大規(guī)模遠(yuǎn)距離外送風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)及反脫網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、風(fēng)能作為可再生能源的重要組成部分，不僅具有分布廣泛、蘊(yùn)含豐富以及用之不竭的天然優(yōu)勢(shì)，更具有最成熟、最具規(guī)模和商業(yè)化的開(kāi)發(fā)前景和最清潔的利用方式，風(fēng)能資源的發(fā)電、傳輸及消納相關(guān)技術(shù)已成為電氣工程領(lǐng)域世界性研究熱點(diǎn)。而我國(guó)風(fēng)電資源富集區(qū)域在地理上遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，因此具有大規(guī)模接入、遠(yuǎn)距離外送形式的大型風(fēng)電場(chǎng)成為我國(guó)風(fēng)電消納形式的必然選擇之一。近年來(lái)大型風(fēng)電場(chǎng)在我國(guó)得到了高速發(fā)展，其相關(guān)學(xué)術(shù)研究及工程實(shí)踐也走在世界前列。然而在風(fēng)電實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展

2、的同時(shí)，近年來(lái)頻繁發(fā)生的多次風(fēng)電連鎖脫網(wǎng)事件暴露了大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)穩(wěn)定性與故障抵御能力方面的諸多問(wèn)題，引發(fā)了國(guó)內(nèi)相關(guān)政府機(jī)構(gòu)、工業(yè)界及學(xué)術(shù)界對(duì)如何提高風(fēng)電場(chǎng)故障穿越能力的廣泛關(guān)注及深刻思考，眾多專家及學(xué)者也針對(duì)不同種類的風(fēng)電機(jī)組提出了多種改進(jìn)控制手段，以增強(qiáng)單機(jī)故障穿越能力的方式間接改善風(fēng)電場(chǎng)對(duì)故障的抵御能力。但總體而言，這些手段多側(cè)重于風(fēng)電機(jī)組本身，為提升風(fēng)電場(chǎng)的故障穿越能力，風(fēng)電場(chǎng)整體的故障全局特性及其關(guān)鍵元件繼電保護(hù)性能方面尚有較大

3、可供挖掘及改善的余地。事實(shí)上，如果能在改進(jìn)單機(jī)故障穿越能力的過(guò)程中計(jì)及風(fēng)電場(chǎng)全局特性，并尋找合理的手段提高風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)外關(guān)鍵區(qū)域保護(hù)的“四性”，對(duì)改善風(fēng)電場(chǎng)的整體故障穿越能力、提高風(fēng)電并網(wǎng)穩(wěn)定性及可靠性有著至關(guān)重要的作用。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴風(fēng)電場(chǎng)低壓區(qū)域雙饋風(fēng)機(jī)撬棒投切策略方面：對(duì)比現(xiàn)有兩種常見(jiàn)的雙饋風(fēng)機(jī)撬棒保護(hù)投切策略異同及各自優(yōu)缺點(diǎn)，借助徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)撬棒投入與切除過(guò)程轉(zhuǎn)子過(guò)電流的預(yù)測(cè)結(jié)果，提出了一種能夠綜合考慮對(duì)

4、風(fēng)機(jī)自身安全性以及提升風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功/電壓水平的自適應(yīng)撬棒投切策略，使得投入撬棒的雙饋風(fēng)機(jī)能夠在保障自身轉(zhuǎn)子側(cè)變流器安全性的前提下盡早安全切除撬棒，為低電壓期間的風(fēng)電場(chǎng)提供無(wú)功支撐，最大限度避免場(chǎng)內(nèi)無(wú)功資源的無(wú)謂損失。⑵風(fēng)電場(chǎng)中壓區(qū)域相間短路電流保護(hù)選擇性提升方面：推導(dǎo)并仿真研究了單一風(fēng)電機(jī)組低電壓期間定子電流的時(shí)頻域特征，進(jìn)而針對(duì)保護(hù)能夠感受到的工頻交流分量，深入研究了風(fēng)機(jī)側(cè)及網(wǎng)側(cè)不同參數(shù)條件下風(fēng)電集群饋出電流與集電線路電流保護(hù)的交互影響

5、，并指出保護(hù)可能存在的誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)；為應(yīng)對(duì)這種風(fēng)險(xiǎn)，在傳統(tǒng)電流保護(hù)中引入了正序電流突變量判據(jù)，提出了具有良好選擇性的風(fēng)電場(chǎng)集電線路電流保護(hù)新原理。⑶風(fēng)電場(chǎng)中壓區(qū)域分區(qū)策略及單相接地故障快速在線定位方面：提出了新一代風(fēng)電場(chǎng)中壓集電線路區(qū)域的優(yōu)化分區(qū)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)單相故障場(chǎng)景下各線路（段）首端故障相電流幅值呈現(xiàn)出的一般性規(guī)律，提出了基于優(yōu)化分區(qū)結(jié)構(gòu)及相電流有效能量循跡法的中壓集電線路單相故障在線定位原理，使風(fēng)電場(chǎng)能夠一步到位地對(duì)中壓區(qū)域的單相故障

6、進(jìn)行快速一次性選線/定位，適應(yīng)架空線-電纜混聯(lián)投運(yùn)的實(shí)際工況且不依賴于難以在架空線路獲取的零序電流；最后通過(guò)與傳統(tǒng)配電網(wǎng)中常用定位方法的對(duì)比研究說(shuō)明了采用所提出原理解決風(fēng)電場(chǎng)單相故障問(wèn)題的必要性。⑷風(fēng)電場(chǎng)外送高壓聯(lián)絡(luò)線單相高阻故障快速切除方面：提出一種具備完整高阻接地故障識(shí)別能力的和阻抗繼電器的改進(jìn)形式；將上述繼電器與傳統(tǒng)距離縱聯(lián)保護(hù)整合，形成一套風(fēng)電場(chǎng)外送高壓聯(lián)絡(luò)線全線無(wú)死區(qū)的單元式保護(hù)解決方案，并利用理論及仿真手段驗(yàn)證了其抗多種形式