考虑Chopper动作的双馈风电机组故障特性及其对线路保护的影响

发布时间：2017-09-20 11:12

  本文关键词：考虑Chopper动作的双馈风电机组故障特性及其对线路保护的影响

  更多相关文章： 双馈风电机组 直流卸荷电路 短路电流特性 距离保护 纵差保护

【摘要】：大规模风电接入会对电力系统运行带来较大影响,尤其是大规模双馈风电系统接入后,短路时其故障特性会对按照传统同步机系统故障特性配置的继电保护元件的正确动作带来影响。随着规模化风电的不断发展,亟需对风电系统短路电流特性及其对继电保护的影响机理进行深入研究,采取改善措施以保证发生短路时继电保护元件区内不拒动、区外不误动,且有足够的灵敏度裕度。本文针对该问题的研究分两个部分,先对考虑直流卸荷电路(Chopper)作用下双馈风电机组的短路电流特性进行研究,其次探究了双馈风电短路电流特性对继电保护算法及稳态量距离和纵差保护的影响。直流母线加入卸荷电路以保护转子侧变频器是一种较常用的双馈风电机组(DFIG)低电压穿越改造方案。Chopper动作会对DFIG的短路电流特性产生较大影响,而目前对称故障下DFIG短路电流特性的研究主要是以故障后立即投入Crowbar为前提,对于Chopper动作下的DFIG短路电流特性研究几乎没有,故而难以分析其作用下DFIG的短路电流特性对系统中保护动作可靠性和设备安全的影响。本文类比DFIG故障后投入Crowbar保护的分析思路—转子回路串入电阻,通过分析对称故障后Chopper动作下的转子电流回路,将Chopper动作后被闭锁的转子侧变频器和直流卸荷电路等效为可变电阻,分析了该等效电阻的阻值随电压跌落程度和故障前转差率的变化规律。根据故障后DFIG的磁链、电压关系通过数学解析方法得到了Chopper动作下对称故障电流解析表达式,并通过仿真验证了该计算表达式的有效性。此外,本文根据已得双馈风电短路电流特性,研究了该特性电流对稳态量距离和纵差保护的影响。区别于传统同步机,双馈风力发电机组的短路电流频率成分较为特殊,含有比例较大的衰减转速频率分量,该种以间谐波形式存在的频率分量会给微机保护中负责基频相量提取的离散快速傅氏算法(DFT)带来误差,从而可能给保护动作的可靠性和灵敏性带来影响。对于距离保护,考虑到风电场—般具有较强的弱馈性,特别是送出线发生非金属性短路时,会对距离保护测量阻抗甚至动作行为带来较大影响。本文通过对风电场侧送出线距离保护测量阻抗和送出线纵差保护比率制动特性进行影响机理分析,辅以DIgSILENT仿真验证,分析了双馈风电短路电流中的转速频率分量以及风电场弱馈特性对送出线稳态量距离和纵差保护的影响。
【关键词】：双馈风电机组 直流卸荷电路 短路电流特性 距离保护 纵差保护
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及发展动态11-12
• 1.3 本课题的主要研究内容12-14
• 第2章 考虑Chopper动作的双馈感应风电机组三相短路电流分析14-29
• 2.1 引言14-15
• 2.2 DFIG外故障后Chopper投入过程简述15-16
• 2.3 双馈感应电机矢量模型16-17
• 2.4 对称故障下Chopper立刻投入定子回路解析17-18
• 2.4.1 故障初始条件分析17-18
• 2.4.2 故障后定子磁链求解18
• 2.5 对称故障下Chopper立即投入转子回路等值解析18-23
• 2.5.1 对称故障下转子回路中转子电压u.解析18-19
• 2.5.2 故障后转子空载电压成分解析19-20
• 2.5.3 Chopper动作后RSC不控整流桥与直流母线解析等值20-23
• 2.6 对称故障下Chopper立刻投入转子磁链及定子电流解析23-24
• 2.6.1 Chopper动作后转子磁链解析23-24
• 2.6.2 Chopper动作下对称故障定子短路电流分析24
• 2.7 MATLAB仿真对比验证24-28
• 2.8 本章小结28-29
• 第3章 双馈风电短路电流特性对送出线距离保护影响29-46
• 3.1 问题研究背景29-30
• 3.2 双馈风电短路电流特性对DFT影响及弱馈特性分析30-33
• 3.2.1 双馈风电短路电流特性对DFT的影响机理30-32
• 3.2.2 双馈风电弱馈特性对故障电流的影响机理32-33
• 3.3 双馈风电故障特性对送出线距离保护的影响33-36
• 3.3.1 风电场侧距离保护测量阻抗的计算33-34
• 3.3.2 过渡电阻对风场侧距离保护测量阻抗影响机理34-36
• 3.4 双馈风电短路电流中的各频率分量及序电流分析36-39
• 3.5 风电场侧距离保护测量阻抗轨迹仿真分析39-45
• 3.5.1 三相、单相及两相短路接地故障仿真39-44
• 3.5.2 两种因素对距离保护的综合影响44-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第4章 双馈风电短路电流特性对送出线纵差保护影响46-59
• 4.1 双馈风电短路电流特性对送出线纵差保护影响机理及仿真分析46-50
• 4.1.1 送出线区内故障双馈风电短路电流特性46-47
• 4.1.2 双馈风电短路电流特性对稳态量纵联电流差动保护影响分析47-50
• 4.2 双馈风电送出线稳态量纵差继电器动作特性仿真分析50-57
• 4.2.1 送出线稳态量纵差继电器动作方程51-52
• 4.2.2 不同Kstrength下送出线区内三相短路52-54
• 4.2.3 送出线区内a相单相短路54-55
• 4.2.4 送出线区内ab两相接地与ab相间短路55
• 4.2.5 送出线区外短路55-57
• 4.3 提高双馈风电送出线纵差保护灵敏度的辅助措施57
• 4.4 本章小结57-59
• 第5章 结论与展望59-61
• 参考文献61-64
• 附录64-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 文玉玲;晁勤;吐尔逊·依布拉音;;风电场对电网继电保护的影响[J];电网技术;2008年14期

2 郑重;杨耕;耿华;;电网故障下基于撬棒保护的双馈风电机组短路电流分析[J];电力自动化设备;2012年11期

3 郑涛;魏占朋;迟永宁;刘欣;;考虑撬棒保护动作时间的双馈式风电机组短路电流特性[J];电力系统自动化;2014年05期

4 何世恩;董新洲;;大规模风电机组脱网原因分析及对策[J];电力系统保护与控制;2012年01期

5 贺益康;胡家兵;;双馈异步风力发电机并网运行中的几个热点问题[J];中国电机工程学报;2012年27期

，

本文编号：887707