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风力发电作为新能源的重要发展方向,其中双馈风力发电机以其灵活的控制策略、有功无功解耦控制等诸多优点,在风电场中得到广泛应用。当含双馈机组风电场接入系统发生故障时,双馈风机注入系统的短路电流与传统的同步发电机具有不同的特性。对风电场送出线路保护与重合闸配置进行研究,实现准确、快速识别送出线路故障,缩短风电场脱网时间,从而保证风电场及接入系统的安全稳定运行。本文针对含双馈机组风电场接入系统送出线路,提出计及双馈机组撬棒保护和低电压穿越控制策略的不对称短路电流计算方法,为送出线路保护整定计算提供有效依据。同时,本文对含双馈机组风电场送出线路重合闸策略进行研究,利用流过并联电抗器中性点小电抗器的电流特征,提出带并联电抗器风电场送出线路的单相自适应重合闸策略。论文的主要研究内容如下:
①考虑双馈机组撬棒动作和低电压穿越控制策略,提出含双馈机组风电场系统不对称短路电流计算方法。该方法分析了不对称故障后风电场注入系统短路电流正、负序分量,并将其以动态电流源形式加入复合序网中。在不对称短路电流计算方法基础上,提出含双馈机组风电场送出线路保护整定流程。通过搭建含多个双馈机组风电场接入系统模型,将不对称故障下短路电流仿真结果与计算结果比较,分析误差来源及其影响程度,随后通过不对称故障下220kV风电场送出线路计算与仿真分析,验证本文方法的可用性。
②计及双馈风电机组的运行控制方式,结合送出线路并联电抗器中性点故障电流波形,分析了风电场送出线路故障电流在不同类型单相接地故障下的不同频率分量。通过搭建相关仿真对故障电流成分进行验证,利用送出线路并联电抗器中性点小电抗器故障电流,建立瞬时性和永久性单相接地故障下的故障电流时频特征矩阵;计算实际电流时频特征矩阵与瞬时性故障、永久性故障电流时频特征矩阵相似度,形成故障类型判据。
③利用时频特征矩阵相似度形成的故障类型判据,提出带并联电抗器风电场送出线路的单相自适应重合闸策略。搭建含双馈机组风电场送出线路的仿真模型,分析送出线路故障电流成分,对本文所提自适应重合闸策略在不同故障位置、不同过渡电阻下,对瞬时性或永久性单相接地故障的识别效果进行有效性验证。
①考虑双馈机组撬棒动作和低电压穿越控制策略,提出含双馈机组风电场系统不对称短路电流计算方法。该方法分析了不对称故障后风电场注入系统短路电流正、负序分量,并将其以动态电流源形式加入复合序网中。在不对称短路电流计算方法基础上,提出含双馈机组风电场送出线路保护整定流程。通过搭建含多个双馈机组风电场接入系统模型,将不对称故障下短路电流仿真结果与计算结果比较,分析误差来源及其影响程度,随后通过不对称故障下220kV风电场送出线路计算与仿真分析,验证本文方法的可用性。
②计及双馈风电机组的运行控制方式,结合送出线路并联电抗器中性点故障电流波形,分析了风电场送出线路故障电流在不同类型单相接地故障下的不同频率分量。通过搭建相关仿真对故障电流成分进行验证,利用送出线路并联电抗器中性点小电抗器故障电流,建立瞬时性和永久性单相接地故障下的故障电流时频特征矩阵;计算实际电流时频特征矩阵与瞬时性故障、永久性故障电流时频特征矩阵相似度,形成故障类型判据。
③利用时频特征矩阵相似度形成的故障类型判据,提出带并联电抗器风电场送出线路的单相自适应重合闸策略。搭建含双馈机组风电场送出线路的仿真模型,分析送出线路故障电流成分,对本文所提自适应重合闸策略在不同故障位置、不同过渡电阻下,对瞬时性或永久性单相接地故障的识别效果进行有效性验证。