風電場直流并網系統(tǒng)的潮流及短路電流特性分析.pdf

1、日益嚴峻的能源緊缺和環(huán)境污染問題使清潔、安全、永續(xù)的風力發(fā)電在世界范圍內被大量地應用；但其通常遠離負荷中心，采用傳統(tǒng)交流輸電技術或電流源換流器型直流輸電技術并網的經濟性和穩(wěn)定性不夠理想。隨著可關斷電力電子器件（GTO、IGBT等）的快速發(fā)展，基于電壓源換流器（VSC）的柔性直流輸電技術越來越多地應用在風電場并網系統(tǒng)中；特別是采用模塊化多電平換流器（MMC）作為換流站換流器的柔性直流輸電技術（MMC-HVDC）采用模塊化的設計思路，其優(yōu)勢

2、在于可以有更高等級的電壓輸出、降低了元器件的開關頻率、輸出的電壓諧波含量低；正逐步代替早期的兩電平或三電平的柔性直流輸電技術。因此，對風電場經柔性直流輸電系統(tǒng)并網進行穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析，是十分迫切、必要的。
　　本文首先針對應用傳統(tǒng)交/直流混聯系統(tǒng)潮流算法計算風電場直流并網系統(tǒng)潮流時，存在雅可比矩陣不可逆、無法迭代計算這一問題，提出了一種含VSC-HVDC的混聯系統(tǒng)（AC/VSC-HVDC）潮流解耦算法。該算法將交、直流系統(tǒng)進行解耦，

3、分別迭代計算，克服了目前交/直流混聯系統(tǒng)潮流計算方法存在的對交流潮流計算程序繼承性差、擴展變量多、計算速度慢等缺點，也解決了風電場VSC-HVDC并網系統(tǒng)潮流算法中存在的問題。標準算例的計算結果驗證了本文所提方法的正確性，可以用來對風電場直流并網系統(tǒng)進行穩(wěn)態(tài)潮流分析。
　　以雙饋感應機組和MMC-HVDC直流輸電系統(tǒng)為基礎，建立了完整的風電場直流并網系統(tǒng)的暫態(tài)模型；分別設計了具有低電壓穿越能力（LVRT）的風電場控制策略和MMC-

4、HVDC直流輸電系統(tǒng)的級、站、閥三級控制策略。研究分析了風電場直流并網系統(tǒng)短路故障的電流暫態(tài)特性，仿真計算結果表明：直流輸電系統(tǒng)可以減少三相短路故障中的諧波含量，尤其是暫態(tài)直流分量，故障短路電流要比采用交流并網時小，從而可以削弱短路故障期間短路電流對風電機組的沖擊。
　　文章最后研究了不同初始風速下，風電場直流并網系統(tǒng)的短路故障暫態(tài)電流特性。分析了風電場直流并網方式對風電場內部變壓器的繼電保護的影響，直流輸電系統(tǒng)所提供的短路暫態(tài)電