论文部分内容阅读
随着我国风电的集群式发展,其并网所引起的系统安全稳定运行、风电接入后继电保护等问题突出。尤其是对主流的双馈机组(DFIG)而言,深入探索DFIG系统的低电压穿越(LVRT)技术、分析现有继电保护在风电系统中适应性、以及考虑LVRT策略因素影响下,进一步探讨适应于DFIG风电系统的继电保护原理或方案颇具实际意义。 首先,为了实现DFIG机组的LVRT,主要解决机组的转子侧过电流与直流母线过电压问题。传统的转子侧撬棒(Crowbar)保护是 DFIG机组广泛应用的LVRT技术,但其投入期间存在DFIG机组易失控而威胁系统稳定的风险;同时风机故障电流频率受故障前转子转速影响为非工频,进而易对基于工频量保护元件的动作性能产生不利影响。为此,本文从DFIG机组的结构出发,提出一种考虑非转子撬棒保护(即定子侧串接电阻保护)的LVRT策略,并结合“直流卸荷(DC-Chopper)电路、风机的网侧无功控制及SVC无功补偿”构成LVRT综合控制策略。研究结果表明,电网故障不同程度下该综合策略控制能满足机组的LVRT要求;同时对于综合策略作用下的DFIG风电系统(8*1.5=12 MW),也验证了该LVRT综合策略的有效性。 其次,结合当前风电集群式接入特点,以新疆某区域DFIG集群风电为对象,整体讨论了集群风电系统现有保护的配置情况。并从“风电场内集电线电流保护、风电集群送出线方向元件、距离元件以及选相元件保护”等方面深入分析了风电系统中现有保护的适应性。分析结果表明,集电线传统的电流保护存在保护选择性问题;集群风电送出线的方向、距离以及选相元件保护由于敏感于风电频偏特性,使得区内或区外故障下各元件的保护性能都可能受一定的影响;再者集群风电的弱馈性使得基于相流差突变量元件选相难度加大,也存在误选的可能。 最后,针对现有相量突变量、正序以及负序方向元件在风电送出线中的不适应问题。以LVRT综合策略作用下的DFIG风电系统为背景,从风电送出线的故障特征分析出发,讨论了DFIG系统的弱馈性、阻抗不稳定等特点。在此基础上,提出一种适应于送出线风电侧的复合式方向元件,即接地性故障延用传统的零序方向元件识别接地故障方向、不接地故障则通过正序突变电压与正序全电流的相差识别故障方向,并基于综合策略下的DFIG风电场进行了仿真验证。验证结果表明,接地性故障下传统零序方向元件对于风电送出线的区内、外故障的有效识别仍具可靠性;基于正序突变量电压与正序全电流的相差原理构成方向元件,对于DFIG风电送出线区内、外发生非接地性故障时,此方向元件所获取的区内、外故障时的识别角度符合该方向元件正确动作判据,验证了该方向元件在DFIG风电送出线保护中的适用性。