\underset{k^{\′}=1}{\overset{j}{\Σ}}{n}_{{\mathrm{ik}}^{\′}}\right)}^2{Z}_{ijL}}{{\left(\underset{j=1}{\overset{nP}{\Σ}}{n}_{ij}\right)}^2}$

其中，Z_i為第i組機(jī)組群的等值阻抗表達(dá)式，nP為第i組的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)，Z_ijP為第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)所連變壓器的阻抗，Z_ijL為與第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)所連變壓器相連的電纜阻抗，n_ij為第i組第j臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定電流與基準(zhǔn)電流的比值，n_ik′為第i組第k’臺雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定電流與基準(zhǔn)電流的比值。

當(dāng)m+1≤i≤t時，等值阻抗表達(dá)式為，

$Z_i=\frac{\underset{j=1}{\overset{nP}{\Σ}}{n}_{ij}^2(Z_{ijM}+Z_{ijP}+Z_{ijL})}{{\left(\underset{j=1}{\overset{nP}{\Σ}}{n}_{ij}\right)}^2}+Z_{iL}$

其中，Z_iL為第i組機(jī)群集電母線與風(fēng)電場總的集電母線之間所連的電纜阻抗。

步驟5，根據(jù)圖4，推導(dǎo)出發(fā)電端到集電母線間的轉(zhuǎn)移阻抗表達(dá)式。

發(fā)電端到集電母線間的轉(zhuǎn)移阻抗表達(dá)式為，

$Z_H=\frac{\underset{i=1}{\overset{t}{\Σ}}{n}_i^2{Z}_i}{{\left(\underset{i=1}{\overset{t}{\Σ}}{n}_i\right)}^2}$

其中，Z_H為發(fā)電端到集電母線間的轉(zhuǎn)移阻抗表達(dá)式，n_i為第i組機(jī)組群發(fā)出的額定電流與基準(zhǔn)電流的比值。

步驟6，根據(jù)圖5，求得發(fā)電端到并網(wǎng)點的短路阻抗。

步驟7，求得并網(wǎng)點的短路電流和短路沖擊電流，從而根據(jù)短路電流和短路沖擊電流選取合適的電氣設(shè)備。

上述方法在計算風(fēng)電場短路電流時，計及了集電線路轉(zhuǎn)移阻抗和不同參數(shù)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成對風(fēng)電場短路電流的影響，更加精確地表達(dá)了風(fēng)電場并網(wǎng)點(PCC端)短路電流的大小，與現(xiàn)有計算公式相比，沒有增加已知參數(shù)，但提高了計算的精度，兼具了計算的準(zhǔn)確性和實用性，對于風(fēng)電場的電氣設(shè)備經(jīng)濟(jì)安全設(shè)計具有重要意義。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。