（三） 风电场送出变压器保护性能分析

仿真分析发现双馈式风电机组低电压穿越期间的短路电流频率随故障前工况偏移工频。当变压器内部故障时,基于相量值的差动与制动电流将大范围波动,基于采样值的差动保护在某些采样点动作条件不满足,差动保护均无法准确稳定地动作。以某地区实际风电接入为例,在EMTDC平台上对风电场主变压器以及风电集群再升压变压器保护进行离线动作性能测试分析,结果表明,基于相量值及基于采样值的差动保护均无法保证快速动作,风电机组类型、运行工况、故障位置、故障类型及短路容量比是影响风电场送出变压器保护正确动作的因素。（详见2013年第33卷第3期）     

带低电压穿越特性的逆变型分布式电源对配电网短路电流的影响

逆变型分布式电源(IIDG)的大规模接入使得原有的配电网短路电流计算方法不再适用,这就给含IIDG配电网的继电保护整定带来了困难。在对IIDG的低电压穿越特性及控制策略分析的基础上,给出了含单个以及2个IIDG的配电网短路电流计算的通用方法。该方法将IIDG等效为只包含在正序网络中的压控电流源模型,并通过分析发生不同类型故障时含IIDG配电网的等效电路图或复合序网图,建立了短路电流计算方程,进而推导了短路电流计算公式。通过在PSCAD中进行建模仿真,验证了该方法的正确性。最后,根据推导得到的短路电流计算公式,利用MATLAB软件分析了含IIDG配电网短路电流随系统参数以及IIDG容量变化的一般规律。     

变频器防低电压穿越分析

随着电网规模不断扩大,电力系统发生故障的概率也在增加,电网事故将导致相邻发电厂厂用电系统出现瞬时低电压穿越情况。另一方面,由于节能效果显著,变频器在发电厂获得广泛应用,而低电压穿越又可能引起发电厂内变频器跳闸,进而导致全厂停电,这类事故已发生多次。文中以发电厂给煤机变频器为例,分析低电压穿越产生的原因和危害,并结合生产现场经验,从安全性、经济性分析防范措施,提出优化DCS控制逻辑和变频器控制电源是防止变频器低电压穿越事故的最佳解决方案。     

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。     

变速恒频风力发电控制及其保护系统的发展

首先,介绍了国内外风力发电机组装机总量的发展现状,接着对风力发电机组的生产设计要求以及各国风电并网运行时的具体技术规范逐一做了讨论,并得出风力发电机组正常运行时的主要控制目标。然后,针对双馈感应异步发电机和直驱永磁同步发电机这两类变速恒频风力发电机,在分别以最大功率点跟踪和低电压穿越为控制目标情况下的控制方案及保护措施进行分析、讨论。最后,对这两种控制目标发展的主要方向做出总结。     

双馈感应发电机Crowbar电路的投切控制策略优化研究

研究了Crowbar投入、退出时间对双馈感应风力发电机低电压穿越性能的影响,并在Matlab/Simulink仿真平台上搭建了含Crowbar保护电路的DFIG模型,验证了Crowbar投切时间对DFIG低电压穿越的影响,保证故障发生时,Crowbar电路按设定的投切时间工作,短路电流能根据电流的变化规律快速衰减,转子电阻电压不超过直流母线电压;采用阈值投入延时切出的方案,防止Crowbar保护在电网故障时多次投切。仿真结果表明,经过适当的延时切除Crowbar电路可以避免Crowbar电路多次动作和转子再次过电流,能很好地保护风电机组,提高其低电压穿越能力。结果显示,低电压穿越效果很大程度上受退出时间影响。     

基于低电压穿越控制策略的风电场等值方法

风电场通常包括多台同类型的风电机组,在大电网仿真计算中需要将风电场等值,以减小仿真规模并保证仿真的准确性。提出了基于风电机组低电压穿越特性的风电机组倍乘等值台数确定方法,该方法主要考虑了实际风电场中各风电机组出力不同对风电场等值的影响,基于双馈、全变流类型风电机组在低电压穿越期间的有功、无功控制策略,确定比较合理的等值机组台数,最后将风电场等值为多台出力相同的风电机组。通过对实际风电场的仿真分析表明,在不同控制方式下,综合考虑不同电压跌落水平的有功、无功最佳等值台数是一个范围,进而可以综合确定一个等值台数,以兼顾准确性和保守性。一般情况下,离线仿真可选择最小可能台数,在线仿真可选择有功最佳台数范围内的最小台数。     

大规模风电高压脱网分析及协调预防控制策略

由于受扰系统在故障切除后恢复过程中出现高电压引起风电机组大规模脱网的事故近年来频发,因此基于近年来已发生的大规模风电机群脱网事故,从风电机组故障穿越期间动态无功控制策略和风电场附加无功补偿装置控制特性两个方面分析了受扰后电网发生高电压现象的主要原因,并通过现场测试验证了机组动态无功控制策略对机端电压的影响。在此基础上,提出了避免风电机组高电压脱网的协调预防控制策略,即风电机组在满足高电压穿越要求的前提下根据电压变化参与系统无功调节,风电场附加无功补偿装置根据并网点电压以及场内机组脱网情况实现快速调节和退出。最后,通过仿真验证了协调预防控制策略的有效性。     

适用于全过程动态仿真的光伏电站有功控制模型

随着光伏电站大规模接入电网,电网仿真分析对光伏电站模型准确性提出了更高的要求。光伏电站在有/无调度指令、正常/故障工况下采取不同的有功控制策略,表现出多时间尺度的动态特性。为了研究其动态特性,提出了一种适用于全过程动态仿真的光伏电站有功控制模型。该模型以光照强度/温度的持续波动、调度总站的限功率指令作为输入,通过站级AGC控制模型和逆变器控制模型实现对光伏电站有功功率特性的仿真。该模型在大型电力系统分析软件包的全过程仿真程序(PSD-FDS)中得到了实现,并利用宁夏电网实测数据对光伏电站在不同系统工况下的特性进行了模拟。仿真算例表明,该模型可为光伏电站的并网动态特性研究提供有效的仿真手段。软件包的全过程仿真程序(PSD-FDS)中得到了实现,并利用宁夏电网实测数据对光伏电站在不同系统工况下的特性进行了模拟。仿真算例表明,该模型可为光伏电站的并网动态特性研究提供有效的仿真手段。     

适用于电力系统全过程动态仿真的风电机组典型模型

风电的随机波动性给电网的规划运行带来了不利的影响。针对目前国内在风电仿真分析时使用的模型所存在的问题,包括机电暂态特性仿真不够准确且缺乏中长期动态仿真等,建立了适用于电力系统全过程动态仿真的典型风电机组模型。该模型包括反映风电机电暂态特性的发电机和换流器控制模型、低电压穿越控制策略和保护模型,以及反映风电中长期动态特性的风速波动和有功控制模型。该模型能够对风电机组机电暂态特性,特别是低电压穿越过程的运行特性进行准确地仿真;通过设置风速波动输入,能够较准确地模拟风电机组出力的长时间变化过程及其对电网造成的影响。通过与大电网实测数据的仿真对比,验证了风电机组模型在机电暂态和中长期动态仿真中的有效性。