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随着经济的迅速发展,我国目前已成为能源消耗大国,化石能源的日益消耗及伴随的环境污染问题已经成为人类目前急需解决的问题,可再生能源的应用已成为解决不可再生能源问题的关键。风力发电技术作为清洁能源,其发展技术也日益成熟,风力发电的规模也越来越大。 风力发电在快速发展的同时对继电保护也会产生影响,风电场一旦发生故障,继电保护装置未及时切除故障就会造成故障扩大甚至威胁电网的安全。目前国内风电场保护配置均按照配电网模型设置保护装置及保护整定值。对于小型风力发电场来说,单机容量以及整个风电场装机容量小,影响范围不大;但对于装机容量较大的风电场,风力发电的随机性、保护配置整定不合理性、集电线路故障时短路电流不可忽略等问题都会突显出来。因此对风电场的继电保护进行研究是有必要的。 本文主要针对风电场继电保护问题展开研究,提出风电场保护新原理及新算法,并对风电场远程备用智能保护中心构架进行研究。本文的主要内容包括以下几个方面: 本文分析上述问题,先对风电场进行模型建立。在PSCAD/EMTDC仿真环境下,进行风电场故障情况仿真。对风电场造成故障扩大的原因进行分析,得出集电线路保护配置及整定均采用传统电流保护按照配电网模型整定,并不适用于目前大型风力发电场的发展需求。保护配置不合理造成保护装置拒动及误动,故障未被及时切除,风电场出力减少,进一步扩大故障区域面积。 在分析的基础上,本文提出一种适用于风电场的单元式多端差动保护。在风电场集电线路运用多端差动保护,并将每条集电线路划为最小单元,集电线路发生故障时,按照单元格切除故障。所有单元的集合又可划分为风电场集电线路的I段保护,I段配合送出线路及升压变的差动保护为风电场的II段保护,可作为I段保护的后备保护。 集电线路有多个端点,采用多端差动保护对通讯传输要求比较高,通讯出现延时或丢包都会影响保护正确判断。提出的进阶式多端差动保护算法延长时间轴,将各个端点的信息按阶梯排列,根据两个或以上端点信息就可判断故障区域,不需要等待所有端点信息,避免端点信息延时丢包对保护造成影响。 最后本文在风电场内部继电保护研究的基础上,将远程备用智能保护中心应用于风电场,使风电场内部本地保护上升为整个区域保护,统筹全局。本地保护正常工作情况下,远程备用智能保护中心通过备份信息分析闭锁相邻保护区域。当本地保护在非正常工作状态下,智能保护中心直接下达命令到本地保护执行命令,起到远程备用的作用。