直驱风力发电机风电场故障特征分析及对继电保护影响研究

传统的基于同步发电机故障电流的分析方法已不能直接用于风电机组。建立正确的风力发电机仿真模型,分析风电场接入电力系统后故障电流特征及对继电保护的影响,对于改进和研发适用于风电场的继电保护具有重要意义。     

双馈风力发电机运行原理分析

双馈风力发电机由于其的优点,己成为并网型风力发电机的主流机型之一。从交流电机的基本理论出发,对双馈风力发电机的电磁关系进行了详细的阐述,得出了双馈风力发电机的等效电路图及相量图,分析了双馈风力发电机的能量传递关系。为以后双馈风力发电机的控制研究及设计研究打下了基础。     

双馈风力发电机槽配合对散热影响分析

随着风力发电市场竞争加剧,需对机组各部件进行成本控制.目前市场中占比最大的为双馈式机组,双馈风力发电机为双馈式机组的主要部件,故需对电机进行成本控制,而影响电机成本的因素主要为绕组温升.本文介绍双馈风力发电机设计时定、转子不同槽配合对电机温升的影响,利用分析软件对不同槽型配合方案进行通风散热分析,并结合电机试验数据进行温升对比,得出散热更加合理的槽配合方案,提高电机性价比.     

三相对称故障下双馈风力发电机控制策略

随着风力发电系统的日益普及,双馈风力发电机作为一种最常用的风力发电机,问题已逐渐凸显。由于风能不可控因素多,稳定性差,给电网控制带来了诸多不确定因素。为研究双馈风力发电系统在电网发生三相对称故障时的故障保护技术,首先采用数学分析的方法对双馈风机进行建模,分析了三相对称故障下风机的运行状态;随后搭建了Crowbar保护电路,利用电压跌落发生器模拟电压跌落,在实验平台进行试验;最后进行仿真验证。通过实验及仿真可以看出Crowbar电路对转子侧电流的突增有明显的抑制作用,采取增加Crowbar电路的方法来实现三相对称故障下的低电压穿越是可行的。     

高压双馈风力发电机成为发展趋势

介绍研发高压双馈电机的重要意义,并介绍了所研发样机的部分数据。     

风力发电系统短路故障特征分析及对保护的影响

为了进一步掌握风力发电系统短路故障特征并分析其对继电保护的影响,建立了双馈和直驱风电系统电磁暂态模型。通过电磁暂态仿真研究了风电系统短路电流及系统正负序阻抗的特征,得出了风电系统提供短路电流能力较常规电源弱和风电系统正负序阻抗不一致且随时间波动的结论。研究了常用输电线路继电保护原理对风力发电系统的适应性,得出了输电线路距离保护和选相元件受风力发电系统故障特征影响较大,可能发生不正确动作的结论。利用现场录波数据验证了故障特征及保护适应行分析的正确性,相关结论对继电保护的配置具有一定的借鉴意义。     

双馈风力发电机多种短路故障电磁场仿真研究

为准确分析双馈风力发电机多种故障发生时的电磁特性,为故障预测、结构优化和保护提供方法和数据,针对双馈发电机,给出一种用于多工况运行时多种短路故障发生的分析方法。先利用有限元方法建立发电机全区域模型,计算电磁场,然后用得到的数据编程进行傅里叶级数分解得出磁密分布频谱。利用该方法对1.5 MW发电机建模,对超同步、亚同步及同步正常运行状态及典型的定子部分绕组匝间及单相短路故障的电磁场计算,并进行了分析对比。仿真结果表明,该方法能够根据磁密云图的波形以及频谱图中高次谐波分量等特征量对多种短路故障进行判别,与正常运行状态进行区分。     

双馈风力发电机冷却计算方法研究

在开发高、中速系列双馈风力发电机的过程中,应用流体力学、传热学、电磁学等多个学科的知识,本文对双馈风力发电机采用的通风冷却结构进行研究,归纳总结出一套计算双馈风力发电机温升的方法。试验证明,该方法是行之有效的,可以指导冷却系统设计。     

风速对双馈风力发电机并网影响

通过比较双绕组电机和双馈风力机发电机等效电路,介绍双馈风力发电机的工作原理.研究了基于定子磁链定向矢量技术双馈机空载并网的特性及其控制策略.针对风速的不稳定性,对风力发电机的并网产生影响进行了分析.通过建立各种不同风速模型,模拟了实际风能的动态情况.运用MATLAB/Simulink对双馈风力发电机在恒风和实际风速二种情况下,并网前后的电流、电压特性进行了仿真分析.通过仿真研究验证了控制策略的正确性和风速对风力机运行特性的影响.     

3.0MW中速双馈风力发电机的试制

风力发电是我们国家高速发展的行业,其投入不但实现经济效益值,而且在节能环保上有着更深远的社会效益.通过对3.0MW中速双馈风力发电机试制的介绍,抛砖引玉,以飨读者.     

电网故障下并网异步风电机组的暂态特性分析

研究了由笼型和双馈型异步风电机组组成的风电场并网后风电机组的暂态行为,并对比分析了在同一接入点接入不同比例容量的笼型异步发电机和双馈异步发电机时,外部三相短路故障对风力发电机组电压和转速的影响。提出了在双馈型风电机组中采用一种PI控制器,以提高风电场的稳定运行能力的方案。仿真结果表明,故障清除后,能有效地提高风电机组的稳定运行能力。该试验结果可为风电场的建设提供参考。     

风电场继电保护的研究

文章对风电系统保护进行了论述,并就风电对电网继电保护产生的影响进行了分析,使用Matlab中动态仿真工具Simulink,对包含风电场的单机无穷大电力系统当联络线发生故障时进行动态仿真,通过双馈发电机在不同故障类型下的故障电压、电流曲线,得出风电场应采用适应性保护。     

风电场故障特性仿真研究

在DIgSILENT/Power Factory中构建了含风电场的电力系统仿真模型,对由恒速异步风电机组和双馈异步风电机组构成的风电场的故障特性及其影响因素进行了仿真研究,对比分析了不同类型的风电机组与相同容量的同步机组的故障特性的异同。仿真和分析结果表明：不同类型的风电场在系统故障时提供的短路电流不同,并远小于相同容量的同步机组所提供的短路电流,因此可以在短路电流过大的地点建设相同容量的风电场而不是传统的火电厂;在含风电场的配电网中,要考虑风电场对继电保护的影响,在风电接入系统的可研阶段不能简单将风电场视为相同容量的同步机组进行研究。     

双馈风力发电机并网技术的研究

对双馈风力发电机并网技术进行综述,分析了双馈感应发电机风力发电系统,研究了风力发电系统并网控制与变换器,提出了并网逆变器的控制策略,介绍了双馈发电机系统并网运行的特点,研究表明采用变速恒频矢量控制策略可灵活调节系统的有功、无功功率,抑制谐波,减少损耗,提高系统效率。     

风电场接入对配电网继电保护的影响与对策

风电场的接入改变了配电网的短路电流分布,必须调整现有的配电网保护才能保证发生短路时保护能正确切除故障。文章研究风电场接入后对配电网继电保护的影响,分析异步风力发电机的短路电流,讨论定子故障电流的构成和各分量衰减时间常数的计算及其衰减规律。在此基础上提出了自适应电流速断保护方案,有效解决了风电场接入后原配电网保护可能出现的误动、拒动问题,提高了保护动作的可靠性。     

电网故障下双馈风力发电机暂态电流分析

通过分析双馈风力发电机的暂态电气关系,推导转子暂态电流的时域表达式;并通过对比不同跌落系数下的暂态电流,分析了转子暂态电流的变化规律;并对电网三相短路故障下双馈风力发电机的暂态响应进行仿真,验证了暂态电流表达式的正确性。     

风电场接入对电网继电保护的影响及配置方案的探讨

文章分析了风电场接入系统后对电网继电保护产生的影响,提出了风电场接入系统升压变电站、送出线路的继电保护配置方案.有效解决了风电场接入后电网保护可能出现的误动、拒动问题,提高了保护动作的可靠性.     

水轮发电机定子单相接地的继电保护技术分析

阐述了水轮发电机定子单相接地保护所涉及的相关内容,着重对其继电保护的动作方式、双频式保护的基本原理和影响其保护动作的注意因素进行了分析和评述,同时对注入式保护做了介绍,最后对前述相关内容以及后续研究做了结论和展望。     

Impact Analyses of Wind Farm on Performances ofTransmission Line Relay Protection

A simulation system for power grid with concentrated large-scale wind farm integration is established based on the electro-magnetic transient model of wind turbine equipped with doubly-fed induction generator (DFIG),which is built by real-time digital simulator (RTDS).Using the hardware communication interface of RTDS,a closed-loop testing experiment is accomplished to study the impacts of large-scale wind farms on the existing relay protection devices for wind farm outgoing transmission line.This paper points out problems existing in current relay protection devices as follows:fault phase selector can select unwanted phase due to the changes of fault features caused by special network connection of wind farms;blocking condition for distance protections needs to be re-examined due to the weak power-feed characteristics of wind farms;and power frequency parameter based relay protection devices cannot accurately operate due to the special transient voltage and current characteristics of wind farms during fault period.Results lay the foundation for improving the performances of the existing relay protection device and developing new principle relay protection.