基于同步挤压小波变换的双馈风电场送出变保护研究

目前,电力变压器的保护研究及优化多是针对传统电源,少有文献研究双馈风电场电源下计及RSC控制电路的变压器保护。而当双馈风电场并入弱电网时,传统变压器差动保护又存在动作性能变差的问题。基于此,分析了系统发生故障时,计及Crowbar保护电路与计及RSC控制电路的短路电流特性,推导了两种运行条件下短路电流经傅里叶算法提取后的误差表达式。在此基础上,分析了致使传统差动保护性能降低的原因,从而提出利用同步挤压小波变换进行故障特征提取并联合归一化二维轨迹图对故障进行识别并动作的保护新方案。该方案不受风电场短路电流特性的影响,在双馈风电场送出变中具有更好的适用性和更高的精确性。最后,在Matlab/Simulink平台上搭建双馈风电场仿真模型,验证了该方案在不同故障类型、励磁涌流、不同大小噪声及非同步数据传输影响下的有效性。     

计及阻容式撬棒动作时间的双馈风机短路电流分析

首先从机理和磁链角度出发,分析机端电压跌落时双馈式感应发电机短路电流特性.在此基础上,研究电阻串联电容的阻容式撬棒电路对短路电流的影响,并综合考虑撬棒动作时间,将故障过程分为两个阶段.以转子暂态磁链作为连接两个阶段的纽带,对计及阻容式撬棒投入时间的定转子短路电流解析式进行推导,结合解析式并从消除转子短路电流暂态直流分量角度考虑推出电容的表达式.最后,在Matlab/Simulink平台上搭建1.5MW双馈风机动态模型,对短路电流解析式的正确性以及阻容式撬棒在抑制转子浪涌电流、改善无功功率吸收、滤除转子侧故障电流直流分量等方面的有效性进行验证.     

双馈风机调频特性对系统暂态功角稳定性的影响

计及双馈风机(DFIG)调频特性,建立适用于暂态功角稳定性分析的DFIG等值阻抗模型。在含DFIG的扩展双机系统中,将其等值为含DFIG的扩展单机无穷大系统,基于等面积定则推导出极限切除角关于风电比例和调频控制中下垂系数的表达式,进而理论分析系统极限切除角随DFIG的风电比例和下垂系数的变化趋势,并结合功角特性曲线揭示其变化的内在机理。充分考虑DFIG低电压穿越特性和调频控制特性,在PSD-BPA中对DFIG进行详细建模,搭建了含详细风电模型的扩展两机系统和云南电网仿真模型,对理论分析结果进行仿真验证。理论分析与仿真结果均表明,DFIG参与调频对系统暂态功角稳定性具有一定的改善作用。     

适应于双馈风电场送出线的时域距离纵联方向保护

针对基于傅里叶算法的距离纵联方向保护应用于双馈风机接入系统会受频偏特性影响这一问题,分析了双馈风机短路电流特性对传统距离方向元件的影响。考虑到双馈风电场的频偏特性,运用了一种时域保护原理,即通过采集双馈风电场送出线两端保护安装处电压、电流时域信息,利用递推最小二乘法辨识出两端保护装置感受到的电阻、电感,将时域距离保护II段作为方向判别元件实现时域距离纵联方向保护。仿真结果表明,该方法不受风电场侧短路电流频偏特性的影响,能准确、快速判断出故障方向,且具有较强的抗过渡电阻能力,提高了双馈风电场送出线纵联方向保护的动作可靠性。     

计及阻容式撬棒的混合型风电场协同控制及故障特性分析

为解决混合型风电场低穿措施复杂难以协同及低穿后故障特性难以分析的问题,提出双馈风电机组应用阻容式撬棒以改善低电压穿越期间混合型风电场的频偏及无功特性。首先建立双馈风电机组群与永磁直驱风力发电机组群模型,通过分群聚合等效的方法建立混合型风电场简化等效模型。在此基础上,分析计及阻容撬棒的混合型风电场故障期间各类型风电机组的无功调节能力及调节特性。据此制定混合型风电场的无功协同控制策略以优化低电压穿越期间无功输出能力,分析采用协同控制策略后混合型风电场的短路特性,并对短路电流进行解析。最后基于PSCAD/EMTDC仿真软件建立了混合型风电场仿真模型,对协同策略的有效性及故障电流表达式的正确性进行仿真验证。     

双馈风机参与系统调频对系统暂态功角稳定性的影响分析

以含双馈风力发电机(Double-Fed Induction Generator,DFIG)的扩展双机系统为研究对象,研究DFIG参与系统调频对系统暂态功角稳定性的影响。将含DFIG的两机系统等值为含DFIG的单机无穷大系统,计及风电比例、风机并网位置、故障位置、负荷接入位置等四种影响因素。运用等面积法则对风机参与系统调频前后两种情况下系统的极限切除角进行理论计算,其中DFIG采用受控电流源等效模型。在PSD-BPA中搭建含DFIG的扩展双机系统的仿真模型,来验证理论分析的正确性。结果表明,DFIG参与系统调频有利于系统的暂态功角稳定性。     

基于BP神经网络模型的风电场送出变故障识别

变压器是电力系统中最重要的枢纽设备之一,其保护动作的正确是整个电力系统稳定运行的关键.对于接入大规模风电场的系统,双馈风电机组在低电压穿越期间短路电流特殊的频偏特性将导致传统变压器差动保护方案在风电场送出变中动作性能变差.针对这一问题,首先推导了频偏特性下短路电流经DFT提取后的误差表达式,并分析该短路电流对传统保护的影响.在此基础上,提出了利用BP神经网络模型来逼近变压器电磁暂态模型,并结合波形相关性进行故障识别的新方案.最后,在MATLAB/SIMULINK平台上搭建双馈风电场仿真模型.仿真结果表明,在各运行工况下,基于BP神经网络模型的方案能够有效进行故障识别,并规避频偏特性及励磁涌流带来的影响.