计及撬棒保护的双馈风电机组不对称短路电流特性分析

电网故障时,双馈式感应风电机组(DFIG)在机端电压深度跌落过程中表现出的电磁暂态特性十分复杂。计及撬棒保护的DFIG不对称短路特性研究较少,为了准确描述机端电压深度跌落过程中DFIG不对称短路电流变化特性,基于空间矢量和序分量法,建立了双馈感应电机的正、负序数学模型。在考虑双馈风电机组不同初始运行功率的情况下,通过数学解析的方法推导了撬棒保护电路投入后定转子正、负序磁链的计算表达式,在此基础上得到了定、转子电流的解析表达式。该方法同样适用于对称性故障时DFIG短路电流的解析计算。最后,通过Matlab/Simulink仿真软件验证了双馈风电机组机端发生对称和不对称电压跌落时定子电流解析计算表达式的准确性。     

基于对称分量模型的电力系统短路故障计算方法

对称分量法及其序网联接技术是电力系统故障处理的传统方法，但目前存在着许多因素引起了网络参数的三相不对称，以至序网无法分离，序网联接技术失效。该文以相分量故障处理方法为依据，提出了一种相分量坐标下的故障向量变换法。采用多态计算技术，用矩阵变换代替传统的数值计算，用不同的矩阵参数表达各种对称和不对称短路故障的特点，以使用统一的公式计算短路故障，将该方法推广至对称分量坐标下，无需序网联接就可以实现对称分量坐标下短路的故障处理，简化了短路电流计算编程的难点，分析了组合故障等情况，给出了新方法的处理结果，用实例证明了该方法简单实用的优越性。     

电网电压对称跌落时双馈型风力发电机组动态特性分析

随着风力发电大规模接入内蒙古电网,风电机组的动态特性对电力系统的影响日益严重。基于双馈型风电机组定子磁链,定、转子电流等变量的响应特性方程,深入分析了当发生电网电压对称跌落故障时双馈型风电机组电磁响应特性,并绘制出在电网电压跌落、恢复时刻定子磁链的时域微分方程和运动轨迹,分析结论为:影响双馈型风电机组动态特性变化的主要因素有电压跌落深度、跌落前发电机运行转速以及发电机参数特性等;电压跌落程度越深、跌落前发电机转速越高,其暂态响应越剧烈;发电机结构参数决定指数衰减因子,进而决定了电磁变量动态影响时间。     

不同类型风电机组对系统短路容量的影响

随着风电机组的大规模并网,研究风机并网对系统短路容量的影响意义重大。文中考虑短路故障发生的不同位置,分别分析了鼠笼型异步风机、双馈风机以及直驱永磁式风机在短路故障发生时的短路电流,得到故障时刻三种不同类型风机的短路电流的表达式和影响因素。分别搭建含三种风机的配电网模型,仿真相同容量的不同类型风机在系统发生后的输出电流以及对系统短路容量的影响情况。仿真结果表明,相同容量的不同类型风机对系统的短路容量具有不同影响,风机的低电压穿越保护装置的动作情况也会对系统短路容量产生较大的影响。     

三相参数不对称电力系统短路故障的计算机计算

论述了三相参数不对称电力系统的数学模型，导出了其短路故障 的计算机算法和编制了程序计算原理框图。     

双馈感应风电机组三相短路电流特性研究

以电网发生三相短路故障时双馈感应风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)的动态物理过程为基础,分析了定子、转子电流中各频率成分之间的依存关系。基于同步旋转d-q坐标系下DFIG数学模型,从磁链变化的角度,推导出DFIG定子三相短路电流的近似解析计算表达式。提出的计算模型与PSCAD/EMTDC中搭建的DFIG模型的时域仿真结果进行对比,误差小于3%,验证了计算模型的有效性和分析结果的正确性。     

大规模电力系统不对称短路的分块射影解法

本文把网络的分块射影法用于大规模电力系统不对称短路的分析计算。研究表明：该方法对短路计算是可行的。一旦求出了射影张量，即可重复用于后续的计算，只需改变故障所在的那一个子网络的射影张量。本文提出的网络分块射影算法为大规模电力系统的分析计算提供了一条崭新的途径。     

PI控制参数对双馈风电机组短路电流特性的影响分析

在机端电压跌落程度不深的情况下,双馈风电机组(DFIG)不投入撬棒,而是通过改变转子侧控制策略的方法抑制转子侧过电流,此时定子短路电流中会产生衰减暂态电流分量,而DFIG控制系统的PI参数是影响该衰减暂态电流分量的主要因素。以机端发生对称故障的情况为例,针对机端电压跌落程度不深时撬棒保护未投入的情况,推导了DFIG短路电流的表达式,从理论上分析了PI参数对其短路电流特性的影响,并且辅以PSCAD仿真验证分析了在机端电压跌落轻微的情况下DFIG的短路电流特性。     

风力发电机组防雷保护

随着风电机组单机容量和风电场规模的增大,风电场的安全运行问题日益受到重视。在影响风电场安全运行的诸多因素中,遭受雷击是一个重要方面。本文结合风电机组防雷的研究成果,对雷电的形成及危害、风电机组叶片、机舱、电控系统的防雷措施和接地技术进行了较全面的阐述。     

金风S50／750型风力发电机组的失速特性分析

根据定浆距风力发电机的设计特点和能量传榆特性及机组在不同空气密度及风速下的运行状况。分析机组的失速特性及有效失速保护,并通过改变桨距角来调整叶轮的能量捕获,改善风力发电机组失速性能,使机组运行在可靠的安全范围之内。     

1000 MW汽轮发电机转子绕组匝间短路故障的诊断与分析

以某电厂1000 MW汽轮发电机在运行过程中发现转子轴振动异常为例,对转子绕组匝间短路故障进行了诊断与分析.对该转子进行了降速过程和盘车状态的交流阻抗及损耗试验,并进行了盘车状态的RSO试验.分析了试验数据诊断与动态下的判断互相矛盾的原因.阐明了转子在运行中振动幅度明显与负荷的变化呈正相关性,并由此导致匝间存在短路隐患.建议及时关注转子的振动幅值和负荷变化的关系,以便及时应对转子绕组匝间出现的短路故障.     

大型汽轮发电机并网运行机端突然短路的仿真分析

基于SIMSEN仿真软件建立了汽轮发电机系统瞬态分析的仿真模型,模型中考虑了电机电磁系统、机械系统、网络元件等的影响.并对1台650 MW汽轮发电机并网运行时各种短路情况进行了仿真计算,得到了发电机的定子电流、励磁电流、电磁转矩及轴力矩随时间的变化曲线及规律,为电机的设计提供了可靠的依据,同时也为其它汽轮发电机的仿真计算提供了一种有效且快捷的方法.     

基于风力机特性的风电机组潮流计算

在风力机特性方程和异步发电机的稳态等值模型基础上,建立了基于风力机特性的风电机组潮流计算数学模型。考虑风力机特性方程中的风力机机械力矩和发电机电磁力矩平衡,将风电机组引入处作为功率可变的PQ节点,异步发电机则作为RX等值电路模型,进行了风电机组的潮流计算。该方法引入定子电压,定子电流和转子滑差的修正量,将风力机特性方程中的风速、风能利用系数、尖速比等相关参数引入到潮流计算过程中,通过与常规的牛顿-拉夫逊潮流计算相结合,修正相应的雅可比矩阵来完成,从而保证了潮流计算迭代过程的完整性。该模型既具有传统风电机组RX模型的优点,又可以保证牛顿-拉夫逊方法的平方收敛性。最后,通过2个算例进行了潮流计算,证明了其正确性。     

基于风电机组常见故障的模糊FMECA评价研究

针对风力发电厂运行可靠性问题,提出风电机组模糊故障模式、影响与危害性分析(Failure Modes, Effect and Criticality Analysis, FMECA)评价模型。基于金风天翼风电场全年运行数据的统计分析,对风电机组故障评价引进模糊评价理论进行改进。通过建立FMEA(Failure Mode and Effect Analysis, FMEA)故障表,绘制危害性矩阵图并建立因素集、评价集和权重集,进行模糊评价分析。根据评价结果,对各故障的危害度进行重新排序整理。该研究对进一步提高风电现场运维效率、降低运维成本具有重要的意义。     

直驱永磁同步风电机组不对称故障穿越的研究

分析电网发生不对称故障对直驱永磁风力发电机组(D-PMSG)的影响,研究其控制策略,以提高其不对称故障穿越的能力。把电网电压实时引入机侧整流器参考功率的计算中,提出了按照电网正序电压和其额定电压的比减小发电机输出功率的控制策略。建立了经背靠背双PWM变流器并网的D-PMSG仿真模型。机侧整流器控制内环采用电流前馈控制,外环采用功率环控制发电机输出功率。网侧逆变器控制内环采用电流前馈控制,并控制负序电流为零,外环采用电压环稳定直流电压。仿真结果表明,在不对称故障时,这种策略保持了发电机功率平衡和变流器功率平衡,限制了直流电压的升高,保持了逆变器三相电流对称,实现了机组不对称故障穿越。     

A study of generator system selection for large wind turbine generator system

This paper focuses on selection of wind turbine generation systems that include generators, converters, and gears. We study three systems: a permanent magnet generator (PMG) system, a doubly‐fed generator (DFG) system, and a synchronous generator (SYG) system in terms of the system efficiencies and running costs. The system efficiencies and running costs are calculated by considering the relationship between wind power and wind conditions. According to these results, the one‐step gear PMG system is the best choice for a large wind turbine system. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 161(1): 51–57, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20506     

核电站控制棒电源系统相复励发电机短路故障的解析计算

针对核电站控制棒电源系统,现有保护仅采用以额定电流为定值的定时限过流保护作为短路后备保护,导致该系统已发生多起过流保护抢先动作与失磁保护失配的事件。解决保护失配问题的关键在于对控制棒电源系统发电机短路故障电流的准确解析,解析重点在于考虑发电机实际采用的相复励无刷励磁方式对故障电流的影响,而相复励励磁电流由并励电压对应的励磁分量和复励电流对应的励磁分量合成产生。经过合理的假设与模型简化,结合发电机基本方程和励磁系统数学模型,推导得到了并励电压分量作用下的三相短路电流。引入复励电流分量作用,根据励磁电流变化对短路电流进行修正,得到了包含暂态分量和稳态分量的相复励发电机三相短路电流时域解析表达式。由正序等效定则扩展得到两相短路电流的时域解析表达式。基于PSCAD/EMTDC平台建立了控制棒电源系统电磁暂态模型,对理论分析结果进行了验证,进一步对保护优化方法进行了讨论。     

Matching between straight‐wing nonarticulated vertical axis wind turbine and a new wind turbine generator

In the current wind turbine generation system, there are substantial problems such as the fact that the maximum power of the wind turbine cannot be obtained in the presence of fluctuating wind speed, as well as high cost and low annual net electricity production (due to mismatch between generators and wind turbines). A new wind turbine generator optimized for the wind turbine output is presented in order to solve such problems. This wind turbine generator consists of a permanent magnet generator, a reactor, and a rectifier, and uses neither a control circuit which requires standby electricity nor a PWM converter having a switching element. By selecting the most appropriate combination of a permanent magnet generator with multiple windings and a reactor connected in series with each winding, the maximum output of the wind turbine can be obtained without using a control circuit. The new wind turbine generator was directly coupled with a straight‐wing nonarticulated vertical‐axis wind turbine (SW‐VAWT), and matching of the generator with the wind turbine was examined in field tests. The test results and review confirm that the new wind turbine generator is highly matched with the wind turbine in the presence of fluctuating wind speed. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 174(2): 26–35, 2011; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21036     

特殊短路故障对发电机设计标准的影响

近年来国内发生了2次发电机内部特殊故障，使发电机定子线圈承受大大超过IEC设计标准的故障电流和机械应力，需研究分析。根据IEC标准34—3，发电机的设计应该在1．05p.u．额定电压下，出口发生三相短路时，不会造成损坏。但这种特殊故障不仅曾造成发电机定子严重损坏，而且发生的机率比三相短路大，所以需要定量分析并建立针对特殊短路故障的保护发电机的准则。希望对发电机设计标准进行补充，使得发电机定子在合理条件下能承受或设计上尽量避免这种特殊短路故障。     

双馈风力发电机三相短路电流分析

为了研究双馈风力发电机组的低电压穿越控制问题,分析了双馈风力发电机定子端三相短路时短路电流的产生机理,给出了双馈风力发电机在空载同步转速条件下的定转子短路电流的近似解析表达式.在此基础上,根据双馈风力发电机内部的电磁关系,分析了发电机故障前不同转速、输出有功功率及无功功率等运行状态对双馈发电机短路电流的影响.在理论分析的基础上,建立了3 MW双馈风力发电机的模型,对发电机定子端三相短路故障状态进行了仿真研究.仿真结果表明:通过定转子短路电流的近似解析表达式和发电机故障前的初始状态可以有效对双馈发电机短路电流进行定性分析,为进一步研究双馈风力发电机的低电压穿越能力提供了理论依据.