双馈型风电场并网线路单端故障测距性能分析及改进

兆瓦级双馈风电场受机组类型、装机容量、低电压穿越控制策略等综合因素影响,风电场故障后不同序分量的等值阻抗变化特性不同,且通过对故障支路的影响作用于系统侧,使得无论是依托于主后备距离保护的单端阻抗法测距,还是依托于主保护差动保护的双端阻抗法故障测距均存在较大的测距误差。针对以上问题,建模分析兆瓦级双馈风电场并网故障出力特性;基于分布参数模型,针对利用故障点电流相位拟合的单端阻抗测距算法,量化分析影响故障测距精度的关键因素,分别从系统侧和风电场侧提出基于相位误差补偿的改进单端故障测距算法,显著提高了测距精度。该文成果同时也可应用于风电场并网线路距离保护的设计和整定应用。     

双馈风电场的弱馈性及风电接入对突变量保护元件的影响

风电场的装机容量越来越大,但相对于电网系统而言,风电场具有明显的弱馈性能.考虑有撬棒电路投入的双馈风电场,对风电场侧故障期间的序阻抗进行了分析,说明了双馈风电场正负序等值阻抗近似相等的假设不成立,并指出风电场的接入对利用保护背侧系统正负序阻抗近似相等原理的突变量选相及方向元件将会产生影响.最后,利用Matlab/Simulink软件建立了仿真模型,分析了故障期间序阻抗的特性,从序阻抗的角度验证了其对突变量保护元件的影响.     

适用于同塔四回输电线路的接地电抗继电器

传统距离保护应用于同塔4回输电线路时其动作性能易受零序互感的影响,当发生接地故障时,接地保护的测量阻抗会出现偏差,从而使保护继电器拒动或误动.基于同塔4回线12序分量法对其进行解耦,推导出保护安装处与故障点相电压间的关系,提出以f序零序电流作为极化量的新型接地电抗继电器.理论分析与大量仿真结果表明,该保护方案在各种情况下均具有较高灵敏度与可靠性.     

基于MMBN分群算法和容量加权参数聚合方法的风电场等值模型研究

为提高风速分布不均匀时风电场等值模型的精度,提出了一种适用于双馈式风电场和鼠笼式风电场动态等值的方法。提出基于谱聚类的改进最大最小距离算法对风电场进行分群,该算法可以自动确定风电场最恰当的分群数量,避免传统算法分群数量的设置对仿真时间和精度的影响,提出一种可以无需改变变流器控制器参数的参数聚合方法,避免繁琐PI调整过程。通过PSCAD算例仿真及结果对比,表明该方法所建立的双馈式风电场和鼠笼式风电场等值模型的输出在稳态和故障情况下都能很好地表示详细模型。     

采用网侧TCVR的双馈风机低电压穿越控制策略研究

随着风电并网容量的快速增加以及海上风电的发展,风电机组在故障期间的并网运行特性更加受到关注。采用了一种比较简单的双馈型风力发电机组的低电压过渡方案。在风电场变电站的低压侧安装晶闸管控制电压调节器(TCVR),当电网电压跌落时,根据电网电压下降的幅度对网侧电压进行合理补偿,提高双馈电机定子侧电压。在PSCAD/EMTDC中建立了5 MW双馈风电系统的模型,应用所提的控制方法,对风电机组在严重对称故障下的运行特性进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

利用解二次方程法的故障测距仿真计算

分析利用电力系统正序阻抗、零序阻抗对由系统模型和由故障电流相位修正算法构造的二次方程进行仿真计算，并作了比较分析，在此基础上对于接地短路提出能够识别真根且具较高精度的测距算法。     

并网双馈风力发电机组的建模与仿真

基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了双馈风力发电机组/风力发电场的暂态模型.对风速变化下风电场并网运行的端口特性做了仿真,验证了模型的正确性.其次,对典型故障情况下并网风电场的运行进行了仿真,分析了转速、有功无功等量的动态响应,并验证了转子侧有Crowbar保护电路的双馈电机有一定的低电压穿越能力,有助于故障情况下电网的恢复.     

基于对称分量突变量距离保护

用对称分量分析了短路故障序分量突变量与故障点间的关系,根据附加状态序网络,推导出有意义的计算前适用于各种横向故障保护安装处至故障点间的k值的一般表达式;故障点存在过渡电阻时k值虽然存在误差,但不影响测距或距离保护程序应用;提出了对称分量突变量选择故障相原理及相间距离保护程序流程和故障点存在过渡电阻时减小误差的措施。通过双侧、单侧电源系统仿真验证了该方案的有效性。     

基于聚类分析的双馈机组风电场动态等值模型的研究

针对大型双馈机组风电场,提出一种新的动态等效建模方法。该方法是一种基于双馈风力发电机暂态电压特性的聚类分群方法,即根据风电场内各双馈发电机受系统故障影响程度的不同,识别出电压的动态响应行为相近的风力发电机,并对分群后的双馈发电机及其电气接线系统进行等值聚合,实现了双馈机组风电场的动态等值多机表征。利用电力系统分析综合程序(PSASP 6.2),搭建了双馈机组风电场详细模型和等值模型,并与传统的单机等值模型进行了比较分析。结果表明,所建立的多机等值模型能够较准确地反映双馈机组风电场并网点的动态特性。     

基于综合量的相间故障距离保护新方案

为得到更简单的距离保护方案,以对称分量法为基础推导出和、差两分量和综合量,并分析其应用于电力系统相间距离保护的理论依据,比较了测量元件分别加入和、差分量和综合量时,距离保护反映电力系统相间短路故障位置正确性问题。金属性相间故障时,综合量能正确测量保护安装处至故障点间距离,且发生两相接地故障时测量阻抗与过渡电阻无关。用相和、差量实现的测量元件解决了Y,d11变压器d侧两相短路故障时相间测量元件测量阻抗不能正确反映被保护线路与变压器正序阻抗的问题,且原理简单。     

双馈风电场送出变保护动作特性仿真分析

作为双馈风机实现低电压穿越的重要措施,Crowbar保护的投入会导致短路电流频率发生偏移.而目前双馈风电场送出变仍使用常规变压器保护,风电场短路电流的频偏特性会导致基于工频量的传统变压器保护动作性能受到影响.选取全电流差动、故障分量电流差动和复合电压启动过流三种保护作为研究对象,在Matlab/Simulink中建立带Crowbar保护的双馈风电场送出系统和保护仿真模型,分析三相、两相以及匝间短路故障下,风电场短路电流频率偏移对三种保护的动作性能影响.仿真结果表明:全电流差动保护和故障分量电流差动保护电流差动元件和二次谐波制动元件均受到频率偏移的影响,导致动作时间延迟,而复合电压启动过流保护不能准确动作.     

输电线路行波测距式距离保护方法研究

主要针对行波测距式距离保护的难点即当对端母线有两回以上进出线时如何正确地区分正向区内区外故障。并且对于相间故障和接地故障提出了不同的方案。对于相间故障,首先给出了根据行波测距结果和行波波头计算故障过渡电阻方法,然后对区内区外故障测得的过渡电阻进行了分析,分析表明区内区外故障测得的过渡电阻有很大的不同,据此提出了一种区分区内区外故障的方法,而且此方法适用于三相故障。对于接地故障,提出了一种零模测距方法和线模测距方法相结合的保护方案,并且分析了接地保护对零模方法测距精度的要求。大量电磁暂态仿真证明了本保护原理的正确性。     

高压输电线路距离保护克服过渡电阻能力研究

高压输电线路中存在较大的过渡电阻,很容易引起距离保护拒动或误动.分析特高压单侧电源经长线路出口故障和双侧电源长线路出口故障时过渡电阻对距离保护工作的影响,探讨单侧电源助增电流网络、外汲电流网络中过渡电阻对测量阻抗的影响,并给出2种网络结构在不同地点处保护测量阻抗的计算公式.研究能较好躲过渡电阻特性的零序电抗继电器、自适应接地距离继电器、神经网络距离继电器,分析比较不同方法的优缺点及适用场合.     

小接地电流系统微机接地保护装置的开发

对小接地电流系统接地时的故障特征进行厂分析,提出了利用零序突变量,即故障分量特征为选线判据的保护方案,这从理论上解决了原有同类装置受系统运行方式改变、线路参数不对称、接地过渡电阻和测量回路误差等因素影响而误动的问题．装置采用单片微处理器实现．     

带有复合阻抗的输电线路接地距离Ⅱ段保护整定计算

分析了在OPGW(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wires)与大地之间安装复合阻抗后,复合阻抗对输电线路零序阻抗及接地距离保护测量阻抗值变化大小的影响.并推导了复合阻抗使输电线路产生零序互感耦合情况下距离保护Ⅱ段与相邻线路接地距离、零序和纵联保护配合的整定计算方法和公式.     

基于零序分量的配电网故障定位方法

针对目前中性点不接地配电网络单相接地故障定位难的问题,利用配电网络发生单相接地故障时故障点同侧的相邻检测点间零序分量基本相同,故障点两侧零序分量相差较大的特性,先进行区段定位,然后在此基础上构造出故障零序等效电路图,进一步求得准确的故障距离。仿真表明该算法有良好的精度。 更多还原     

基于节点导纳方程的故障定位及仿真

根据频域故障传输线的分布参数节点导纳方程推导了一种双短故障测距方法。该方法可以对不对称故障进行定位,这些故障包括单相接地故障、两相接地故障和两相短路故障;而且不要求传输线分布参数对称,不受系统阻抗的影响,不受过渡阻抗的影响。     

小电阻接地系统接地故障综合保护方案

针对现有小电阻接地系统接地保护选择性差、灵敏度低且高阻接地故障检测能力不足等问题,研究分析小电阻接地系统单相接地故障后零序电流特征,利用上下级纵向配合,提出基于零序过电流的多级接地保护和延时低定值高灵敏度接地保护,给出保护配置方案和各级保护整定原则。利用线路出口和中性线零序电流幅值横向比较,提出高阻接地故障选线方法。在典型小电阻接地配电网结构下的仿真验证了所提出接地故障综合保护方案的可行性与可靠性。     

基于Crowbar电路的双馈机低电压穿越特性仿真分析

双馈感应发电机特殊的电路结构使其在并网运行时对电网电压跌落非常敏感,通过Crowbar保护电路短接转子是目前常采用的实现双馈感应发电机低电压穿越的措施,其主要缺点是此时双馈机运行于异步机状态,需要从系统吸收无功进行励磁。本文对双馈感应发电机电压跌落下的运行特性进行了分析,在总结了传统的Crowbar投切控制策略优缺点的基础上提出了一种改进的Crowbar投切控制策略。在M ATLAB/Simulink仿真平台下搭建并网双馈机风电场模型,对双馈机低电压穿越运行特性和所提的Crowbar投切控制策略进行仿真分析。仿真结果证明了所提的改进的Crowbar投切控制策略的有效性。     

双馈风电机组动态等值模型仿真研究

大型风电场的动态等值和建模是研究多时空尺度风电场并网问题的基础,建立精度较高的等值模型是其中的关键问题.以双馈风电机组为研究对象,针对直接聚合等值成单机存在的动态误差较大的问题,建立了一种结合粒子群优化算法的等值模型来提高动态等值精度.首先采用先聚合后优化的思想,将风电场参数聚合等值成单机,分别对电气参数、无功参考值、有功控制器参数、有功直流电压控制器参数运用粒子群算法进行优化,对比各种等值模型与详细模型在三相短路故障时的动态等值误差.研究结果表明,对有功和直流母线电压控制器参数优化后的等值模型能够准确地反映双馈机组风电场并网点的动态特性.