風電機組短路故障特性及其對繼電保護的影響研究.pdf

1、能源短缺和環(huán)境污染等問題使可再生能源發(fā)電迅速發(fā)展，其中風力發(fā)電發(fā)展最為迅速，全世界風電裝機容量不斷增大。隨著風電高滲透率接入，對電力系統(tǒng)安全運行、保護控制等方面帶來了很多問題。尤其是風電場中廣泛應用的雙饋感應發(fā)電機（Doubly-Fed Iduction Generator，DFIG）與傳統(tǒng)同步電機在結構和故障特性等方面存在較大差異，因此有必要探究DFIG故障特性及對傳統(tǒng)保護產(chǎn)生的影響。本文根據(jù)DFIG數(shù)學模型以及故障電磁暫態(tài)過程，推導

2、了電網(wǎng)不同短路故障下定轉(zhuǎn)子短路電流表達式，分析故障電流特性。針對故障電流特性，對送出線傳統(tǒng)電流保護從四方面進行了改進。
　　DFIG組成結構及數(shù)學模型是開展研究的基礎，本文對DFIG各部分結構以及運行原理進行了分析，研究了DFIG穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)數(shù)學模型、變流器控制策略及撬棒（Crowbar）保護動作原理。DFIG短路電流推導將以此為基礎。DFIG特殊的結構及控制策略使其在不同故障情況下的暫態(tài)過程存在差異，本文根據(jù)不同暫態(tài)過程中電壓、磁

3、鏈的變化以及變流器的控制，推導了在電網(wǎng)對稱短路和不對稱短路下DFIG電流的表達式并分析了短路電流故障特性。最后，結合仿真算例驗證短路電流特性。
　　基于風電場短路電流衰減快且穩(wěn)態(tài)值小的特性，分析風電場并網(wǎng)對送出線傳統(tǒng)電流保護的影響，進而對送出線傳統(tǒng)電流保護從保護元件啟動、自保持、自保持解除及基于極差的短路電流突變檢測四方面進行改進。首先，對電流保護安裝處短路電流仿真，通過分析發(fā)現(xiàn)風電會使傳統(tǒng)電流保護Ⅱ、Ⅲ段發(fā)生拒動。針對存在的問題