并网双馈风机短路电流分析及其对送出线距离保护的影响

发布时间：2020-03-31 06:32

【摘要】：双馈风电机组对机端电压跌落比较敏感,随着风电装机容量的不断增加,电网故障时双馈风电机组定、转子电流的准确分析与评估变得十分重要,关系着双馈风电机组低电压穿越的实现,同时,风电系统故障暂态电气量对继电保护整定的影响不能忽略。在基于Crowbar保护的双馈风电机组故障特性研究方面,在没有忽略定子电阻以及定、转子磁链耦合影响的情况下,推导出不对称故障下双馈风机定、转子磁链、电流,并拟合对比仿真验证;其中短路电流包含非全相电压完全跌落时的工频周期分量,频率偏移的快速衰减转速频率分量以及直流衰减分量。对故障下定子短路电流中的暂态磁链衰减因子、幅值进行了分析,诸如转速、Crowbar电阻等影响因素,Crowbar电阻明显加剧了对暂态衰减分量的衰减作用,并利用Prony分析对系统暂态参数辨识的优势,对实际短路电流的谐波成分进行了分析,间接验证了短路电流各成分的存在及衰减特性。研究发现低穿硬件电阻对DFIG正序阻抗的影响很大,随着Crowbar电阻的增大,正序阻抗负电阻性增强,正电抗性增强趋于饱和;正序阻抗的增大,加强了短路故障下风电场对系统的弱馈性;随着故障点位置逐渐远离风电场侧或过渡电阻的逐渐增大,对风电场对系统的弱馈性有叠加作用当发生三相短路时,极端电压严重跌落,短路电流中绝大多数是直流分量和旋转频率分量,工频分量很少,短路电流在卸荷电阻的作用下迅速衰减,从而使测量阻抗计算式中分母迅速减小,距离保护计算精度被严重影响;结合实际故障录播数据分析佐证结论的正确性,过渡电阻的存在放大了保护测距精度的误差,影响了距离一段动作的时效性,利用阻抗瞬时测量回路固定阻抗继电器的动作特性,同时可以有效减小风电弱馈及过渡电阻的影响。
【图文】：

风电机组,双馈,定子侧,自感

图 2-1 基于 Crowbar 保护的双馈风电机组构图表 2-1 双馈风电机组的参数参数参考值额定电压NU 690 V额定功率NS 1.5 MW额定频率Nf 50 Hz定子侧电阻sR 0.0173 pu转子侧电阻rR 0.0052 pu定转子互感mL 2.9 pu定子侧自感sL 0.18 pu转子侧自感rL 0.16 pu转子转速m 1.2 puCrowbar 电阻cbR 0.2

短路电流,时计,非对称,故障

4 短路故障 DFIG 短路电流暂态特性分析结合式(2-4)，定子磁链暂态自由分量包括两部分。其中暂态分量11te 是流的低频衰减分量，暂态分量22te 是近似转速频率的衰减分量。对这种具特性（直流特性衰减和频率特性衰减）暂态过程，为了提取关键暂态参数，ny 对系统暂态参数辨识的良好性能，Prony 方法是用一组指数项的线性组合等间距采样数据的方法,可以从中分析出信号的幅值、相位、阻尼因子、频息。Prony 算式模型与短路电流的分析参数基本一致，对暂态过程理解和分越其他分析方法的，应用 Prony 分析数据如下图 2-3 所示，由下图可知短路偏移频率分量幅值最大，衰减因子较大，其次是直流分量，衰减因子相对偏分量较小，，但衰减速率也很快，与前文理论分析基本符合。频率（Hz）电流幅值（p.u.）衰减因子46.78 2.28 -100.120 1.39 -54.5201.29 0.35 -312.57图 2-2 非对称故障时计算与仿真短路电流
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM614;TM773

【参考文献】