风电场零序保护及其场内单相接地故障测距技术研究

发布时间：2020-09-30 18:28

　　随着风电在电力系统中的渗透率不断提高,风电场场内发生故障会严重影响到电力系统的安全运行,为了应对近期发生的大规模风电机组脱网问题,《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》提出将风电场升压变压器由不接地改为小电阻接地并备置接地保护。然而小电阻接地风电场多次出现零序保护误动现象,严重危害电力系统的安全稳定运行。同时针对小电阻接地风电场场内单相接地故障和弧光高阻接地故障定位运用传统测距算法存在较大误差,无法实现精准故障定位。针对以上问题,本文做了以下工作:首先分析了小电阻接地风电场的基本结构并搭建了仿真模型,仿真分析了风电场的单相接地故障特性,理论分析了在复合故障条件下零序保护误动的原因并做仿真分析,提出一套适用于小电阻接地风电场的自适应零序保护方案,该方案既保证了保护在低阻接地时的速动性,又保证了在高阻接地故障时的可靠性,具有较强的应用价值。其次,针对风电场场内单相接地故障测距,理论分析并仿真评估了传统测距算法应用在风电场场内故障测距中所面临的问题,详细分析误差主要来源于风电场复杂的树形结构,深入分析风电场的零序序网的同时在此基础上提出一种基于零序网络的风机支路电流等效拟合方法,该方法仅使用在集电线路出口处观测到的电气量等效拟合风机支路电流,进而改进传统算法提出一种基于故障区段搜索的风电场场内故障测距算法,该算法有效降低了传统测距算法的误差,并在不同过渡电阻,不同故障距离,以及不同风机类型的情况下仿真评估算法的有效性。最后,针对小电阻接地风电场场内极易发生的弧光高阻接地故障,本文分析评估了弧光高阻接地故障的仿真模型以及风电场场内弧光高阻接地故障的故障特性。仿真分析了现有方法在风电场场内弧光高阻接地故障中的适用性,详细分析了误差的主要来源,在对数法与故障区段搜索法的基础上提出一种复合算法,复合算法结合了对数法可以有效模拟电弧动态特性的优点和区段搜索法有效排除风机支路影响的优点。最后通过不同电弧类型,不同故障距离以及不同风机类型条件下的仿真评估算法的有效性。总而言之,论文结合小电阻接地风电场的特殊结构,分析现有零序保护算法存在问题的同时改进了现有的风电场零序保护方法,根据风电场的结构特点,结合传统的单端阻抗测距方法以及输电线路单端弧光高阻测距对数法,提出适用于风电场场内单相接地故障的单端测距算法以及风电场场内弧光高阻接地故障单端测距算法,形成了一套较为完善的适用于风电场场内故障测距的理论。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM862
【部分图文】：

国风,状况,装机容量,风电机组

－－２０１６况逡逑我国更是积极的发展风力发电，不断增加风电机组数量，图１－１为２００６至逡逑１６年中国风电发展状况，近十年累计装机容量成直线上升状态，且近几年新逡逑装机容量持续走高，累计装机容量达到历史新高，风电行业发展迅速，成为国逡逑经济的重要组成部分［２］。逡逑

零序保护,复合故障,零序电流,接地故障

逡逑动的情况。如果不按照图２－８的自适应零序保护逻辑图就会出现后备保护误动的逡逑现象。按照图２－８的逻辑，／＇。＿邋＝邋１２．ＳＡ，＞广。＿，４２邋＞／＿？，零序主保逡逑护和零序后备保护的时间寄存器都清零重新计时，这样零序主保护就会先于后备逡逑保护动作，保护恢复正常。逡逑２０逦逡逑８邋５邋？逦１逦，逡逑．0邋逦Ｉ逡逑｜－５邋－逡逑１邋－逦■逦．逦ｎｎｌｉｎｉｌｕ逡逑％邋－２０邋逦逦逦１逦１逦１逦１逦１逦逡逑＾逦０．９００逦０．９５０逦１．０００逦１．０５０逦１．１００逦１．１５０逦１．２００逦１．２５０逡逑２０逦逦逦逡逑｜－１０邋－逡逑妄七－逦ＶｙｌｌｖｌｉｌｉｙＶｖｙＶｌ／逡逑？２0邋逦－＜逦１逦＇逦＇逦？逦＇逦逡逑０．９００逦０．９５０逦１．０００逦１．０５０逦１．１００逦１．１５０逦１．２００逦１．２５０逡逑４０逦逡逑｜：：邋：逦（１邋｜邋｜邋｜邋ＩＩＩ邋｜邋｜邋｜邋｜邋（１逡逑虼１０逦－逡逑Ｓ菩逦逡逑赛１０邋？逡逑－３0邋＿邋Ｉ邋ｌｉＨｌｉｌ邋Ｉ邋ＩＩＩ邋１逡逑－４0邋逦１逦１逦１逦Ｊ逦１逦１逦１逦逡逑０．８５０邋０．９００邋０．９５０邋１．０００邋１．０５０邋１．１００邋１．１５０邋１．２００邋１．２５０逡逑时间／ｓ逡逑图２－９风电场复合故障零序电流波形逡逑２．５本章小结逡逑针对小电阻接地系统多回线接地故障下零序保护拒误动问题，对复合接地故逡逑障下的零序保护进行了动作特性分析，得出其原因如下：由于多回线同时发生高逡逑阻接地故障但是零序电流均未达到零序主保护整定值

【参考文献】