风电接入下电网故障多阶段电压计算方法及系统与流程

本发明涉及电网故障，特别是涉及风电接入下电网故障多阶段电压计算方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提到了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

2、当电力系统中某处发生短路故障后，系统电压会经过一个先跌落再恢复的动态过程。故障持续期间，由于感应电动机负荷端电压下降导致电磁转矩小于机械转矩，其转速会下降，故障清除后，这些感应电动机会吸收大量的无功功率，导致系统电压不能恢复快速到故障前的水平。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了风电接入下电网故障多阶段电压计算方法及系统，考虑风电场故障穿越特性以及感应电动机动态特性，实现了对系统故障后的多阶段电压进行快速计算，其计算耗时大幅快于仿真计算方法，可以快速评估故障对系统电压的影响，计算故障电压的空间分布特性。

2、第一方面，本发明提供了风电接入下电网故障多阶段电压计算方法；

3、风电接入下电网故障多阶段电压计算方法，包括：

4、获取电力系统的感应电动机等效阻抗，同步发电机次暂态电动势、同步发电机暂态电动势和风电场等效受控电压源的内电势；

5、基于所述次感应电动机等效阻抗，同步发电机次暂态电动势和风电场等效受控电压源的内电势，通过网络方程，计算得到故障发生后的电压跌落初始值；

6、基于所述电压跌落初始值，利用感应电动机模型，分别通过数值积分的方法对每个感应电动机计算跌落后的转速后，更新感应电动机的等效阻抗；

7、基于所述电压跌落初始值，通过风电场受控电压源模型，更新等效受控电压源的内电势；

8、基于更新后的感应电动机的等效阻抗、更新后的等效受控电压源的内电势和同步发电机暂态电动势，通过网络方程，计算得到故障清除前电压。

9、进一步，所述风电场受控电压源模型为：

10、

11、式中，为等效受控电压源的内电势，δ为等效功角，xeq为等效电抗，ip0为故障前的有功电流，ue风电场并网点的电压，θu为风电场并网点的相位，kq为风电场动态无功电流比例系数。

12、进一步，所述感应电动机模型包括：转子运动方程、电磁转矩方程和等效阻抗方程。

13、进一步，所述网络方程为：

14、

15、式中，u为电压向量，为等效受控电压源的内电势，xg取次暂态电抗，取次暂态电动势，kq为风电场动态无功电流比例系数，zl为静态负荷阻抗，zm为感应电动机等效阻抗，zf为故障阻抗，y1为网络节点导纳矩阵，zm为等效阻抗。

16、进一步，若故障期间节点电压线性地由故障发生后的电压跌落初始值变化为故障清除前电压，则利用感应电动机模型，更新跌落后的转速后，二次更新感应电动机的等效阻抗。

17、进一步，还包括，基于二次更新后的感应电动机的等效阻抗和更新后的等效受控电压源的内电势，通过网络方程，计算得到修正后的故障清除前电压。

18、进一步，基于所述修正后的故障清除前电压，通过网络方程，更新等效受控电压源的内电势后，将故障阻抗的倒数置为零后，计算得到故障恢复后电压。

19、第二方面，本发明提供了风电接入下电网故障多阶段电压计算系统；

20、数据获取模块，其被配置为：获取电力系统的感应电动机等效阻抗，同步发电机次暂态电动势、同步发电机暂态电动势和风电场等效受控电压源的内电势；

21、第一电压计算模块，其被配置为：基于所述次感应电动机等效阻抗，同步发电机次暂态电动势和风电场等效受控电压源的内电势，通过网络方程，计算得到故障发生后的电压跌落初始值；

22、第一更新模块，其被配置为：基于所述电压跌落初始值，利用感应电动机模型，分别通过数值积分的方法对每个感应电动机计算跌落后的转速后，更新感应电动机的等效阻抗；

23、第二更新模块，其被配置为：基于所述电压跌落初始值，通过风电场受控电压源模型，更新等效受控电压源的内电势；

24、第二电压计算模块，其被配置为：基于更新后的感应电动机的等效阻抗、更新后的等效受控电压源的内电势和同步发电机暂态电动势，通过网络方程，计算得到故障清除前电压。

25、第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括：

26、存储器，用于非暂时性存储计算机可读指令；以及

27、处理器，用于运行所述计算机可读指令，

28、其中，所述计算机可读指令被所述处理器运行时，执行上述第一方面所述的方法。

29、第四方面，本发明还提供了一种存储介质，非暂时性地存储计算机可读指令，其中，当所述非暂时性计算机可读指令由计算机执行时，执行第一方面所述方法的指令。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

31、本发明考虑风电场故障穿越特性以及感应电动机动态特性，实现了对系统故障后的多阶段电压进行快速计算，其计算耗时大幅快于仿真计算方法，可以快速评估故障对系统电压的影响，计算故障电压的空间分布特性。

技术特征：

1.风电接入下电网故障多阶段电压计算方法，其特征是，包括：

2.如权利要求1所述的风电接入下电网故障多阶段电压计算方法，其特征是，所述风电场受控电压源模型为：

3.如权利要求1所述的风电接入下电网故障多阶段电压计算方法，其特征是，所述感应电动机模型包括：转子运动方程、电磁转矩方程和等效阻抗方程。

4.如权利要求1所述的风电接入下电网故障多阶段电压计算方法，其特征是，所述网络方程为：

5.如权利要求1所述的风电接入下电网故障多阶段电压计算方法，其特征是，若故障期间节点电压线性地由故障发生后的电压跌落初始值变化为故障清除前电压，则利用感应电动机模型，更新跌落后的转速后，二次更新感应电动机的等效阻抗。

6.如权利要求5所述的风电接入下电网故障多阶段电压计算方法，其特征是，还包括，基于二次更新后的感应电动机的等效阻抗和更新后的等效受控电压源的内电势，通过网络方程，计算得到修正后的故障清除前电压。

7.如权利要求6所述的风电接入下电网故障多阶段电压计算方法，其特征是，基于所述修正后的故障清除前电压，通过网络方程，更新等效受控电压源的内电势后，将故障阻抗的倒数置为零后，计算得到故障恢复后电压。

8.风电接入下电网故障多阶段电压计算系统，其特征是，包括：

9.一种电子设备，其特征是，包括：

10.一种存储介质，其特征是，非暂时性地存储计算机可读指令，其中，当所述非暂时性计算机可读指令由计算机执行时，执行权利要求1-7任一项所述方法的指令。

技术总结
本发明涉及电网故障技术领域，公开了风电接入下电网故障多阶段电压计算方法及系统，包括：基于次感应电动机等效阻抗、同步发电机次暂态电动势和风电场等效受控电压源的内电势，通过网络方程，计算得到故障发生后的电压跌落初始值；基于所述电压跌落初始值，利用感应电动机模型，分别通过数值积分的方法对每个感应电动机计算跌落后的转速后，更新感应电动机的等效阻抗；基于所述电压跌落初始值，通过风电场受控电压源模型，更新等效受控电压源的内电势；基于更新后的感应电动机的等效阻抗、更新后的等效受控电压源的内电势和同步发电机暂态电动势，通过网络方程，计算得到故障清除前电压。实现了对系统故障后的多阶段电压进行快速计算。

技术研发人员：李新,武乃虎,丁磊,张宇,马琳琳,周海全,孙动一,闫敏,魏锥,汪挺,郭锐,黄国强,陈芳
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司聊城供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1