雙饋風電系統(tǒng)LVRT綜合控制策略及繼電保護研究.pdf

1、隨著我國風電的集群式發(fā)展，其并網所引起的系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、風電接入后繼電保護等問題突出。尤其是對主流的雙饋機組（DFIG）而言，深入探索DFIG系統(tǒng)的低電壓穿越（LVRT）技術、分析現有繼電保護在風電系統(tǒng)中適應性、以及考慮LVRT策略因素影響下，進一步探討適應于DFIG風電系統(tǒng)的繼電保護原理或方案頗具實際意義。
　　首先，為了實現DFIG機組的LVRT，主要解決機組的轉子側過電流與直流母線過電壓問題。傳統(tǒng)的轉子側撬棒（Crowba

2、r）保護是 DFIG機組廣泛應用的LVRT技術，但其投入期間存在DFIG機組易失控而威脅系統(tǒng)穩(wěn)定的風險；同時風機故障電流頻率受故障前轉子轉速影響為非工頻，進而易對基于工頻量保護元件的動作性能產生不利影響。為此，本文從DFIG機組的結構出發(fā)，提出一種考慮非轉子撬棒保護（即定子側串接電阻保護）的LVRT策略，并結合“直流卸荷（DC-Chopper）電路、風機的網側無功控制及SVC無功補償”構成LVRT綜合控制策略。研究結果表明，電網故障不同

3、程度下該綜合策略控制能滿足機組的LVRT要求；同時對于綜合策略作用下的DFIG風電系統(tǒng)（8*1.5=12 MW），也驗證了該LVRT綜合策略的有效性。
　　其次，結合當前風電集群式接入特點，以新疆某區(qū)域DFIG集群風電為對象，整體討論了集群風電系統(tǒng)現有保護的配置情況。并從“風電場內集電線電流保護、風電集群送出線方向元件、距離元件以及選相元件保護”等方面深入分析了風電系統(tǒng)中現有保護的適應性。分析結果表明，集電線傳統(tǒng)的電流保護存在保護

4、選擇性問題；集群風電送出線的方向、距離以及選相元件保護由于敏感于風電頻偏特性，使得區(qū)內或區(qū)外故障下各元件的保護性能都可能受一定的影響；再者集群風電的弱饋性使得基于相流差突變量元件選相難度加大，也存在誤選的可能。
　　最后，針對現有相量突變量、正序以及負序方向元件在風電送出線中的不適應問題。以LVRT綜合策略作用下的DFIG風電系統(tǒng)為背景，從風電送出線的故障特征分析出發(fā)，討論了DFIG系統(tǒng)的弱饋性、阻抗不穩(wěn)定等特點。在此基礎上，提出

5、一種適應于送出線風電側的復合式方向元件，即接地性故障延用傳統(tǒng)的零序方向元件識別接地故障方向、不接地故障則通過正序突變電壓與正序全電流的相差識別故障方向，并基于綜合策略下的DFIG風電場進行了仿真驗證。驗證結果表明，接地性故障下傳統(tǒng)零序方向元件對于風電送出線的區(qū)內、外故障的有效識別仍具可靠性；基于正序突變量電壓與正序全電流的相差原理構成方向元件，對于DFIG風電送出線區(qū)內、外發(fā)生非接地性故障時，此方向元件所獲取的區(qū)內、外故障時的識別角度符