风电接入对继电保护的影响（七）—— 风电场送出电网继电保护配置研究

开展大规模风电场并网送出电网继电保护实时数字仿真（RTDS）试验,指出现有风电场送出电网继电保护存在的问题,给出风电场送出电网保护配置建议：110 kV送出线路的主保护采用分相电流差动保护,后备保护采用解微分方程算法的距离Ⅰ段,或将相量距离Ⅰ段保护延时0.15 s动作,同时配置常规距离II、III段及零序电流保护;送出变压器主保护采用差动保护,励磁涌流判据采用间断角鉴别、时差法等方法,后备保护配置复合过电流保护及零序电流方向保护;330 kV送出线路主保护配置2套独立工作的分相电流差动保护,采用电压突变量选相元件及基于零序分量的方向元件,后备保护配置与110 kV送出线路相同。（详见2013年第33卷第7期）     

风电接入对继电保护的影响（七）—— 风电场送出电网继电保护配置研究

开展大规模风电场并网送出电网继电保护实时数字仿真（RTDS）试验,指出现有风电场送出电网继电保护存在的问题,给出风电场送出电网保护配置建议：110 kV送出线路的主保护采用分相电流差动保护,后备保护采用解微分方程算法的距离Ⅰ段,或将相量距离Ⅰ段保护延时0.15 s动作,同时配置常规距离II、III段及零序电流保护;送出变压器主保护采用差动保护,励磁涌流判据采用间断角鉴别、时差法等方法,后备保护配置复合过电流保护及零序电流方向保护;330 kV送出线路主保护配置2套独立工作的分相电流差动保护,采用电压突变量选相元件及基于零序分量的方向元件,后备保护配置与110 kV送出线路相同。（详见2013年第33卷第7期）     

风电接入对继电保护的影响（七）—— 风电场送出电网继电保护配置研究

开展大规模风电场并网送出电网继电保护实时数字仿真（RTDS）试验,指出现有风电场送出电网继电保护存在的问题,给出风电场送出电网保护配置建议：110 kV送出线路的主保护采用分相电流差动保护,后备保护采用解微分方程算法的距离Ⅰ段,或将相量距离Ⅰ段保护延时0.15 s动作,同时配置常规距离II、III段及零序电流保护;送出变压器主保护采用差动保护,励磁涌流判据采用间断角鉴别、时差法等方法,后备保护配置复合过电流保护及零序电流方向保护;330 kV送出线路主保护配置2套独立工作的分相电流差动保护,采用电压突变量选相元件及基于零序分量的方向元件,后备保护配置与110 kV送出线路相同。（详见2013年第33卷第7期）     

（七）风电场送出电网继电保护配置研究

开展大规模风电场并网送出电网继电保护实时数字仿真（RTDS）试验,指出现有风电场送出电网继电保护存在的问题,给出风电场送出电网保护配置建议：110 kV送出线路的主保护采用分相电流差动保护,后备保护采用解微分方程算法的距离Ⅰ段,或将相量距离Ⅰ段保护延时0.15 s动作,同时配置常规距离II、III段及零序电流保护;送出变压器主保护采用差动保护,励磁涌流判据采用间断角鉴别、时差法等方法,后备保护配置复合过电流保护及零序电流方向保护;330 kV送出线路主保护配置2套独立工作的分相电流差动保护,采用电压突变量选相元件及基于零序分量的方向元件,后备保护配置与110 kV送出线路相同。（详见2013年第33卷第7期）     

（七）风电场送出电网继电保护配置研究

开展大规模风电场并网送出电网继电保护实时数字仿真（RTDS）试验,指出现有风电场送出电网继电保护存在的问题,给出风电场送出电网保护配置建议：110 kV送出线路的主保护采用分相电流差动保护,后备保护采用解微分方程算法的距离Ⅰ段,或将相量距离Ⅰ段保护延时0.15 s动作,同时配置常规距离II、III段及零序电流保护;送出变压器主保护采用差动保护,励磁涌流判据采用间断角鉴别、时差法等方法,后备保护配置复合过电流保护及零序电流方向保护;330 kV送出线路主保护配置2套独立工作的分相电流差动保护,采用电压突变量选相元件及基于零序分量的方向元件,后备保护配置与110 kV送出线路相同。（详见2013年第33卷第7期）     

（七）风电场送出电网继电保护配置研究

开展大规模风电场并网送出电网继电保护实时数字仿真（RTDS）试验,指出现有风电场送出电网继电保护存在的问题,给出风电场送出电网保护配置建议：110 kV送出线路的主保护采用分相电流差动保护,后备保护采用解微分方程算法的距离Ⅰ段,或将相量距离Ⅰ段保护延时0.15 s动作,同时配置常规距离II、III段及零序电流保护;送出变压器主保护采用差动保护,励磁涌流判据采用间断角鉴别、时差法等方法,后备保护配置复合过电流保护及零序电流方向保护;330 kV送出线路主保护配置2套独立工作的分相电流差动保护,采用电压突变量选相元件及基于零序分量的方向元件,后备保护配置与110 kV送出线路相同。（详见2013年第33卷第7期）     

（七）风电场送出电网继电保护配置研究

开展大规模风电场并网送出电网继电保护实时数字仿真（RTDS）试验,指出现有风电场送出电网继电保护存在的问题,给出风电场送出电网保护配置建议：110 kV送出线路的主保护采用分相电流差动保护,后备保护采用解微分方程算法的距离Ⅰ段,或将相量距离Ⅰ段保护延时0.15 s动作,同时配置常规距离II、III段及零序电流保护;送出变压器主保护采用差动保护,励磁涌流判据采用间断角鉴别、时差法等方法,后备保护配置复合过电流保护及零序电流方向保护;330 kV送出线路主保护配置2套独立工作的分相电流差动保护,采用电压突变量选相元件及基于零序分量的方向元件,后备保护配置与110 kV送出线路相同。（详见2013年第33卷第7期）     

（七）风电场送出电网继电保护配置研究

开展大规模风电场并网送出电网继电保护实时数字仿真（RTDS）试验,指出现有风电场送出电网继电保护存在的问题,给出风电场送出电网保护配置建议：110 kV送出线路的主保护采用分相电流差动保护,后备保护采用解微分方程算法的距离Ⅰ段,或将相量距离Ⅰ段保护延时0.15 s动作,同时配置常规距离II、III段及零序电流保护;送出变压器主保护采用差动保护,励磁涌流判据采用间断角鉴别、时差法等方法,后备保护配置复合过电流保护及零序电流方向保护;330 kV送出线路主保护配置2套独立工作的分相电流差动保护,采用电压突变量选相元件及基于零序分量的方向元件,后备保护配置与110 kV送出线路相同。（详见2013年第33卷第7期）     

（七）风电场送出电网继电保护配置研究

开展大规模风电场并网送出电网继电保护实时数字仿真（RTDS）试验,指出现有风电场送出电网继电保护存在的问题,给出风电场送出电网保护配置建议：110 kV送出线路的主保护采用分相电流差动保护,后备保护采用解微分方程算法的距离Ⅰ段,或将相量距离Ⅰ段保护延时0.15 s动作,同时配置常规距离II、III段及零序电流保护;送出变压器主保护采用差动保护,励磁涌流判据采用间断角鉴别、时差法等方法,后备保护配置复合过电流保护及零序电流方向保护;330 kV送出线路主保护配置2套独立工作的分相电流差动保护,采用电压突变量选相元件及基于零序分量的方向元件,后备保护配置与110 kV送出线路相同。（详见2013年第33卷第7期）     

（七）风电场送出电网继电保护配置研究

开展大规模风电场并网送出电网继电保护实时数字仿真（RTDS）试验,指出现有风电场送出电网继电保护存在的问题,给出风电场送出电网保护配置建议：110 kV送出线路的主保护采用分相电流差动保护,后备保护采用解微分方程算法的距离Ⅰ段,或将相量距离Ⅰ段保护延时0.15 s动作,同时配置常规距离II、III段及零序电流保护;送出变压器主保护采用差动保护,励磁涌流判据采用间断角鉴别、时差法等方法,后备保护配置复合过电流保护及零序电流方向保护;330 kV送出线路主保护配置2套独立工作的分相电流差动保护,采用电压突变量选相元件及基于零序分量的方向元件,后备保护配置与110 kV送出线路相同。（详见2013年第33卷第7期）     

风电接入对继电保护的影响(六)——风电场送出线路距离保护影响分析

从感应发电机基本原理出发,在转子转速旋转磁场坐标下,建立感应发电机简化三阶动态模型。从电路角度分析了风电场送出线电压、电流主频不同的机理,因此依据工频傅氏算法的相量距离保护元件的动作性能受到严重影响。利用Prony等算法分别提取保护安装处电压、电流工频及转速频率分量,可以准确测量出故障线路阻抗;基于线路时域微分方程模型的解微分方程算法距离元件不受信号频率影响。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了分析的正确性。     

风场及其送出线保护配置与整定研究

现有风场及其送出线保护多从保障风机或各元件自身安全角度进行简单配置整定,可能存在保护范围不明确,选择性和灵敏性未进行系统校验等问题。结合风电故障特征,给出了风电场提供故障电流最大值的简化计算公式,提出了兼顾风机安全与系统可靠性的风场及送出线保护配置与整定原则。并以吉林某风场为例,尝试给出了风机、箱变、集电线、母线、主变在内的风场及其送出线保护的配置原则,定量化校验了集电线路电流保护配置与整定的合理性。     

风电接入对继电保护的影响(三)——风电场送出变压器保护性能分析

仿真分析发现双馈式风电机组低电压穿越期间的短路电流频率随故障前工况偏移工频。当变压器内部故障时,基于相量值的差动与制动电流将大范围波动,基于采样值的差动保护在某些采样点动作条件不满足,差动保护均无法准确稳定地动作。以某地区实际风电接入为例,在EMTDC平台上对风电场主变压器以及风电集群再升压变压器保护进行离线动作性能测试分析,结果表明,基于相量值及基于采样值的差动保护均无法保证快速动作,风电机组类型、运行工况、故障位置、故障类型及短路容量比是影响风电场送出变压器保护正确动作的因素。     

基于双馈风机短路特性的风电场集电线路继电保护整定方法研究

目前的定值整定工作中往往将风电场作为负荷或常规电源进行分析计算,已经导致了多起事故,因此深入研究风电场的故障特征以及对系统继电保护的影响显得非常重要。首先,在双馈风机短路等值参数模型的基础上,研究了风机短路特性对集电线路保护的影响和集电线路继电保护整定值整定方法。其次,充分考虑了风机短路故障电流的影响,并提出了一套完整的集电线路系统继电保护定值整定方法。该方法分析了三相短路和两相短路的短路电流,提出了集电线路相间过电流保护和汇集线接地故障的零序电流保护的整定原则和计算过程。该策略避免了风机发生故障时产生的过电流对下游集电线路继电保护装置造成冲击和误动,目前已经在实际风电场得到了应用,验证了该方法的有效性。     

风电接入对继电保护的影响综述

对国内外风电接入后对电网继电保护的影响问题进行了综述。分析了不同类型风电机组的故障特征、短路电流特性以及影响风电场短路电流的因素。分别论述了风电接入对送出变压器、送出线路以及配电网继电保护的影响。基于风电接入系统继电保护的性能,总结了风电接入系统继电保护存在的不协调问题及相应的解决方案。建议后续研究应基于风电场的低电压穿越特性加强风电系统故障特性研究,重视风电场自动控制系统和电网继电保护与安全自动装置的配合,研究机组保护与风电场保护、系统保护之间的协调配合,全面解决风电系统继电保护面临的问题。     

风电接入对继电保护的影响(四)——风电场送出线路保护性能分析

分析了具备低电压穿越能力的双馈式风电场送出线路的故障特征,发现仅在三相金属性故障情况下风电场侧电压与电流同频率,其他故障情况下风电场侧短路电压、电流频率均不同;风电场的弱电源特性使得正负序阻抗远大于零序阻抗,接地故障时风电短路电流主要为零序分量,使得三相电流相近;风电场侧方向元件、距离元件、选相元件均无法保证正确动作。以某地区风电接入为例,对风电场送出线路保护进行动作性能测试,实验结果表明电流差动保护灵敏度降低,方向元件、距离元件、选相元件的动作性能受到严重影响。     

风电场短路电压电流频率不一致对距离保护及测试的影响

基于双馈风机风电场的电力系统等效电路研究了输出线路短路故障点保护设备安装处的电压电流的频率成分,得出了含风电场的电力系统短路故障时所特有的电压电流频率的不一致性。基于Matlab/Simulink仿真平台验证了频率不一致的特性,总结过渡阻抗与短路点电压电流频率成分之间的关系。分析了电压电流频率的不一致性对于距离保护所产生的影响,研究了距离保护及其测试在风电场中存在的适应性问题。最后,算例仿真验证了分析结果的正确性,从而为风电场继电保护的设置和测试工作提供参考。     

关于风电场适应性继电保护的探讨

风电场机组容量正逐年增加,大规模风电接入系统对电力系统电能质量影响较大,由于风能的随机性和不控性,使风电所占系统容量份额增加的同时,向系统提供的短路电流也越来越大。因此风电保护配置对电网的影响也是重要的。使用MatlabB中动态仿真工具Simulink,对包含风电场的单机无穷大电力系统当联络线发生故障时进行动态仿真,通过双馈发电机在不同故障类型下的故障电压、电流曲线,通过实例分析得出风电场应采用适应性保护,并对风电对电网继电保护的影响进行了分析。     

风电接入对继电保护的影响(二)——双馈式风电场电磁暂态等值建模研究

提出建立双馈式感应发电机(DFIG)风电场多机等值方案。考虑到DFIG风机短路故障条件下投入转子Crowbar保护后,短路电流与转子实时转速相关的特点,提出以短路故障前瞬间的风机转子转速值作为DFIG风机分群的指标,以准则函数E收敛后得到的值最小为分群标准,采用K-means算法将具有相近指标的机组分到同一机群中。针对单个机群中可能存在多种型号DFIG风机的情况,采用基于容量加权的参数聚合法,计算等值风电机组转子运动方程参数、阻抗参数、变流器及其控制环节参数和箱式变压器参数。在PSCAD/EMTDC平台上建立DFIG风电场详细模型及其等值模型,仿真结果表明在相同故障条件下,风电场等值模型的故障电流能够很好地拟合详细模型。     

风电接入对继电保护的影响(一)——鼠笼式风电场电磁暂态等值建模

提出建立鼠笼式风电场多机等值方案。提出以故障初始时刻的鼠笼式风机的标幺值功率作为分群指标。采用K-means算法,以准则函数收敛后得到的值最小为分类标准,实现对机组的分群。针对单个机群中可能存在多种型号鼠笼式风机的情况,采用基于容量加权的参数聚合方法,分别计算等值风电机组转子运动方程参数、阻抗参数和箱式变压器参数。最后在PSCAD/EMTDC软件平台上建立鼠笼式风电场详细模型及其等值模型,仿真结果表明在相同故障条件下,风电场等值模型的故障电流能很好地拟合详细模型,验证了所提等值方案的有效性。