双馈风机故障运行特性及继电保护问题研究

发布时间：2017-08-16 17:45

  本文关键词：双馈风机故障运行特性及继电保护问题研究

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【摘要】：随着风电场接入电网的规模越来越大,风电场对电网稳定运行的影响越来越明显。风速的随机性和波动性使得风电的输出功率不稳定,而双馈风机的故障运行特性给风电场的稳定运行带来了挑战,为了提高风电场的稳定运行,降低风电场脱网事故的发生概率,本文针对双馈风电场集电线路的继电保护问题,进行的研究主要有：1.研究了双馈风电机组的结构及工作原理、机械系统模型、双馈风电机在不同坐标系下的数学模型以及变换器的数学模型。2.在仿真软件PSCAD中建立了单台双馈风机并网的模型,研究了其在稳定风速下的运行特性,仿真结果显示该模型可以实现风力发电机组的有功功率和无功功率的解耦控制,验证了模型的正确性。在此基础上,研究了双馈风机在电网不同故障时的故障运行特性,仿真结果表明,双馈风机在故障期间可以提供持续的故障电流,给电网保护的选择性和快速性带来了影响。3.针对现有的风电场集电线路继电保护整定方法中存在的不足,将风机的LVRT能力与自适应反时限低电压方向保护相结合的保护策略,并详细分析了其动作判据。结合实际风电场的数据,在PSCAD中搭建风电场的仿真模型,分别对三类故障进行仿真实验,验证该方案的准确性和快速性。仿真结果表明,自适应的反时限低电压方向保护策略与风机的LVRT相配合,可以实现在各类故障情况下均能实现快速性和选择相,提高了风电场的稳定运行。
【关键词】：双馈风机 故障特性 继电保护 反时限低电压保护
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614;TM77
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题的研究背景与意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.2.1 双馈风机故障运行特性研究现状12
• 1.2.2 风电场集电线路保护的研究现状12-13
• 1.3 本文主要研究工作13-15
• 第二章 双馈异步风电机组的数学模型15-29
• 2.1 双馈型异步风机的基本原理15-16
• 2.2 双馈型异步风机的机械系统模型16-18
• 2.2.1 风力机模型16-17
• 2.2.2 机械传动部分模型17-18
• 2.3 双馈异步风力发电机的模型18-24
• 2.3.1 坐标变换原理与方法19-20
• 2.3.2 DFIG的数学模型20-24
• 2.4 变换器的数学模型24-28
• 2.4.1 网侧PWM变换器数学模型25-26
• 2.4.2 转子侧PWM变换器数学模型26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 基于PSCAD仿真平台的DFIG故障运行特性仿真29-51
• 3.1 基于PSCAD/EMTDC的DFIG的建模29-33
• 3.1.1 DFIG的PSCAD模型29-30
• 3.1.2 风力机的PSCAD模型30-31
• 3.1.3 功率变换器的PSCAD模型31-32
• 3.1.4 单机DFIG在PSCAD中的建模32-33
• 3.2 DFIG的并网建模33-34
• 3.3 DFIG的并网运行34-43
• 3.3.1 DFIG在稳定风速下的功率输出34-36
• 3.3.2 转子侧PWM变换器的控制36-40
• 3.3.3 网侧PWM变换器的控制40-43
• 3.4 DFIG故障电流仿真分析43-50
• 3.4.1 DFIG故障状态响应理论分析43-44
• 3.4.2 DFIG定子短路电流变化特性44
• 3.4.3 DFIG的故障运行特性仿真分析44-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 适应于双馈风电并网的继电保护策略研究51-71
• 4.1 风电场低电压穿越51-53
• 4.2 适应于风电接入的新型集电线路保护策略53-59
• 4.2.1 风电场概况53-54
• 4.2.2 动作原理与判据54-57
• 4.2.3 保护定值的整定57-59
• 4.3 仿真验证及分析59-70
• 4.3.1 保护定值的整定60-63
• 4.3.2 保护正确性的仿真验证63-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第五章 结论与展望71-73
• 5.1 总结71-72
• 5.2 展望72-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果78

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本文编号：684657