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1、分布式發(fā)電(DG)接入電網(wǎng)的短路計(jì)算是電力系統(tǒng)設(shè)備選型和保護(hù)整定的基礎(chǔ)。電網(wǎng)故障時(shí) DG不脫網(wǎng)運(yùn)行控制和保護(hù)決定了機(jī)組注入電網(wǎng)的短路電流大小及持續(xù)時(shí)間,而傳統(tǒng)等值電壓源模型未計(jì)及 DG不脫網(wǎng)運(yùn)行特征,無(wú)法準(zhǔn)確及精細(xì)化地計(jì)算 DG接入電網(wǎng)的短路電流。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金(51277184)和國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)(2011AA05A107)的支持下,系統(tǒng)地開展了定速感應(yīng)發(fā)電機(jī)、逆變型分布式電源和雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的故障穿越特性
2、、控制方案的研究,建立了計(jì)及故障穿越(不脫網(wǎng)運(yùn)行)特征的 DG接入電網(wǎng)短路計(jì)算模型,提出了迭代及實(shí)用計(jì)算方法。論文主要工作如下:
?、籴槍?duì)電網(wǎng)故障中感應(yīng)發(fā)電機(jī)不脫網(wǎng)運(yùn)行的暫態(tài)失穩(wěn)過程,建立一種確定多臺(tái)感應(yīng)發(fā)電機(jī)臨界轉(zhuǎn)速及切除時(shí)間的方法;結(jié)合電網(wǎng)發(fā)生短路故障后感應(yīng)發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組的磁鏈以及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過程,推導(dǎo)其電流解析式以形成感應(yīng)發(fā)電機(jī)短路電流計(jì)算模型。在單臺(tái)感應(yīng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定判別基礎(chǔ)上,定義多感應(yīng)發(fā)電機(jī)暫態(tài)穩(wěn)定域和臨界切除時(shí)間;
3、根據(jù)改進(jìn)的感應(yīng)發(fā)電機(jī)靜態(tài)等效電路,以及故障后電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)約束和轉(zhuǎn)速增量的估算,建立確定多臺(tái)機(jī)組接入電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定解析方法;研究不對(duì)稱故障時(shí)發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子磁鏈的關(guān)聯(lián)性,形成由發(fā)電機(jī)端電壓決定的電流源模型以獲得感應(yīng)發(fā)電機(jī)的短路電流,分析轉(zhuǎn)速變化時(shí)和不同并網(wǎng)規(guī)模下多機(jī)系統(tǒng)的故障特性,探索多感應(yīng)發(fā)電機(jī)故障輸出電流與電網(wǎng)的交互作用。
?、诜治鲭娋W(wǎng)不對(duì)稱故障下電流控制逆變型分布式電源的瞬時(shí)功率特性,提出電流控制逆變型分布式電源不脫網(wǎng)運(yùn)行的改
4、進(jìn)功率控制,在此基礎(chǔ)上,建立短路計(jì)算模型以確定其短路電流。推導(dǎo)電網(wǎng)故障擾動(dòng)下逆變型分布式電源的電流總諧波畸變率、相電流峰值、直流電壓波動(dòng)與指令電流調(diào)節(jié)系數(shù)的解析式,考慮前述約束提出機(jī)組不脫網(wǎng)運(yùn)行的改進(jìn)功率控制策略;對(duì)比采用無(wú)差拍、比例積分和比例諧振電流控制時(shí)逆變型分布式電源的短路電流差異,建立無(wú)差拍電流控制的逆變型分布式電源短路計(jì)算模型;利用閉環(huán)傳遞函數(shù)等值,建立比例積分和比例諧振電流控制的逆變型分布式電源短路計(jì)算模型。
?、弁?/p>
5、導(dǎo)電網(wǎng)不對(duì)稱故障時(shí)電壓控制逆變型分布式電源的電壓輸出特性,設(shè)計(jì)逆變型分布式電源不脫網(wǎng)運(yùn)行的電壓控制內(nèi)環(huán)改進(jìn)方案,建立電壓控制逆變型分布式電源的短路計(jì)算模型。研究電壓控制逆變型分布式電源的下垂控制以及考慮線路阻抗不匹配的改進(jìn)方案,通過引入負(fù)序和三次諧波電壓控制環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)逆變型分布式電源不脫網(wǎng)運(yùn)行的電壓控制內(nèi)環(huán)改進(jìn)方案;根據(jù)電壓控制逆變型分布式電源的故障響應(yīng)特性,分析電網(wǎng)不對(duì)稱故障時(shí)逆變型分布式電源輸出功率與正負(fù)序網(wǎng)功率的耦合關(guān)系,建立電壓
6、控制逆變型分布式電源的短路計(jì)算模型。
?、芡茖?dǎo)電網(wǎng)不對(duì)稱故障下雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)不脫網(wǎng)運(yùn)行的轉(zhuǎn)子三相電流指令值的通用計(jì)算式,設(shè)計(jì)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的不脫網(wǎng)運(yùn)行靈活功率控制策略,針對(duì)撬棒投入和未投入時(shí)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的暫態(tài)特性差異,建立雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的短路計(jì)算模型。以有功和無(wú)功功率波動(dòng)設(shè)定值為目標(biāo),計(jì)及轉(zhuǎn)子電流峰值限制設(shè)計(jì)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)不脫網(wǎng)運(yùn)行的靈活功率控制策略;針對(duì)撬棒投入和未投入時(shí)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的暫態(tài)特性差異,以轉(zhuǎn)子電流峰值為轉(zhuǎn)子撬棒
7、投入的判據(jù),分析撬棒動(dòng)作與故障后雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)端電壓的關(guān)系;考慮轉(zhuǎn)子勵(lì)磁調(diào)節(jié)和撬棒電阻動(dòng)作延時(shí),分別針對(duì)電網(wǎng)三相短路和不對(duì)稱短路兩種故障情況,建立雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的短路計(jì)算模型。
⑤在前述不同類型DG短路計(jì)算模型基礎(chǔ)上,建立基于DG短路電流解析的多DG接入電網(wǎng)短路計(jì)算統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型,研究采用節(jié)點(diǎn)分裂的多DG系統(tǒng)的短路電流迭代求解方法。通過比較不同容量DG系統(tǒng)的故障電流響應(yīng)特性,揭示DG短路電流與電網(wǎng)以及自身不脫網(wǎng)運(yùn)行持續(xù)時(shí)間的關(guān)系
8、;針對(duì)多DG接入不平衡配電網(wǎng),提出計(jì)及不脫網(wǎng)運(yùn)行控制和時(shí)序的多 DG電網(wǎng)短路電流的對(duì)稱分量迭代算法。通過多感應(yīng)發(fā)電機(jī)、逆變型分布式電源系統(tǒng)的算例測(cè)試,利用PSCAD/EMTDC軟件仿真驗(yàn)證該短路電流迭代算法的正確性。
?、逓榱双@得滿足工程應(yīng)用的短路電流實(shí)用算法,將短路電流周期分量的運(yùn)算曲線法擴(kuò)展至運(yùn)算曲面;分析常規(guī)電源對(duì)DG的電壓支撐作用,將DG接入點(diǎn)以外的系統(tǒng)進(jìn)行戴維南等值,利用 DG短路電流周期分量與計(jì)算阻抗、開路電壓的關(guān)系
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