不带并联电抗器的风电场单回送出线自适应三相重合闸策略EI北大核心CSCD

常规三相重合闸策略应用于不带并联电抗器的风电场单回送出线时重合成功率低,重合失败将对风电系统造成二次冲击。提出了一种不带并联电抗器的风电场单回送出线自适应三相重合闸策略。该策略基于故障时线路实时工况,确定风电场侧投入的替代负荷和风电场切机容量,有效增加了风电场侧维持暂稳的时间,提高了线路的重合成功率;在风电场侧加装充电电容,提出了基于充电电容的电压特征判定线路故障性质及运行状态判据,避免重合于故障状态造成二次冲击,并据此确定重合策略。以PSCAD/EMTDC为平台构建了仿真模型,验证了所提自适应重合闸策略的正确性与可行性。     

不带并联电抗器的风电场单回送出线自适应三相重合闸策略

常规三相重合闸策略应用于不带并联电抗器的风电场单回送出线时重合成功率低,重合失败将对风电系统造成二次冲击。提出了一种不带并联电抗器的风电场单回送出线自适应三相重合闸策略。该策略基于故障时线路实时工况,确定风电场侧投入的替代负荷和风电场切机容量,有效增加了风电场侧维持暂稳的时间,提高了线路的重合成功率;在风电场侧加装充电电容,提出了基于充电电容的电压特征判定线路故障性质及运行状态判据,避免重合于故障状态造成二次冲击,并据此确定重合策略。以PSCAD/EMTDC为平台构建了仿真模型,验证了所提自适应重合闸策略的正确性与可行性。     

110 kV电站稳控装置与线路保护装置定值配合案例分析

通过一起并列运行双回线其中一回线路瞬时故障保护装置跳闸重合闸动作前稳控装置已动作切机的案例,分析了110 kV并列运行双回线线路保护装置中距离Ⅲ段动作时间、重合闸动作时间与110 kV电站稳控装置切机动作时间失配的原因,总结了三者之间配合的基本原则;根据电网的实际运行情况,提出通过优化110 kV线路保护距离Ⅲ段动作时间、线路两侧重合闸动作时间来确保与稳控装置动作切机时间配合的解决方案,以避免重复发生线路瞬时故障重合闸动作之前稳控装置先行切机的类似事件,保证了机组发电的连续性及电网供电的可靠性,消除了110 kV并列运行双回线线路保护装置与110 kV电站稳控装置时间定值失配带来的不良影响。     

基于功率比的带并补电抗风电送出线自适应单相重合闸策略

工程应用中,带并补电抗的风电送出线单相重合闸套用常规输电线路单相重合策略,重合前不判定故障性质,易重合失败,对所联风电场和系统造成二次冲击;现有输电线路自适应单相重合闸策略应用于风电送出线时,易受其多变运行工况的干扰。文中通过对故障相有功、无功功率比故障前后变化特性的分析,提出了一种基于功率比的带并补电抗的风电送出线自适应单相重合闸策略。理论分析及仿真验证表明,该策略能够适应风电送出线多变的工况,对送出线的故障性质做出快速、准确的判定,并且不受过渡电阻和故障位置的影响。     

采用分相重合方式的风电送出线路自适应重合闸策略

风电机组对负序电流耐受能力不强，当风电场(群)能量馈出通道不止一条时，风电送出线路多采用三相一次重合闸。若风电送出线路未配置并联电抗器，线路三相跳闸后，缺乏耦合回路，为自适应重合闸故障性质判定带来了困难。针对上述问题，提出一种能够适用于风电送出线路的新型自适应重合闸策略。该策略采用单侧分相重合的方式，以应对多种风电送出线路故障，并构造了相间电容耦合回路；该策略基于电容耦合特性，采用电压幅值判据，实现对故障性质及故障熄弧时间的快速、准确判定。理论推导和基于PSCAD/EMTDC平台仿真实验证明，所提自适应重合闸策略能够避免对风电机组注入负序电流，同时显著提升风电送出线路重合闸成功率，保证风电场(群)电能外送的连续性。     

含风电的孤网送出线重合策略研究

风电基本不参与系统调频,送出线路因故障断开后,形成含风电的孤网带负荷独立运行。由于盈余功率的存在,孤岛系统的频率、电压等很快失稳,造成孤岛检同期重合失败。基于此,建立了孤网侧最大重合频率及重合时间的表达式,结合含风电孤网送出线的输送功率,基于等面积法则提出了满足重合要求的边界条件。结合风电场电气特性,提出风电场采用高周切机策略以增加孤网维持暂稳的时间,送出线采用基于最大合闸频率的准同期重合策略。最后构建了含风电的孤网模型,通过仿真验证重合策略的正确性,表明该方法可有效提高重合成功率。     

110kV 电力线路单相断线故障分析及保护方法研究

当前处理电力线路单相断线故障时,主要依靠电流信号进行故障识别,而电流信号中包含的故障特征不明显, 最终导致保护动作时间较长.为此,以110kV电力线路为研究对象,展开单相断线故障分析,并提出对应的保护方法. 运用对称相量法,针对电力线路故障后的电压、电流等多方面数据分别进行分析,获取线路故障特征,再基于此识别单 相断线故障.深入分析三相电压的相序关系,并确定故障后的电压相序突变信息,从而判断故障方向.最后,在电力线 路中安装自动重合闸,并结合零序电流保护原理快速切除单相断线故障,实现电力线路保护.实验结果表明将所提方法 应用在110kV电力线路中,面对单相断线故障时保护动作时间为0.4s,满足了故障处理实时性要求.     

一起风电场解列保护拒动的分析及改进措施

集中式并网风电一方面要防止在系统轻微故障时机组脱网,另一方面在风电场升压站本侧送出线故障时要求能迅速解列。针对工程中一起典型的风电场升压站本侧送出线接地故障后解列保护拒动的事故进行了分析,遵循风电场低电压穿越特性,通过增加进线保护动作辅助判据,对低压解列保护进行了改进。改进后保护即可在系统轻微故障时保障风机不脱网连续运行,维护了并网风机的经济效益;同时又保证了在风电场升压站本侧送出线故障时可迅速解列风电,提高了电网的安全稳定性。     

一起500kV断路器重合闸拒动的原因分析

500 kV贤令山变电站500 kV山花乙线线路发生B相瞬时接地故障,控制该线路两个出线断路器的其中一个断路器保护重合闸没有动作而直接三跳,而另一个断路器保护则重合成功.通过对故障时各保护装置的动作情况的分析,作了相关的模拟试验,找出该断路器重合闸拒动直接三跳的原因,提出相应的对策.     

基于ATP-EMTP的750kV断路器合闸过电压的仿真计算

750 kV输电线路的断路器三相合空线、发生单相接地故障的单相重合闸等操作,在线路上都会产生高于750 kV系统绝缘配合要求值1.8 pu的操作过电压,必须采取有效措施来限制线路沿线操作过电压,以保证750 kV系统能够安全、可靠运行。针对750 kV系统的断路器三相合闸和单相重合闸操作过电压,以太阳山换流站—六盘山750 kV输电线路实际工程为例,建立基于ATP-EMTP的操作过电压仿真计算模型,计算分析金属氧化物避雷器及断路器合闸电阻对三相合闸和单相重合闸2%统计过电压的影响。最后确定了限制操作过电压的避雷器配置及断路器合闸电阻阻值。     

具有低电压穿越能力的风电接入电力系统继电保护的配合

具备低电压穿越能力的风电机组要求在一定的故障条件下不脱网,需要相关继电保护与之配合。详细分析了风电场送出线以外输电系统元件故障、风电场送出线故障、风电场内部电网故障以及风电机组本体故障情况下,输电系统保护以及风电场内部保护应有的配合关系。进一步分析了当前集中式接入风电场的继电保护配置,指出风电机组保护及变流器保护选择性不强,在风电场内部保护或系统保护动作切除故障之前,风电机组已经脱网,而且将风电网等同于单侧电源的配电网,没有考虑风电机组对短路的贡献。最后分析了单风电机组本体保护、风电场主变保护、风电场送出线保护需要进行的改进,以保证低电压穿越能力的发挥,并指出各保护需要注意的问题。     

风电经架空柔性直流输电线路并网的交直流故障穿越技术

针对永磁同步风电机组远距离大规模并网的问题,研究了采用半桥型模块化多电平换流器(MMC)和直流断路器(DCCB)进行架空直流输电的并网方案。但架空线路故障率高,在发生直流侧故障、网侧交流故障时,基于MMC的高压直流(MMC-HVDC)系统保护装置会动作,导致MMC闭锁,不能不间断运行。为解决MMC-HVDC穿越交、直流故障的问题,基于DCCB和耗散电阻,提出了一种MMC-HVDC系统的交、直流故障穿越方案。在故障发生后,通过设计DCCB风电场侧MMC降压协调控制策略,以及高压直流侧耗散电阻和风电场侧制动电阻间的控制策略和配合方案,实现了MMC-HVDC系统的交、直流故障穿越。最后,通过PSCAD/EMTDC下的多组仿真,验证了上述交直流故障穿越方案的有效性和正确性。仿真结果表明,所设计的穿越方案能够使MMC-HVDC系统在不闭锁MMC的前提下,安全穿越故障期;在故障清除后,系统快速恢复到正常运行状态。     

海上风电场故障特性及保护配合的研究

一般海上风电场所选用设备和线路与陆上风电场有所不同,有必要对海上风电场的继电保护配置进行专门研究。利用ETAP仿真软件对风电场内元件及送出线故障时各元件的短路电流和机端电压跌落情况进行分析,并研究海上风电场本身特征和故障特性。在多个风电场并网时,风机会提供不容忽视的短路电流,短路点成为双侧电源供电。为此,考虑其特性及风机低电压穿越能力,提出海上风电场各元件和线路的保护配置方案及其整定原则。并对ETAP软件上搭建的某海上风电场模型进行保护及动作时序配合的仿真,验证了所提保护配置方案及动作时序的正确性和合理性。     

基于波形相似度因子的双馈风电场送出线路单相接地保护

提出了一种基于波形相似度因子的双馈风电场送出线路单相接地保护方法。推导出电网故障下的风力发电机端口短路电流表达式,分析风电送出线路故障后故障电流的暂态特性。在此基础上,建立了风电送出系统的0模瞬时值模型。然后,利用区内外故障时模型差异特征构造0模电压波形相似度因子,进行故障定位。最后,通过仿真验证了该方法在各种单相接地故障情况下,均能正确识别区内外故障,不受过渡电阻和频率偏移影响。     

具有低电压穿越能力的集群接入风电场故障特性仿真研究

结合风电机组的结构和并网原理,对直驱风电机组提出了"卸荷电路+无功补偿"的低电压穿越改进控制方法,对双馈风电机组采用了DC-Chopper和SDBR(series dynamic braking resistor)代替Crowbar的低电压穿越改进控制方法。以PSCAD为平台分别构建了具备低电压穿越能力的直驱风电机组和双馈风电机组的并网仿真模型;结合风电并网技术规程,采用电压跌落器仿真验证了直驱、双馈风电机组在电网电压跌落下的低电压穿越能力。参照新疆达坂城实际风电场群接入系统方案,构建了包含具备低电压穿越能力的直驱、双馈风电机组的集群风电场仿真算例,研究了风电场送出线故障、集群风电场送出线电压跌落、系统线路电压跌落时风电场群故障穿越特性。仿真结果表明:集群接入风电场送出线电压跌落会影响相邻风电场及系统的电压和频率,故障结束后整个风电接入系统可以在风电接入技术规程要求的时间内恢复至稳态运行状态。研究成果有助于分析风电大规模集群接入系统的运行特性,提高电力系统对风电的接纳能力。     

66 kV交流接入海上换流站方案的技术经济性

为探究66 kV接入海上换流站与传统的35 kV升压220 kV接入海上换流站的技术及经济性对比,以中国南海某风电场接入工程为例,分析66 kV交流直接接入海上换流站与传统的35 kV升压220 kV接入海上换流站两种方案在功率损耗、一次电气设备投资等方面的差异,综合对比,得出66 kV交流接入方案具有更好经济性的结论。随着中国海上风电的发展,66 kV交流接入方案在降低海上风电柔性直流系统建造成本和推动技术创新性方面,均表现出了很好的技术优势。     

面向海上平台轻型化的跟网型中频远海风电场直流送出方案

海上风电具有广阔的发展前景,而可靠、高效的大规模远海风电并网系统是开发海上风电的关键技术.针对远海风电直流送出系统的海上平台轻型化问题,提出一种跟网型中频远海风电场直流送出方案.该方案采用跟网型风电机组,直流系统的整流侧和逆变侧都采用模块化多电平换流器(MMC).首先,从拓扑结构和控制系统2个方面对该跟网型中频方案进行了描述;接着,就海上风电场交流系统运行频率对风电场及其直流送出系统的影响进行了分析,包括对变压器、交流电缆和MMC等的影响.基于±320 kV/1000 MW海上风电直流送出系统,分析了100 Hz跟网型中频方案的技术经济性,包括关键电气设备的主回路参数、海上交流电缆造价、海上平台造价、风机造价、交流电缆损耗和整流站阀损耗、交流电缆输电能力.最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了跟网型中频方案的电磁暂态仿真模型,验证了该方案的有效性.     

风电接入对继电保护的影响综述

对国内外风电接入后对电网继电保护的影响问题进行了综述。分析了不同类型风电机组的故障特征、短路电流特性以及影响风电场短路电流的因素。分别论述了风电接入对送出变压器、送出线路以及配电网继电保护的影响。基于风电接入系统继电保护的性能,总结了风电接入系统继电保护存在的不协调问题及相应的解决方案。建议后续研究应基于风电场的低电压穿越特性加强风电系统故障特性研究,重视风电场自动控制系统和电网继电保护与安全自动装置的配合,研究机组保护与风电场保护、系统保护之间的协调配合,全面解决风电系统继电保护面临的问题。     

经柔性直流接入的大规模直驱风电场等效建模与小干扰稳定性分析

含多台风机的大规模风电场经柔性直流接入交流系统的详细模型阶数过高,对小干扰稳定性分析和失稳机理研究提出了挑战.为此,建立了风电场经柔性直流接入交流系统的开环、闭环线性化状态空间模型.基于风电场开环状态空间模型及风电场节点电压电流关系,将全阶风电场模型通过单台风机动态及交流拓扑信息矩阵进行等效,并分析了风机输出功率、风机...