风电场中的集电线路

风电场中集电线路有架空线、电缆、电缆架空线混合等三种接线方式,文章分析了风电场中集电线路的接线型式选择、线缆选用、线缆敷设等问题,并提出了相应的解决方案。     

风电场集电线路防雷保护的研究

风能是一种可再生的清洁能源,大力发展清洁能源是世界各国的战略选择。雷害长期困扰电网,近年来呈逐年加剧之势。线路频繁遭受雷击,不仅影响风机和电气设备正常运行,而且危及电网安全。本文以投运风电场线路雷击记录为样本,分析了各个风机避雷器动作频次与地形地貌、不同季节、线路相别的相关性,探讨雷电天气断路器跳闸原因和集电线路雷电过电压类型。提出了适合风电场集电线路的避雷措施,并给出意见和建议。     

提高风电场集电线路保护选择性的方案探讨

针对目前风电场集电线路保护普遍没有选择性的问题,提出一种基于GOOSE网络的区域选择性联锁跳闸方案:在箱变高压侧装设断路器,箱变及集电线路采用具有嵌入式IEC61850通信功能、支持高速GOOSE对等通信的数字化保护装置,箱变与集电线路主保护之间利用GOOSE网络传输联锁跳闸信号.经分析,该方案可提高集电线路保护的选择性,缩短集电线路主保护的跳闸时间,避免因1台箱变故障而使整个集电线路跳闸事故的发生,能够提高风电场运行的安全性和稳定性.     

基于电流波形相似性的风电场集电线路纵联保护

双馈风力发电机(DFIG)与传统电源的电磁暂态特性不同,导致现有的保护难以适应含DFIG风电场送出线路。为了提高故障识别的速度和可靠性,提出了一种基于电流波形失配度的新型纵联保护方案。弗雷歇距离算法用于比较受保护线路两侧当前故障电流的差异。仿真证明所提保护方法能够在不同的故障类型、故障位置和其他条件下可靠、快速地识别故障。     

海边滩涂风电场集电线路接线方式探讨

针对滩涂风电场的特殊环境,以企沙风电场为实例对集电线路的4种接线方式,即链型、单边环形、双边环形、复合环形进行了技术经济等方面的分析、比较,并提出了适合企沙风电场的接线方式.     

基于光纤通信的多端线路电流差动保护装置

针对常规保护配置不能满足中低压系统中多端线路快速全线切除故障的难题,提出了一种基于光纤通信的多端线路电流差动保护新方案.具体介绍了保护装置的工作原理、同步方式、通信方式、硬件构成及测试结果等.动模试验结果表明,所提出的多端线路光纤电流差动保护装置性能优越,完全能够满足T接线路全线速动切除故障的要求,在中低压系统中具有良好的推广使用价值.     

仙居顶风电场集电线路电缆选型及敷设

风电场中的集电线路有架空线、电缆和线缆混合三种接线型式。结合仙居顶风电具体工程分析了在土地资源和环境等因素制约下,集电线路只能选用电缆时,电缆的选型方法及敷设方式。     

风电场集电线路单相接地故障柔性电压消弧与动态保护新原理

为解决风电场集电系统长期存在的线路单相接地故障处理难题,提出风电场中性点柔性接地方式,理论推导获得柔性接地风电场三序等效电路,与集电线路单相接地故障复合序网模型,建立风电场零序电压柔性调控理论,提出集电线路单相接地故障柔性电压消弧方法,可主动将故障点电压及故障残流迅速抑制到零,实现单相接地故障电弧的可靠消除。进一步提出基于零序电流动态增量的高阻故障辨识与保护方法,通过柔性调控零序补偿电流,逐渐放大故障残流,实现永久性单相接地故障的灵敏感知与保护。利用PSCAD/EMTDC搭建含双馈异步风电机(doubly-fedinduction generator,DFIG)的规模化风电场模型,模拟多种运行与故障条件对所提方法进行验证,仿真结果表明,该方法能够在考虑系统不平衡电压的情况下精准调控集电线路故障点电压,实现瞬时性单相接地故障快速可靠消弧,动态感知并持续抑制永久性单相接地故障残流,实现集电线路高阻接地故障的灵敏保护。该技术有望提升风电场运行灵活性与故障防御能力,有力保障新能源电能外送的持续性、可靠性。     

基于多端信息的风电场集电线路单相接地故障定位算法

风电场集电线路大多包含多个分支,且一般只在线路首端设置测量装置,若故障后基于该装置进行单端故障定位,则只能在不同分支上得到多个疑似故障点,无法确定实际故障位置。当前基于多端量的算法虽然能够准确定位故障,但需要增设的测量装置过多,成本过高。文中针对最常见的单相接地故障,分析了集电线路拓扑,指出当故障位于不同分支时,单端测量装置可能采集到相同的数据,因而仅依靠单端电气量无法确定故障分支,有必要增设测量装置以实现故障分支定位。为降低定位成本,在不同结构的线路上确定故障分支所需要增设的测量装置最小数量及位置。随后,结合新增测量信息与现有单端法,提出一种根据多端故障录波信息定位故障分支并实现故障测距的算法。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了文中方法的有效性和实用性。该算法改进自单端阻抗法,解决了故障分支定位问题,且在当前配置基础上增加少量测量装置即可实现,成本较低,具有较好的工程应用前景。     

基于RTDS的风电场接入系统线路保护试验分析

针对大规模风电场投入运行后,风电场接入系统线路保护有时会不正确动作的情况,利用实时数字仿真系统(RTDS)作为仿真试验平台,建立了风电机组、风电场、线路保护试验模型,在风电场等值模型校核正确的基础上,进行了线路保护金属性瞬时性故障等试验,试验结果认为风电场接入系统线路保护不正确动作主要是由于风电场的弱馈特性和双馈风力发电机暂态特性造成的,对此提出了线路保护的改进措施:优先选用分相电流差动保护作为主保护,改进距离保护闭锁原则,改进故障选相元件以及开发新原理的保护装置.     

改进的模糊层次分析法在风电场集电线路方案评估中的应用

风电场集电线路方案的选择具有多层次、多因素的特点,综合考虑造价成本、风电场环境、运维可靠性等方面的影响,采用改进的模糊层次分析法建立了风电场集电线路层次结构模型,通过建立模糊一致矩阵确定各影响因素的权重,帮助决策者选择最优集电线路方案。     

风电场汇集线继电保护配置与整定

结合某35kV风电场保护定值计算实例,对汇集线路保护配置和定值整定进行分析,给出了汇集线路保护的配置方案、整定原则,以及低电压穿越校验要求和校验原则。     

基于实测数据的双馈风电场集电线路时域距离保护

基于傅里叶算法的传统距离保护在用于双馈风电场集电线路时,受风电系统故障特性及过渡电阻的影响,会导致保护不能正确动作。提出了不受频率影响且具有抗过渡电阻能力的时域距离保护方法,通过分析双馈风电场发生故障后的短路电流特性,解析推导了离散傅里叶算法提取基频分量及过渡电阻产生的测量阻抗误差表达式,进一步分析了双馈风机短路电流特性对传统距离保护的影响。根据云南某风电场实测录波数据,对风电接入系统故障及风电场传统距离保护在双馈风电场集电线路上的动作特性进行分析,并对集电线路参数进行参数辨识。结果表明,时域距离保护不受风电场侧短路电流特性的影响,提高了集电线路距离保护的动作可靠性。     

基于分层原则的风电场无功控制策略

针对由具有动态无功调节能力的变速恒频风电机组（包括变速恒频双馈异步风电机组和直驱永磁同步风电机组）组成的风电场,提出了一种新的电压无功分层控制策略。该策略由风电场局部区域某节点电压与参考值的偏差得到整个风电场的无功功率需求,并按等功率因数算法分配给各台风电机组,作为其无功功率控制目标参考值。参考值的实时整定过程考虑了风电场无功功率输出约束和功率因数约束。算例表明,所提出的策略既可抑制由周边负荷变化引起的控制点母线电压波动,又可抵御由局部电网故障造成的控制点电压跌落,具有维持风电场接入局部区域电网电压稳定的作用。     

低电压穿越对风电场线路保护整定的影响

风电场并网风力发电机要求具有低电压穿越(LVRT)功能,以满足电网故障、特别是电网电压骤降故障下的不间断运行,但这会影响继电保护的整定。分析了风电场中低压保护的配置与整定,并利用MATLAB/Simulink软件仿真了具有LVRT功能风力发电机组在外部故障时的短路电流。仿真结果表明,LVRT功能可提供短时恒定的短路电流,该电流有助于箱变熔断器的快速熔断,便于线路保护与熔断器的配合,提高了保护的动作速度,可为风电场继电保护的整定运行提供可靠的依据。     

风电场对电网继电保护的影响

对风电系统的电磁暂态过程进行了分析,建立了风力发电机的电磁暂态数学模型。使用Matlab中的动态仿真工具Simulink,对包含风电场的单机无穷大系统在联络线发生故障时的情况进行了动态仿真,得出了不同类型风电机组在不同短路故障时的短路电流。通过实例分析验证了风电场对电网继电保护的影响,得到了在考虑风电场的情况下进行系统继电保护整定的特殊整定原则。     

多端直流线路保护研究

多端直流具有直流互联、多电源供电和多落点受电等优势,成为直流输电技术的发展方向。控制保护技术作为制约多端直流发展的重要因素受到广泛关注。基于多端直流系统常用的并联接线形式,对双端直流线路保护原理在多端直流线路保护的适用性进行了分析。并根据多端直流线路的拓扑结构特点,利用故障行波波头到达各站的时间差异,能反映出故障点的位置信息,提出一种线路保护的故障支路判别方法。该判别方法,无需线路连接点的各支路电流,有助于故障快速隔离和系统恢复运行。     

适用于双馈风电场联络线的距离保护方案

风电场联络线作为风电场向电网输送功率的重要通道,其稳定运行对于风电场和电网的安全稳定运行具有重要影响。双馈风电机组故障电流特性复杂,将导致基于全波傅里叶算法的传统距离保护应用在双馈风电场联络线上时性能严重劣化,难以满足实际电网安全运行要求。因此提出一种距离保护方案。该方案以瞬时值表征的微分方程算法为基础,通过数字低通滤波、故障点电压重构和故障距离迭代计算等技术保证距离测量的正确性。仿真结果表明,该距离保护方案的整体性能明显优于传统距离保护方案,可较好地满足工程应用要求。     

应用于大型风电基地功率外送的多端直流输电系统协调控制

多端直流输电系统(multi-terminal DC,MTDC)为解决大型风电基地功率外送的瓶颈问题提供了一个最佳解决方案.研究了基于电压源换流器(voltage source converter,VSC)的多端直流输电系统应用于大规模风电功率长距离外送时的协调控制策略.通过构建一个四端系统连接两个大型风电基地及本地电网向远方负荷中心进行功率输送,实现了风电场的功率汇集和外送.仿真验证了该协调控制策略在大扰动情况下,不仅能够提高VSC-MTDC系统潮流重新分配的能力,而且可使风电场对直流网络提供一定功率支撑,增强了电力系统动态稳定性.