双馈集群汇集站三绕组主变及送出线继电保护的研究

发布时间：2020-07-04 09:01

【摘要】：针对继电保护装置在风电场中的适应性问题,在以往的研究对象中,双馈集群风电场的汇集站通常采用两绕组变压器并网,此时故障电流的频率有一定程度的偏移,影响继电保护装置的正确动作。而随着大规模集群风电场的发展,汇集站大多采用三绕组变压器并网,使双馈式风电机组的故障特性与以往的研究不同,给风电并网的安全稳定运行带来了新的挑战。所以为了提高风电并网运行的稳定性,本文对汇集站三绕组主变及送出线继电保护装置在双馈集群风电场中的适应性做了进一步的分析与研究。首先,本文对汇集站三绕组主变压器或送出线故障时,双馈式风电机组的故障特性做出理论分析,并在PSCAD/EMTDC上建立风电接入系统的电磁暂态模型进行仿真验证。发现采用傅里叶算法进行频率相量的测量和计算时,得到的相位误差很大,致使接入变压器三侧和送出线故障点两侧的故障电流频率都不相同。其次,对三绕组变压器纵联差动保护和送出线距离保护在风电场中的适应性展开讨论。在PSCAD/EMTDC仿真软件上建立三绕组变压器纵联差动保护模块和送出线距离保护模块,仿真分析双馈集群风电场的故障特性对纵差保护和距离保护动作特性的影响。发现差动保护的动作电流和制动电流波动幅度很大,差动电流大部分落入制动区,距离保护元件不能准确测量出故障点到保护安装处的测量阻抗,致使三绕组变压器的差动保护装置和送出线路的距离保护装置都不能准确稳定的动作。最后,以DFIG风电机组的故障特性和风电场中差动保护的动作特性为基点,综合考虑变压器保护的整定系数对其动作特性的影响,对RCS-978系列保护装置在集群风电场中的配置提出了合理的应对策略。
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM614;TM77
【图文】：

风电场,接入系统,双馈,风机

？ｈ＜］0逦逡逑２ＭＷ邋风机邋０．６９ｋＶ／３５ｋＶ逦ｔ逡逑图２．１风电场接入系统图逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｗｉｎｄ邋ｆａｒｍ邋ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ邋ｔｏ邋ｇｒｉｄ逡逑在ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ平台上建立的集群风电场的仿真模型，如图２．２所示，逡逑其中，两个５０ＭＷ的风电场是由同一型号的的ＤＨＧ风机汇集而成，具体参数逡逑如下：１Ｓｅ邋＝邋２．１０５ＭＶ．Ａ，邋Ｐｅ＝２．０ＭＷ邋，邋／ｅ邋＝邋５．０Ｈｚ邋，逦％＝０．６９ｋＶ，逡逑Ｘｍ邋＝邋６．１０１３７ｐ．ｕ．，邋Ｒｓ邋＝邋０．０１０９６９邋ｐ．ｕ．邋，邋Ｘｓａ邋＝邋０．０８１２４ｐ．ｕ．，邋Ｒｒ邋＝邋０．０１０６２６ｐ．ｕ．，逡逑尤。＝０．１２６４８７ｐ．ｕ．，Ｊ邋＝邋１．６ｐ．ｕ．，同步风速为邋１０．９０９ｍ／ｓ。故在邋ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ逡逑电磁暂态平台上所搭建如图２．２所示的仿真模型，对ＤＦＩＧ风机在不同的故障点

超同步状态,电场电压,下风,系统电压

若故障前风机运行在同步状态，以其转子转速工作在ｌｐ．Ｕ．，即约为逡逑１．０＊ｌｌ＝ｌｌｍ／ｓ为例。故障发生后，Ｃｒｏｗｂａｒ电路投入，此时转子转速为ｌｌｍ／ｓ，逡逑由式（２．１）分析可得，此时转速频率应为１．０＊５０＝５０Ｈｚ仿真得如图２．６、图２．７逡逑所示波形。逡逑７．０邋ｑ－邋’ｗ逡逑气。丨一ＡＡＡ／ＶＷｗｗ＾逡逑１0．0邋’Ｒ邋卜逡逑－８．０邋－逡逑９．９７５￣１０．０００邋１０．０２５邋１０．０５０邋１０．０７５邋１０．１００邋１０．１２５邋１０．１５０邋１０．１７５邋１０．２００邋１０．２２５逡逑ｔ／ｓ逡逑（ａ）风电场的故障电流特征逡逑２邋■逦ｉ逦－逡逑３：逦Ｉ逦Ａｖ逡逑§１．５．逦Ｉ逦—－逡逑ｍ逡逑Ｍ邋ｉ邋－逦■逡逑■ａ３逡逑０．５邋■逦＇逡逑0逦逦邋－逦逦逦逡逑２０逦３０逦４０逦５０逦６０逦７０逦８０逡逑频率／Ｈｚ逡逑（ｂ）傅里叶工频算法的幅频特性逡逑图２．６同步状态下风电场电流与系统电流逡逑Ｆｉｇ．邋２．６邋Ｗｉｎｄ邋ｅｌｅｃｔｒｉｃ邋ｃｕｒｒｅｎｔ邋ａｎｄ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｃｕｒｒｅｎｔ邋ｕｎｄｅｒ邋ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ邋ｓｔａｔｅ逡逑１２逡逑

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