基于双馈风电场低电压穿越的高温超导故障限流器建模及其参数优化

针对电网故障下的双馈风力发电机组(Doubly-Fed Induction Generations, DFIG)的低电压穿越问题,提出装设电阻型高温超导故障限流器(High Temperature Superconducting Fault Current limiter, HTS-FCL)的低电压穿越保护策略。基于HTS-FCL的电特性与温度特性,采用热电类比法建立了详细的HTS-FCL仿真模型。基于DFIG的暂态模型,推导了电网故障下的DFIG暂态响应,分析了HTS-FCL保护投入后其参数对DFIG暂态响应的影响,采用模糊优化与粒子群算法相结合的方法优化了HTS-FCL的主要参数。仿真结果表明,HTS-FCL参数优化结果有较好的适用性,所提策略能够实现电网严重故障下的DFIG低电压穿越。     

高温超导限流器对风电场故障穿越能力的影响研究

当电网发生故障时,风电场容易自动解列而导致故障更加严重,因此风电机组应具备一定的故障穿越能力。本文提出将高温超导故障限流器应用于风电场,以提高风电场低电压穿越的能力。通过建立高温超导限流器模型以及含高温超导限流器的风电机组并网模型,然后仿真在不同故障类型和不同拓扑下高温超导限流器对风电场故障穿越能力的影响。研究表明,使用高温超导限流器能够有效提高风电机组在系统发生单相、多相故障下的穿越能力,同时,提高单回线与双回线送出电能的风电场模型故障穿越能力。     

电力系统高温超导故障限流器的研究

在阐述传统电力系统故障限流器的基础上，综述了高温超导体的基本特性、高温超导 限流的结构，并着重讨论了饱和电抗器型高温超导限流器的设计原理和限流效果。     

高温超导故障限流器的数学模型及其数字仿真

本文分析并建立了饱和电抗器型高温超导限流器的仿真模型，利用电磁暂态程序ＥＭＴＰ对该新型限流器的限流效果进行了数字仿真。通过与传统的线性限流电抗器的对比分析，证明新型限流器能有效地解决减小正常运行电压损失与增大限制故障电流能力之间的矛盾。     

风电场故障穿越能力研究

一定规模的风电场接入局部电网后会带来电压稳定问题,影响电力系统稳定。而从风机保护的角度而言,需要考虑电力系统发生故障时,风力发电机组对电力系统的暂态响应。以恒速恒频笼型异步机和变速恒频双馈绕线式电机作为发电机的风电场,对并入电网后发生故障的穿越能力进行分析研究,建立风力发电系统模型,采用PSCAD进行仿真。     

双馈风电机组高电压穿越问题综述

针对现代电网规范要求风电机组必须具备故障穿越能力,研究了现代风电并网规范,给出各国高电压穿越准则并进行相应的比较分析.以当今最为流行的双馈风力发电机组为例,分析电网电压骤升时的暂态特性并综述现有的高电压穿越技术方案,从改进的控制策略和增加硬件电路两个方面进行阐述,指出高电压穿越技术未来的发展趋势.     

具有低电压穿越能力的双馈风电场故障特性分析

在机组故障期间转子Crowbar投入不能为电网提供无功支持同时会从电网吸收一定无功从而导致电网运行情况进一步恶化,针对Crowbar保护的弊端提出一种低电压穿越方法,利用DC-Chopper代替Crowbar,同时在故障情况下通过对转子侧变流器进行解耦控制,控制定子侧给电网提供一定无功支持,能更好的实现机组故障穿越。基于此策略在PSCAD平台上搭建了的双馈风电场仿真模型,对比验证了风电场具有低电压穿越能力及控制策略的优越性。在此基础上,分别仿真分析不同故障类型下双馈风电场的故障特性。研究结果表明传统转子Crowbar电路的投入是机组故障电流频率为非工频的原因,而采用其他非转子Crowbar电路的机组故障电流频率为工频;风电场联络线发生任何类型的不对称接地故障,风电场侧都会表现出弱电源特性,单相接地故障表现出的弱电源特性更为明显。这对故障选相元件将会受到严重影响。研究成果具有一定的实际价值和意义。     

主动支撑电网的双馈风电场故障功率协调控制方法

风电持续开发建设使同步发电机渗透率降低,电力系统抗扰能力不断下降。双馈风电场(doubly-fed wind farm, DFWF)内部故障后,双馈风电机组(doubly-fed wind turbine, DFWT)的切除导致电力系统出现功率缺额,可能威胁系统安全稳定运行。为此,利用故障期间DFWT机械功率与电磁功率不平衡累积的暂态能量,提出了主动支撑电网的双馈风电场故障功率协调控制方法。分析了DFWF内部故障特征,提出了故障全过程功率协调控制的思想。推导了DFWF内部故障下DFWT的转速解析表达式,分析了DFWT暂态能量的特征并给出了最大暂态能量的计算方法。在此基础上,给出了DFWT功率支撑控制参考值与功率支撑控制时间的计算方法,并提出了DFWT故障功率协调控制策略。算例表明,DFWF故障功率协调控制可利用暂态能量最大限度地提供功率支撑,降低DFWF内部故障对电力系统的影响。     

考虑不同故障穿越模式的双馈风电场短路电流计算等值建模

合理的风电场故障暂态等值建模是风电并网运行分析的基础。双馈风电场中各机组在故障时的运行点和故障穿越模式不尽相同,单机倍乘无法准确表征整个风电场暂态特性。以风电场输出短路电流一致为目标,理论推导不同故障穿越模式下单机输出短路电流解析式,以表征外界故障的电压跌落和表征风机自身运行点的转速作为分群指标,在故障不同阶段采用不同指标权重,建立风机相似度距离矩阵。基于层次聚类算法对风电场进行划分,按照输出短路电流不变的原则对同群风机参数进行等值。对比在PSCAD中搭建的风电场详细和等值模型,结果表明,所建立的等值模型可以全面描述风电场出口短路电流特性,等值方法合理有效。     

双馈感应风力发电机故障穿越特性及其控制

风电场低电压穿越能力对接入系统的暂态稳定性有着重要影响。分析双馈感应风力发电机的励磁控制原理,在此基础上研究风电机组基于电流解耦的矢量控制策略以及故障期间转子侧变流器Crowbar(撬棒)滞环保护方案和网侧变流器的电压支撑技术。运用PSCAD/EMTDC仿真工具研究常规同步发电机和双馈风力发电机2种类型机组在短时间和长时间短路故障时的暂态响应特性,并探讨变流器参数对风电机组性能的影响。结果表明:变流器紧急应对措施可以使风机迅速恢复控制能力,从而通过灵活地调节其转子磁链矢量的幅值和相角使电压快速重建;此外,选择合适的直流侧电容容量将增强不对称故障情况下网侧变流器抵抗负序电流的能力。     

双馈风力发电低电压故障穿越控制策略研究

研究了一种双馈风力发电低电压故障穿越控制策略。分析了电网故障时风力发电机的暂态电磁关系和转子的过电流原因。在不改变系统硬件结构情况下,通过对双馈电机转子的励磁控制策略来实现低电压故障穿越控制。建立了双馈风力发电低电压故障穿越控制的数学模型,在电网对称故障和非对称故障条件下,对双馈风力发电低电压故障穿越进行了仿真研究,介绍了仿真结果。     

基于转子串电阻的双馈风电机组故障穿越技术

针对撬棒保护技术存在的双馈风电机组失控问题,提出了转子串电阻和直流侧卸荷电路协调控制的故障穿越方案。该方案不仅能够保证双馈风电机组满足电网规范的穿越要求,同时也抑制了系统机组转速的过快增加,从而有效地改善了机组的转速稳定性和瞬态行为。首先分析了转子串电阻的理论依据,评估了不同限流电阻对机组瞬态特性的影响,选择了合适的电阻值,并分析了所提方案的工作原理。最后基于PSCAD/EMTDC仿真软件对所提方案的有效性进行验证。仿真结果表明,所提方案能保证双馈风电机组成功穿越低压故障,且具有较好的转速稳定性和瞬态特性。     

基于转子串联电阻的双馈风力发电机低电压穿越

讨论双馈风力发电机组低电压穿越中,转子串联电阻控制方式时转子侧变流器有功、无功功率的分配原则,给出有功、无功电流的极限表达式,提出一种转子串联电阻低电压穿越功率协调控制策略。在电网电压跌落转子电流超过其阈值时,该方案一方面控制转子变流器有功电流输出,使其满足转子串联电阻投入后所消耗的有功功率;另一方面考虑双馈电机暂态稳定性,使双馈电机工作在无功支持模式,优先向电网输出一定的感性无功功率。实验结果表明,该控制方案具有比撬棒保护更好的暂态性能,同时有助于电网电压的快速恢复,有利于其他并网负载的安全运行。     

电阻型高温超导限流器研究进展

高温超导限流器是一种新型的限制短路故障电流的设备,具有响应时间快、损耗小及自动触发等特点。其中,电阻型超导限流器因其结构简单、技术复杂度较低而成为超导限流器研究的重要方向。简述了电阻型超导限流器的基本结构和工作原理,重点分析了电阻型限流器的国内外研究进展和存在的主要技术难题,对未来的发展趋势及研究重点作出了展望。     

双馈型风电场接人电网的暂态稳定性分析

分析了双馈型风电场接入输电系统后的暂态特性以及对电力系统暂态稳定性的影响,建立了数学模型.在变换器建模方面,转子侧变换器的矢量控制实现了有功功率和无功功率的解耦控制,网侧变换器的矢量控制使直流母线电压保持恒定并可调节输入系统的无功功率.通过仿真研究了输电系统发生三相短路故障时对电力系统本身和双馈型风电机组暂态稳定特性的...     

基于并网型双馈感应发电机的风电场暂态稳定性研究

为保障在电网故障或高风速工况下含风电场电力系统仍能稳定运行,提出了一种通过增加桨距角控制来改善并网风电场暂态稳定性的方法,通过调节风轮与风向的夹角,降低风力机的输出功率.研究了基于大规模双馈感应发电机的风电场暂态稳定性.在Matlab/Simulink平台中搭建了具有支撑风电场暂态稳定性的桨距角控制模型和双馈风电机组的风电场模型,通过对包含风电场的电力系统仿真,验证了桨距角控制对风电场暂态稳定性的贡献.仿真结果表明:桨距角控制能够有效降低高风速下风电机组的机械转矩,提高了风电场实现低电压穿越的能力,确保风电机组持续运行及电网安全稳定.     

双馈风电场联络线单相接地故障单端测距分析

针对单相接地故障,风电场联络线故障特性受风电场运行方式、低电压穿越策略等因素影响较大,传统故障测距方法已不能很好地适用于风电场联络线故障测距。为此,本文基于传统单相接地短路解复数方程故障测距方法,研究了双馈风电场序阻抗特性,建模分析了双馈风电场联络线短路电流、电压特性。基于零序网络,指出了该方法在风电场联络线故障测距中产生误差的关键因素,并仿真研究了风电场不同风速和投运机组数对这种因素产生的影响,最后经过迭代补偿故障支路零序电流相位有效提高了测距精度。     

制动电阻对变速双馈风电机组故障穿越能力的影响研究

为保持系统稳定,必须要求风电机组具有故障穿越能力.双馈风电机组故障穿越能力已成为研究热点.介绍了故障穿越标准,分析了双馈风电机组暂态特性与制动电阻的工作原理,详细分析电网电压跌落情况下,制动电阻接在风电场升压变压器低压侧与接在风电机组机端对双馈风机故障穿越能力影响.试验结果表明:故障期间投入制动电阻,能有效提升双馈风电场故障穿越能力.