近些年來世界風(fēng)電發(fā)展迅猛，自2010年中國已經(jīng)成為風(fēng)電裝機(jī)容量最多的國家，尤其是內(nèi)蒙、甘肅、吉林等地區(qū)風(fēng)電發(fā)展很快。但風(fēng)力發(fā)電的大規(guī)模接入給電網(wǎng)造成的影響也越來越明顯，其中風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)對繼電保護(hù)的影響已經(jīng)成為當(dāng)前電力系統(tǒng)領(lǐng)域備受關(guān)注的問題。
　　隨著風(fēng)電場并網(wǎng)容量的增加，其短路電流對保護(hù)的影響不能再忽略不計(jì)。不精確的短路電流計(jì)算會影響故障分析的結(jié)果，進(jìn)而使保護(hù)動作特性的評估產(chǎn)生誤差。因此，有必要深入研究風(fēng)電場短路電流特性，并對風(fēng)電場接入后的電網(wǎng)故障分析方法進(jìn)行研究。
　　目前已有文獻(xiàn)針對風(fēng)電場短路電流計(jì)算進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)[1,2]將雙饋風(fēng)電場等效為一臺等容量的雙饋風(fēng)機(jī)，并將Crowbar投入后的雙饋風(fēng)機(jī)作為異步發(fā)電機(jī)處理，計(jì)算了雙饋風(fēng)電場的短路電流。文獻(xiàn)[3,4]利用電氣參數(shù)和輸出功率求取等效風(fēng)速，建立了永磁風(fēng)電場的單機(jī)等效模型，并將其等效為恒功率電流源，計(jì)算了永磁風(fēng)電場的短路電流。
　　但以上研究均未考慮風(fēng)電場中風(fēng)機(jī)的多樣性，以及故障期間控制策略對短路電流的影響。而目前風(fēng)電機(jī)組普遍具有低電壓穿越能力，其在故障期間低電壓穿越控制策略將對其短路電流特性造成很大影響；且已有部分混合型風(fēng)電場在建設(shè)過程中裝配了雙饋、永磁兩類機(jī)組，這兩類風(fēng)機(jī)的短路電流特性存在較大區(qū)別。因此，忽略控制策略與風(fēng)機(jī)類型的影響會使風(fēng)電場短路電流計(jì)算產(chǎn)生較大誤差，有必要考慮控制策略的影響，提出含雙饋、永磁風(fēng)電機(jī)組的混合型風(fēng)電場暫態(tài)模型。
　　風(fēng)電場裝機(jī)總量可達(dá)到幾十臺甚至上百臺，對每臺機(jī)組均詳細(xì)建模，會極大的增加計(jì)算難度，因此，需在分析風(fēng)電機(jī)組暫態(tài)模型的基礎(chǔ)上，提出風(fēng)電場的簡化方法。文獻(xiàn)[5,6]提出了以故障瞬間風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和槳距角動作特征為分群指標(biāo)的風(fēng)電場簡化等效方法。但上述研究主要用于簡化仿真復(fù)雜度、減少計(jì)算時間，無法給出解析模型。
　　文獻(xiàn)[7,8]基于風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)測量值進(jìn)行參數(shù)辨識，建立了風(fēng)電場的辨識模型。但該研究主要用于潮流計(jì)算與穩(wěn)定性分析，在穩(wěn)態(tài)時具有較高的準(zhǔn)確度，暫態(tài)時準(zhǔn)確度較差，不適用于風(fēng)電場的故障暫態(tài)過程分析。因此有必要分析風(fēng)電場故障暫態(tài)特性，提出適用于短路計(jì)算的風(fēng)電場簡化等效方法。
　　此外，由于風(fēng)機(jī)多樣性與低電壓穿越控制策略的影響使得風(fēng)電場與同步發(fā)電機(jī)的故障特性存在較大區(qū)別。簡單的將故障后風(fēng)電場等效為同步發(fā)電機(jī)對電網(wǎng)進(jìn)行故障分析將會產(chǎn)生較大誤差。傳統(tǒng)以同步發(fā)電機(jī)為基礎(chǔ)的電網(wǎng)故障分析理論已難以滿足風(fēng)電場接入后電網(wǎng)故障分析的要求。
　　本文首先分析故障期間控制策略對風(fēng)機(jī)暫態(tài)過程的影響，建立雙饋風(fēng)機(jī)與永磁風(fēng)機(jī)的單機(jī)等效模型；在此基礎(chǔ)上，采用分群聚合等效的方法，建立含多類型風(fēng)機(jī)的風(fēng)電場簡化等效模型；進(jìn)一步分析風(fēng)電場短路電流的變化規(guī)律，給出風(fēng)電場的短路電流計(jì)算方法。最終采用RTDS建立含多類型風(fēng)機(jī)的物理實(shí)驗(yàn)平臺，驗(yàn)證所提短路計(jì)算方法的準(zhǔn)確性。最后，在分析風(fēng)電場簡化等效模型的基礎(chǔ)上，提出適用于風(fēng)電場接入的電網(wǎng)故障分析方法。 　　結(jié)論
　　針對大規(guī)模風(fēng)電場故障分析中風(fēng)機(jī)類型多樣、現(xiàn)有模型無法等效風(fēng)電場的故障暫態(tài)過程等問題。本文考慮了低電壓穿越控制策略的影響，建立了雙饋與永磁風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)等效模型。并在分析故障期間短路電流變化機(jī)理的基礎(chǔ)上，采用分群聚合等效，提出了風(fēng)電場的短路電流計(jì)算方法。并在此基礎(chǔ)上對含風(fēng)電場接入的電網(wǎng)故障分析方法進(jìn)行了探討與分析。
　　RTDS實(shí)驗(yàn)平臺的測試結(jié)果表明：
　　1）分析了低電壓穿越控制策略對風(fēng)電機(jī)組暫態(tài)過程的影響機(jī)理，根據(jù)我國新的風(fēng)電并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的要求，建立了故障期間雙饋風(fēng)機(jī)與永磁風(fēng)機(jī)的等效模型，準(zhǔn)確的描述了各類風(fēng)機(jī)的暫態(tài)過程。
　　2）經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本文所提的風(fēng)電場短路電流計(jì)算方法不僅能夠精確的計(jì)算風(fēng)電場的短路電流的初值與穩(wěn)態(tài)值，還能較準(zhǔn)確的描述短路電流的變化規(guī)律。
　　3）針對故障穩(wěn)態(tài)時雙饋、永磁風(fēng)機(jī)等效電路的特性，提出了適用于風(fēng)電場接入的電網(wǎng)故障分析方法，準(zhǔn)確計(jì)算了風(fēng)電場接入后的電網(wǎng)在對稱、不對稱故障下各支路中的短路電流。