大型光伏电站汇集系统的故障特性及其线路保护

发布时间：2020-02-01 00:01

【摘要】：集中式与分布式光伏系统在拓扑和控制上的显著区别,造成两者故障特性的不同,导致现有含分布式光伏的配电网故障分析方法和保护原理在集中式光伏电站汇集系统中无法适用。为此,针对广泛应用于集中式光伏逆变器中的正负序双同步旋转坐标系电流控制器,计及直流侧光伏电池板电源特性影响,推导出不同控制目标下故障电流统一表达式。在此基础上,结合现场短路试验数据,考察850 MW大型光伏电站内35 k V汇集线路的电流保护性能,证明架空线下游电流保护存在不能正确动作现象,同时提出距离保护新配置方案。在PSCAD/EMTDC中搭建光伏电磁暂态详细模型并利用现场实测数据验证了模型的正确性,大量仿真实例证明了新保护配置的有效性。研究结果为大型光伏电站汇集系统保护配置提供参考。
【图文】：

第32卷第9期贾科等大型光伏电站汇集系统的故障特性及其线路保护图1大型光伏电站汇集系统拓扑图Fig.1Thetopologyofthecollectionsysteminalarge-scalePVpowerplant逆变器。每8个光伏发电单元经埋地电缆汇集后接入汇集站，每段汇集站母线汇集多条电缆。两段汇集站母线对应两回35kV架空线接入升压站主变压器。1.2控制策略站内汇集系统故障特性取决于逆变器的控制，其控制策略的正确表征与建模是故障电流分析的基矗正、负序分离的双同步旋转坐标系电流控制可以做到有功、无功功率间的解耦，有助于简化参考电流的计算，因此被广泛应用于集中式逆变器中，其控制框图如图2所示。图2双同步旋转坐标系电流控制器Fig.2Currentcontrollersofadoublesynchronousrotatingframe电网电压不对称条件下，逆变器向电网注入的瞬时功率可以表示为P=P0+Pc2cos(2ωt)+Ps2sin(2ωt)Q=Q0+Qc2cos(2ωt)+Qs2sin(2ωt{)(1)式中，P0和Q0分别为瞬时有功功率和无功功率的平均直流分量;Pc2、Ps2、Qc2和Qs2分别为瞬时有功功率和无功功率中的二倍频分量幅值。用正、负序同步旋转坐标系中的有关电压、电流量来表示上述各功率值，可以得到P0Pc2Ps2Q0Qc2Qs2=32e+de+qe－de－qe－de－qe+de+qe－q－e－d－e+qe+de+q－e+de－q－e－de－q－e－de+q－e+d－e－d－e－qe+de+qi+di+qi－di－q(2)

及其线路保护图1大型光伏电站汇集系统拓扑图Fig.1Thetopologyofthecollectionsysteminalarge-scalePVpowerplant逆变器。每8个光伏发电单元经埋地电缆汇集后接入汇集站，每段汇集站母线汇集多条电缆。两段汇集站母线对应两回35kV架空线接入升压站主变压器。1.2控制策略站内汇集系统故障特性取决于逆变器的控制，其控制策略的正确表征与建模是故障电流分析的基矗正、负序分离的双同步旋转坐标系电流控制可以做到有功、无功功率间的解耦，有助于简化参考电流的计算，因此被广泛应用于集中式逆变器中，其控制框图如图2所示。图2双同步旋转坐标系电流控制器Fig.2Currentcontrollersofadoublesynchronousrotatingframe电网电压不对称条件下，逆变器向电网注入的瞬时功率可以表示为P=P0+Pc2cos(2ωt)+Ps2sin(2ωt)Q=Q0+Qc2cos(2ωt)+Qs2sin(2ωt{)(1)式中，P0和Q0分别为瞬时有功功率和无功功率的平均直流分量;Pc2、Ps2、Qc2和Qs2分别为瞬时有功功率和无功功率中的二倍频分量幅值。用正、负序同步旋转坐标系中的有关电压、电流量来表示上述各功率值，可以得到P0Pc2Ps2Q0Qc2Qs2=32e+de+qe－de－qe－de－qe+de+qe－q－e－d－e+qe+de+q－e+de－q－e－de－q－e－de+q－e+d－e－d－e－qe+de+qi+di+qi－di－q(2)由于4个独立电流变量无法同时控制6个功率幅值分?

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