雙饋型風(fēng)電場并網(wǎng)運(yùn)行的故障特性分析及保護(hù)策略研究.pdf

1、雙饋風(fēng)電機(jī)組(Doubly-Fed Induction Generator, DFIG)由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)成為國際上應(yīng)用較為廣泛的機(jī)型，其大量并網(wǎng)必然對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來挑戰(zhàn)。考慮到DFIG本身的結(jié)構(gòu)和變換器復(fù)雜的控制策略，電網(wǎng)故障下雙饋風(fēng)機(jī)提供的短路電流明顯異于傳統(tǒng)采用的同步發(fā)電機(jī)。因此有必要研究DFIG的故障暫態(tài)特性及其對電網(wǎng)保護(hù)造成的影響。本文在建立雙饋風(fēng)機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，分析了電網(wǎng)故障下DFIG定子磁鏈的暫態(tài)特性，

2、研究了轉(zhuǎn)子側(cè)變換器控制作用和撬棒保護(hù)(Crowbar)電路動作下的DFIG故障暫態(tài)特性，推導(dǎo)了DFIG定子和轉(zhuǎn)子的短路電流數(shù)學(xué)表達(dá)式，并通過PSCAD/EMTDC軟件進(jìn)行了驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，研究了雙饋型風(fēng)電場內(nèi)機(jī)組保護(hù)與集電線路保護(hù)的整定和配置策略。
　　根據(jù)DFIG的原理和結(jié)構(gòu)，通過常用的坐標(biāo)變換理論，在三相靜止坐標(biāo)系以及同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下構(gòu)建了雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。推導(dǎo)了DFIG網(wǎng)側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上，利

3、用PSCAD/EMTDC軟件建立了雙饋風(fēng)電機(jī)組的仿真模型。
　　以DFIG在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的空間矢量模型為基礎(chǔ)，分析了轉(zhuǎn)子側(cè)變換器控制作用下的DFIG的故障暫態(tài)過程，推導(dǎo)了DFIG轉(zhuǎn)子和定子短路電流的表達(dá)式。并通過PSCAD/EMTDC軟件，對定子磁鏈、轉(zhuǎn)子和定子電流在電網(wǎng)電壓跌落情況下的故障暫態(tài)過程進(jìn)行了仿真分析。
　　分析了雙饋風(fēng)電機(jī)組撬棒保護(hù)電路的基本原理，基于三相靜止坐標(biāo)系下的空間矢量模型，給出了電網(wǎng)三相對稱故障下

4、，考慮Crowbar動作的雙饋風(fēng)機(jī)短路電流計(jì)算公式。并通過PSCAD/EMTDC軟件，對撬棒保護(hù)投切策略下的雙饋風(fēng)電機(jī)組故障特性進(jìn)行了仿真分析，并仿真分析了Crowbar阻值及故障前的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對DFIG故障電流產(chǎn)生的影響。
　　基于雙饋風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)故障下表現(xiàn)出的故障特性，研究了雙饋型風(fēng)電場內(nèi)的保護(hù)策略。首先從風(fēng)機(jī)的保護(hù)配置問題考慮，結(jié)合電網(wǎng)對風(fēng)電并網(wǎng)的要求，分析了風(fēng)機(jī)保護(hù)與低電壓故障穿越要求的配合問題。對風(fēng)電場集電線路存在的保護(hù)