转子侧变流器。当电网发生 低电压扰动时，防止直流母线电压过高和转子电流过大。主要工作在故障状态，阻尼定子磁 链。Crowbar电阻能在瞬时把巨大能量耗散掉。
[0046] 零序时，风机断开，等值阻抗取0。
[0047] 对图1和图2的正负序等效电路进行分析，得出以下结论：
[0048] 当s = 1时，为系统发生不严重故障的情况；
[0050] 其中，X"为系统发生故障时电机的此暂态电抗久为转子电抗；Xni为励磁电抗；X s 为定子漏抗；X2为负序电抗。
[0051] 公式（1)是风力发电机在系统发生不严重故障时的正负序等效阻抗计算公式。在 系统发生不严重故障时，风机的正负等效阻抗相等。
[0052] 当s = -1时，为系统发生严重故障的情况。
[0055] 其中，Rs为定子电阻；Xs为定子电抗；Xni为励磁电抗；X 1^转子电抗；R1^转子电 阻；Rcwjar为 Crowbar 电阻。
[0056] 公式（2)是风力发电机在系统发生不严重故障时的正负序等效阻抗计算公式。在 系统发生严重故障时，风机的正负序等效阻抗不相等。
[0057] 通过公式（1)、⑵的分析可以知道，S的取值不同，系统发生故障的严重程度不 同，同时风机的正负序等效阻抗的计算公式不相同。因此，可以把转差率作为风场的基础参 数，可以根据系统故障情况人为的确定转差率的取值情况。
[0058] 图3是风电场中风机的连接关系示意图。假设风电场投入运行的风机数量是η。 其中，图3a是所有投入运行的风机分别经过升压变压器后并入电网的接线图示意图；据风 电场的接线特点，将同一类型的风机和升压变压器进行并联后等效为一个风场模型，为方 便计算使用，如图3b方框里面所示。在风电场中，每个风机发的电通过升压变压器后连接 到同一个母线上，再经过升压变压器升压后并入电网。
[0059] 从图3a方框里面可以看出，风力发电机发的电经过二绕组变压器并入母线，图4 是二绕组变压器的等值阻抗图。
[0060] 图4中的R/变压器电阻是变压器作短路实验时，将一侧绕组短接，在另一侧绕组 施加电压，使短路绕组的电流达到额定值，计算公式如公式（3)所示；X/变压器电抗，计算 公式如公式（4)所示；G t是变压器的电导；81是变压器的电纳。计算中一般不考虑变压器 的励磁支路。
[0063] 其中，Sn是变压器的三相额定容量；V ,是额定线电压；ΔΡ s是短路损耗；V s%是短 路电压。在对变压器进行等值计算时，采用公式（4)，而且变压器的正负序等值阻抗是相等 的。
[0064] 在电力系统继电保护中，需要根据系统的运行方式进行定值整定。把风电场作为 稳定电源向系统供电时，需要考虑风电场的大小运行方式。本专利中规定风电场中所有风 机都投入运行并如电网的运行方式为大方式；风电场中并非所有风机都投入运行并如电网 的运行方式为小方式。
[0065] 当电力系统发生故障时，可以根据系统发生故障的严重程度确定图3b框中故障 计算的等效计算模型，进而进行继电保护的定值整定。风电场的具体计算模型如下：
[0066] (1)当系统发生不严重故障时，即S = 1时
[0071] 其中，公式（5)、（6)中的η是风电场投入运行的风机数量。
[0072] 本发明提出了一种计及风电接入电网对继电保护影响的定值整定计算方法。在该 计算方法中，风电场作为电力系统稳定的供电电源，当电力系统发生故障时保留风电场，计 算整定含有风电场的系统的定值。在本发明中提出了风电场大小运行方式的定义，以及电 力系统发生不同程度的故障时风电场正负序阻抗的不同计算公式。
[0073] 本发明的研究内容主要是当电力系统发生故障，同时风电场作为稳定电源不切除 的情况下，计算风电场的正负序等值阻抗，进而进行系统的继电保护定值的整定计算。
[0074] 首先是搜集表1里面需要用到的参数。
[0076] 表 1
[0077] 其次对表1中风电场的录入参数进行设计录入。其中电压等级是风电场中风机发 电经升压变压器抬高后的电压等级；D铭牌参数中的大小方式投入风机数是根据风电场实 际运行的风机数量决定，若风电场中的所有风机都投入运行则风电场运行在大方式，若风 电场中并非是所有的风机都投入运行则风电场运行在小方式（具体投入运行的风机数量 是由风电场的调度控制中心决定）；D铭牌参数中的单机转差率S的取值决定电力系统发生 故障的严重程度，当S = 1时，系统发生不严重的故障，当S = -1时，系统发生严重故障；D 铭牌参数中箱变短路电压百分比是风电场中升压变压器的短路电压百分比。
[0078] 最后按照风电场正负序的等值阻抗计算公式，计算风电场的等值阻抗，进而对电 力系统的继电保护的定值进行整定。
[0079] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依 据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明 技术方案的保护范围。
【主权项】
1. 一种考虑风电接入电网的继电保护定值整定计算方法，其特征在于：该方法包括以 下步骤： (1) 在现有继电保护定值整定计算方法中绘制含风电场的电力系统的接线图； (2) 录入风电场的基本参数； (3) 采用现有继电保护定值整定计算方法，对风电场的电力系统中配置继电保护装置 和保护原理元器件进行定值整定； 其中步骤（2)中把风电作为电力系统的稳定供电电源，建立风机模型，把双馈风力发 电机作为异步发电机进行处理，所述风机模型采用异步发电机的数学模型。2. 根据权利要求1所述的考虑风电接入电网的继电保护定值整定计算方法，其特征在 于：在异步发电机的数学模型中，在系统发生不严重故障时，风机的正负等效阻抗相等，均 为公式（1)⑴ 其中，X"为系统发生故障时电机的此暂态电抗；X1^为转子电抗；X"为励磁电抗；Xs为定 子漏抗；x2为负序电抗； 在系统发生严重故障时，风机的正负等效阻抗分别为公式（2)中的Zi、Z2，其中，Rs为定子电阻；Xs为定子电抗；Xm为励磁电抗；X1^为转子电抗；R1^为转子电阻；R&?bar为Crowbar电阻。3. 根据权利要求1所述的考虑风电接入电网的继电保护定值整定计算方法，其特征在 于：在异步发电机的数学模型中，在系统发生不严重故障时，风机的正负等效阻抗相等，均 为公式（5)(5) 其中X1^为转子电抗；X"为励磁电抗；Xs为定子漏抗；Xi为正序电抗，X2为负序电抗；n是 风电场投入运行的风机数量；SN是变压器的三相额定容量；￥,是额定线电压；Vs%是短路电 压； 在系统发生严重故障时，风机的正负等效阻抗分别为公式（6)中的ZpZ2，其中I为转子电抗；Xm为励磁电抗；Xs为定子漏抗；n是风电场投入运行的风机数量；SN是变压器的三相额定容量；乂,是额定线电压；Vs%是短路电压；n是风电场投入运行的风 机数量；馬为定子电阻；L为转子电阻；R&ciwb"为Crowbar电阻。
【专利摘要】本发明公开了一种考虑风电接入电网的继电保护定值整定计算方法,其把风力发电作为电力系统的稳定供电电源，在系统中考虑风机模型后重新整定系统中继电保护装置的定值，大大提高风资源的利用率。该方法包括步骤：(1)在现有继电保护定值整定计算方法中绘制含风电场的电力系统的接线图；(2)录入风电场的基本参数；(3)采用现有继电保护定值整定计算方法，对风电场的电力系统中配置继电保护装置和保护原理元器件进行定值整定；其中步骤(2)中把风电作为电力系统的稳定供电电源，建立风机模型，把双馈风力发电机作为异步发电机进行处理，所述风机模型采用异步发电机的数学模型。
【IPC分类】H02H7/26, H02H7/00
【公开号】CN105098713
【申请号】CN201510559493
【发明人】陈军, 冯小萍, 南东亮, 王晓飞, 罗邦云, 刘静, 王密娜, 李雪冬, 曹伟, 崔大林, 倪宏坤, 张丽, 杨斌, 牛嘉鑫, 梁静
【申请人】国家电网公司, 国网新疆电力公司, 北京中恒博瑞数字电力科技有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月6日