适用于集群风电场送出线的选相元件研究

集群风电场送出线故障时,其表现为弱馈特性,且正、负序阻抗不相等,此时相电流差突变量选相元件和电流序分量选相元件无法正常工作。由于故障电压不受弱馈、频偏等特性的影响,且保护安装处的电压与故障点基本同相位,因此,文章提出一种适用于集群风电场送出线的选相新方案,该方案结合了电压模故障分量和稳态电压序分量选相方法的优点,避免了集群风电场送出线上故障电流与常规选相元件不相适应的问题,构成有足够灵敏度进行故障类别判断和故障相选择的选相元件。通过PSCAD建模仿真,结果表明该选相方案能够适用于集群风电场送出线,为后续故障重合闸以及配合常规工频距离保护的正确动作提供保障。     

考虑Crowbar动作特性的DFIG风电场短路电流特性分析

随着风电场并网容量的不断增加,分析风电场短路电流特性也愈加重要。电网发生不对称故障时,双馈风力发电机的短路电流与电网发生对称故障时的短路电流有差异。另外,受Crowbar动作特性的影响,加装Crowbar保护的双馈风力发电机在不同机端电压跌落程度中的短路电流也不同。为全面分析风电场的短路电流特性,首先推导了双馈风力发电机适用于对称故障及不对称故障下,计及Crowbar动作特性的短路电流解析式;然后基于Crowbar动作区域曲线,判断风电场中各双馈风力发电机Crowbar的动作情况;以Crowbar是否动作作为分群准则,将风电场分群等值为两机模型,在此基础上进行风电场的短路电流计算。文章利用Matlab/Simulink仿真软件,验证了对称故障及不对称故障下计及Crowbar动作特性的风电场短路电流计算方法的正确性。     

基于实测数据的双馈风电场集电线路时域距离保护

基于傅里叶算法的传统距离保护在用于双馈风电场集电线路时,受风电系统故障特性及过渡电阻的影响,会导致保护不能正确动作。提出了不受频率影响且具有抗过渡电阻能力的时域距离保护方法,通过分析双馈风电场发生故障后的短路电流特性,解析推导了离散傅里叶算法提取基频分量及过渡电阻产生的测量阻抗误差表达式,进一步分析了双馈风机短路电流特性对传统距离保护的影响。根据云南某风电场实测录波数据,对风电接入系统故障及风电场传统距离保护在双馈风电场集电线路上的动作特性进行分析,并对集电线路参数进行参数辨识。结果表明,时域距离保护不受风电场侧短路电流特性的影响,提高了集电线路距离保护的动作可靠性。     

DFIG风电场短路电流计算影响因素分析

随着双馈风电发电机组并网容量的不断增加,研究双馈型风电场的短路电流特性具有重要意义。文章建立了双馈型风电场的短路电流计算模型,基于该模型分析了可能影响双馈型风电场短路电流的因素。利用DIg SILENT仿真软件建立了并网运行的双馈型风电场,仿真分析了风电场风速、集电阻抗、Crowbar阻值、故障点位置、故障类型、控制方式等因素对双馈型风电场短路电流的影响。为进一步全面研究双馈型风电场的短路电流特性提供参考。     

双馈变速风电机组低电压穿越控制

当系统中风电装机容量比例较大时,系统故障导致电压跌落后,风电场切除会严重影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具有低电压穿越（Low Voltage Ride Through,LVRT）能力,保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。分析了双馈风电机组LVRT原理和基于转子撬棒保护（crow-bar protection）的LVRT控制策略,在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立了双馈风电机组模型及其LVRT控制模型,以某地区风电系统为例进行仿真计算,分析转子撬棒投入与切除策略及动作时间对实现机组LVRT的影响。     

基于风电场继电保护数字-物理动模闭环仿系统设计

文章研发了基于风电场并网的继电保护数字-物理动模闭环仿真系统检验平台,平台采用DDRTS电磁暂态仿真软件编程实现了对风电场电流实测数据进行波形动态回放的功能,同时利用仿真软件搭建了直驱、双馈风电机组模块,计算其风电场并网系统保护定值。构建了含微机保护装置、模拟断路器的硬件模拟系统,通过DDRTS输入输出连接完成闭环实时仿真系统。应用某地区风电并网系统对该动模仿真系统平台进行了试验验证,结果表明其能够进行正确检验。     

双馈风电机组的高电压穿越控制策略

分析了广义电网电压骤升(含对称、不对称骤升)故障下双馈风电机组电磁暂态过渡过程,评估了影响机组高电压穿越运行的关键因素,并梳理了电压骤升、骤降故障诱发双馈机组脱网机理的异同。提出了一种基于瞬态灭磁控制和无功电流支持的双馈机组高电压穿越控制方案。仿真和实验结果表明,所述方案能够显著加快故障电网条件下双馈感应电机定子磁链中直流、负序分量的衰减,进而快速抑制机组电磁转矩和母线电压的波动;同时能够满足并网规范对机组无功电流输出的要求,实现机组的故障穿越运行。     

不同风电机组的短路特性及对接入网继电保护的影响

在MATLAB/Simulink环境下分别搭建了由双馈异步风电机组、普通异步风电机组和直驱永磁同步风电机组组成的单机无穷大系统,仿真得到了相同容量的3种风电机组在不同故障下的短路电流,分析了其短路特性及对所接入电网电流保护的影响。仿真结果表明,当外部短路故障相同时,普通异步风电机组短路电流对接入网冲击较大但衰减很快,双馈异步风电机组是否提供持续短路电流与其保护动作特性密切相关,直驱永磁同步风电机组可以提供持续的短路电流。针对不同风电机组的短路特性,提出了相应的保护配置方案及原则。     

内置Crowbar电路的双馈风电机组短路特性研究

风电装机容量在电网中所占的比例不断增高,当电网运行出现故障时,不能忽略风电机组短路电流对继电保护装置所造成的影响。当电网电压大幅度跌落时,撬杠保护(Crowbar)动作使风力发电机组的拓扑结构发生变化,影响风电送出线路继电保护装置的整定计算。文章在推导撬杠保护动作时风电机组等值模型的基础上,分析得到双馈感应风力发电机组的短路特性以及用于短路电流计算的模型,最后在PSCAD平台下验证了模型进行线路保护装置整定时的有效性。     

风电场的继电保护

大规模风电接人系统对电力系统电能质量的影响较大.风能的随机性和不可控性,使风电占系统容量的份额增大时,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.文章对风电系统保护进行了论述,分析了风电对电网继电保护的影响,使用MATLAB的动态仿真工具SIMULINK、对包含风电场的单机无穷大电力系统发生联络线故障时进行动态仿真.通过分析双馈发电机不同故障类型下的故障电压、电流曲线,指出风电场应采用的适应性保护.     

考虑地形因素的风电场动态同调分群方法研究

针对传统风电场动态等值方法因不考虑复杂地形影响而出现的等值精度偏低的问题,文章提出了一种基于双馈风电机组同调判别的风电场动态分群方法。首先,分析了地形因素对风电场输入风速及风电机组动态特性的影响,其中包括风速分布的影响、尾流效应的影响、机组不规则排布造成的集电线路阻抗影响等;然后,通过分析双馈风电机组多阶模型的特征量对其主导模式的影响作用,提出了以机组转子电流作为观测量进行同调性判别,并根据风电场内各台机组的转子电流动态受扰轨线相似度,利用层级聚类算法完成对场内机组的分群聚类。仿真结果验证了文章所提出方法的有效性。     

电力机车负序电流分量对恒速恒频风电机组的影响研究

电力机车作为单相冲击性负荷,在其运行过程中会产生负序分量。当牵引站和风电场集中接入地区电网时,电力机车产生的负序分量会通过电网间接影响到恒速恒频风电机组的安全稳定运行。文章针对目前部分地区牵引站与风电场同时接入电网的情况,从理论上分析了电力机车负序特性及其对风电机组的影响,并通过搭建牵引站与风电场并存地区电网模型,仿真分析不同牵引工况的电力机车对不同运行方式下风电机组的机端电流、瞬时功率等参数的影响,验证理论分析的正确性,最后提出能够减小电力机车负序对风电机组影响的措施。     

风电场对继电保护选相元件的影响与改进

为了准确分析风电机组对继电保护选相元件的影响,文章针对永磁直驱风电机组,利用参数聚合法搭建50 MW风电机组并网模型,分析风电机组在接地故障情况下暂态特性,得出风电机组的弱电源特性对基于相电流差突变和序电流大小的选相元件产生的影响,并提出基于稳态电压对称分量的选项元件代替传统的电流选项元件,并在PSCAD/EMTDC中搭建选相模块进行仿真验证,仿真结果表明:基于稳态电压对称分量的风电场选相元件是有效和实用的,在不同的故障类型、故障位置和过渡电阻下均能够准确可靠地选出故障相。     

风电场对继电保护选相元件影响与改进

为了准确分析风电机组对继电保护选相元件的影响,文章针对永磁直驱风电机组,利用参数聚合法搭建50 MW风电机组并网模型,分析风电机组在接地故障情况下暂态特性,得出风电机组的弱电源特性对基于相电流差突变和序电流大小的选相元件产生的影响,并提出基于稳态电压对称分量的选项元件代替传统的电流选项元件,并在PSCAD/EMTDC中搭建选相模块进行仿真验证,仿真结果表明:基于稳态电压对称分量的风电场选相元件是有效和实用的,在不同的故障类型、故障位置和过渡电阻下均能够准确可靠地选出故障相。     

含变速双馈风电机组风电场的等值问题

在研究含变速双馈风电机组的风电场对电网的影响时,需要建立合理的风电场模型.文章介绍了大型风电场的等值建模的主要特点,探讨了含变速双馈风电机组的风电场等值方法和在等值过程中应注意的问题,为今后变速双馈风电机组在大型并网风电场中的应用提供参考.     

应用SVC提高双馈感应发电机并网的风电场暂态电压稳定性

摘要： 采用SVC改善双馈感应型风电场并网时暂态电压稳定性。通过仿真软件DIgSILENT/Power Factory建立静止无功补偿器（SVC）的控制模型。以实现风电场的低电压穿越（low voltage ride through,LVRT）的前提下应用SVC改善风电场的电压稳定性。仿真结果表明,采用SVC的并网风电场具有良好的动态性能,并且提高了风电机组在系统出现故障时的LVRT能力,确保了风电机组的连续运行和电网的安全稳定。     

大规模风电接入后电网离线分析

依托DIGSILENT仿真软件,搭建双馈异步风机和永磁直驱风机仿真模型。通过建立低电压穿越功能模型,对2020年前华东电网夏季高峰运行方式,进行大规模风电接入后的短路电流计算和故障校核方式的仿真分析,用以验证风电机组的运行特性。结果表明:对于双馈风机,由于对不对称保护的特殊要求,电网不对称故障引起风电机组跳机(无低电压穿越能力)或Crowbar动作(有低电压穿越能力)的范围远大于对称故障,应采用不对称故障校核方式。对于直驱风机,直流母线越限保护动作与否,只与母线电压的降落幅度有关,仍应采用常规的对称故障校核方式。     

考虑变流器容错特性的海上双馈风电机组绕组短路故障辨识

海上双馈风力发电机组须具备一定的容错能力,以减少因机组故障造成的停机损失。文章针对海上双馈机组变流器的定子负序电流,在容错控制算法中会抑制故障特征放大的情况,研究并量化该容错控制算法对负序电流、Park's矢量轨迹、Park's矢量圆的椭圆度等故障特征的影响,并提出径向基神经网络融合拟序阻抗的故障辨识方法,解决了故障识别须放大故障特征与容错须抑制故障特征的矛盾。仿真及实验结果表明,海上双馈风力发电系统定子负序电流抑制容错控制算法会对由电流衍生出的一系列故障特征产生不同程度的影响,在采用径向基神经网络融合拟序阻抗的故障辨识方法滤除这部分影响后,有效地解决了故障被误判或漏判的问题。     

海上风电经柔直送出系统受端交流故障联合穿越控制策略北大核心CSCD

针对传统故障穿越控制存在的风电场减载响应慢、直流耗能装置成本高等问题,文章提出一种风电场快速降压减载和直流耗能装置配合的受端交流故障联合穿越控制策略。通过阐明受端电网故障时的直流过电压机理,分析送端系统交流电压与风场侧电流、直流侧电压的耦合关系,提出了基于前馈直流电压补偿的送端换流站降压法;根据风电并网导则确定风电场稳定运行域,基于风电场减载裕度优化直流耗能装置容量,提出了受端交流故障时风电场降压减载和直流耗能装置联合的穿越控制动作时序;基于PSCAD软件搭建某海上风电柔直工程的电磁暂态模型。不同工况的仿真结果表明,文章所提出的联合穿越控制方法能够减少直流耗能装置的配置容量,并提升海上风电柔直送出系统的故障穿越能力。     

改进的双馈风电机组故障穿越控制策略研究

基于传统矢量控制技术,该文提出一种改进的矢量控制技术来抑制双馈感应电机故障期间的转子过电流,以提高双馈风电机组故障穿越能力。从分析传统矢量控制技术入手,提出一种改进的矢量控制技术,其主要特点是反映定子电压瞬态对转子电流的影响,但并未增加控制的复杂程度。从理论的角度对所提方案能提高双馈风电机组故障穿越能力的机理进行深入分析。最后,对基于PSCAD/EMTDC软件环境下搭建的2 MW双馈风电机组模型进行仿真研究。仿真结果表明所提方案能有效抑制双馈感应电机故障期间的转子过电流,从而提高双馈风电机组的故障穿越能力。