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风电接入配电网改变了配电网的网架结构和潮流分布。含风电的配电网的短路电流的大小、流向和分布受风电场接入点、运行方式及故障穿越特性的影响,具有不确定性,为配网保护的整定计算带来了一系列挑战。目前配网的保护整定值不能适应风电场运行方式的多变性,保护动作时序不能与风电场LVRT控制策略协调配合,影响风电场的故障穿越能力和配电网的稳定运行。本论文依托国家自然科学基金项目“基于风电并网技术规定及运行特征的自适应保护研究”(项目编号:51267019)的资助,基于风电场的LVRT特性,研究风电接入对配电网保护的影响,在此基础上提出适应风电运行特性配电网保护方案。主要研究内容及特色如下: (1)基于直驱永磁同步风电机和双馈风电机两种主流机型的数学模型,以PSCAD/EMTDC为平台,分别建立了直驱永磁同步风电机组、双馈风电机组并网仿真模型。在此基础上,构建了两种机型的LVRT模型。基于LVRT技术,仿真研究了风电机组的LVRT特性。 (2)为研究具有LVRT能力的风电场对配电网保护影响,基于叠加原理,推导建立了配电网不同位置故障时的故障电流表达式,分析了风电接入对配网馈线短路电流的影响。构建仿真模型,仿真了风电场接入点上游、下游及相邻馈线故障时配网的故障电流特性。研究发现:风电场汲流作用使上游保护处短路电流减小,可能导致保护拒动;风电场助增作用使风电场下游线路保护处短路电流增大,可能使保护失去选择性。风电场对相邻馈线提供的助增电流很小,此时可以忽略风电场的影响。 (3)针对目前35kV联络线电压保护整定值和电流保护II段的动作时间与风电场LVRT能力存在不协调问题。基于风电场LVRT并网要求,研究了配电网不同位置故障时,风电场PCC点电压跌落程度和故障穿越时间。提出了基于故障穿越时间的风电场联络线保护方案和保护判据,保证风电场在系统故障期间能够最大限度地并网运行。仿真分析了风电场在故障穿越过程中对配电系统提供的短路电流的大小、持续时间及有功输出,验证本文保护方案的合理性与可行性。 (4)针对风电场馈入配电网故障电流大小及持续时间的不确定性,考虑重合时序对风电场LVRT影响,分析了配电网采用重合闸前、后加速方式时,风电场LVRT最大运行范围及对配电网保护的影响。提出并验证了基于风电场LVRT特性的配电网重合闸保护配合方案:含风电场的主馈线采用重合闸后加速保护方式,不含风电场馈线采用重合闸前加速保护方式;在风电场下游区域引入基于背侧阻抗的自适应电流保护方案,通过实时整定保护动作值来消除风电场下游线路保护失去选择性问题;针对下游线路故障时,风电场对上游线路的汲流作用,使上游时限保护作为下游线路后备时灵敏度降低问题,上游电流保护II段应根据接入风电场的特点调整可靠系数、分支系数。