PDF《适用于双馈风电场联络线故障选相方法》

适用于双馈风电场联络线故障选相方法 王紫薇1 ,肖繁2,

3 ,王友怀2 ,张哲3 ,尹项根3 ( 1.

三峡大学电气与新能源学院,湖北省宜昌市

4 4

3 0

0 2;

2. 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院, 湖北省武汉市

4 3

0 0

7 7;

3. 强电磁与新技术国家重点实验室( 华中科技大学) ,湖北省武汉市

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0 0

7 4 ) 摘要:双馈风电机组复杂的故障电流特性使得应用于双馈风电场联络线上的传统选相元件性能严 重劣化, 难以满足双馈风电场联络线保护与重合闸的选相需求.根据双馈风电机组的低电压穿越 控制策略, 分析了传统选相元件应用于双馈风电场联络线面临的缺陷.提出了基于相间电压突变 量和相电压突变量幅值比较的故障选相新方法.根据双馈风电场侧保护安装处相电压突变量与相 间电压突变量之间的比例关系, 构建了故障相别选择系数, 并利用故障相别选择系数在不同电网故 障类型下的特征, 以实现故障选相.仿真结果表明, 所提选相元件可以可靠地选出故障相. 关键词:双馈感应发电机;

风电场;

联络线;

故障选相;

突变量 收稿日期:

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修回日期:

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3 0. 上网日期:

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0 7. 国家重点研发计划资 助项目(

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6 0 0) ;

中国南方电网有限责任公司科技项目( Q C S G

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0 2 G

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1 6 B

4 ) .

0 引言 双馈感应发电机(doublyGfedinductiongenerator,DFIG) 由于具有较为优异的能量转换效 率及灵活的运行方式已逐步发展为风电领域的主要 机型.目前, 双馈风电机组一般采用单元接线方式, 并联分组后就地形成集约式风电场, 然后经过升压 变压器和联络线连接到电网中.因此, 双馈风电场 联络线作为风电场向电网输送功率的重要通道, 其 运行安全对于风电场和电网安全稳定运行都具有重 要意义. 为了防止电网故障期间风电机组大规模脱网给 电网造成的冲击, 确保电网安全稳定运行, 并网规程 中明确要求风电机组应具备良好的低电压穿越运行 能力.由于双馈风电机组的短路电流特性与其低压 运行控制策略以及本体保护方式等诸多因素有关, 与传统的交流同步电机相比存在较大差异, 使得基 于传统同步电机故障特性的电网保护选相原理与算 法都会受到严重挑战.中国内蒙古自治区等地区曾 发生多起风电场联络线保护误选相发生 的脱网事 故[

1 G 3] .为保证风电场和电网安全稳定运行, 研究适 用于双馈风电场联络线的选相元件具有重要意义. 由于高压系统单相重合闸、 距离保护元件和故 障定位等方面[

4 G 6] 的选相需要, 选相元件成为高压保 护装置的重要元件.对于双馈风电场联络线选相元 件, 文献[

7 G

8 ] 指出在风电系统发生故障时, 由于风 场侧等值电源的正负序阻抗不相等, 且正序阻抗有 较大波动, 使得风电系统中的突变量选相元件难以 满足双馈风电场联络线保护的选相需求.文献[ 1,

9 ] 分析了双馈型电源撬棒保护动作后可能导致传统 电流选相元件存在误选相的问题, 同时也指出稳态 量电压选相元件可以满足双馈型电源撬棒保护动作 条件下的选相需求;

而文献[

1 0] 则提出了计及撬棒 保护动作影响的改进电流突变量选相方案, 该方案 通过对电流突变量进行正序故障电流补偿来消除 正、 负序阻抗之间的差异, 进而减小阻抗差异的影 响.然而, 上述分析主要针对双馈风电场撬棒电路 投入的情况.事实上, 在电压跌落不深的情况下, 双 馈机组的撬棒保护将不会动作, 此时 D F I G 主要由 转子变频器进行励磁调节控制[