风电场故障特性仿真研究

在DIgSILENT/Power Factory中构建了含风电场的电力系统仿真模型,对由恒速异步风电机组和双馈异步风电机组构成的风电场的故障特性及其影响因素进行了仿真研究,对比分析了不同类型的风电机组与相同容量的同步机组的故障特性的异同。仿真和分析结果表明：不同类型的风电场在系统故障时提供的短路电流不同,并远小于相同容量的同步机组所提供的短路电流,因此可以在短路电流过大的地点建设相同容量的风电场而不是传统的火电厂;在含风电场的配电网中,要考虑风电场对继电保护的影响,在风电接入系统的可研阶段不能简单将风电场视为相同容量的同步机组进行研究。     

规模化风电场的故障特性对保护影响研究

随着风机的规模化投入,发生故障时其故障特性非常显著,并且与传统的电源有很大区别。而如今绝大多数风机侧的保护还是将风机作为普通电源来配置相应保护,可能造成保护不能可靠动作。因此在发生故障时,风机侧的继电保护能否可靠的动作就显得及其重要。而其中风电场的弱馈性对继电保护产生的影响尤为突出,前人只是做了大量的实验说明此特性对继电保护会产生影响但并有给出理论的依据,因此给出理论的依据来判断保护能否可靠的识别故障,故障定位,可靠跳闸就显得尤为重要。针对不同的故障类型不同的保护原理,给出了理论的依据,并在仿真中证明了理论的正确性,而后对风场侧保护给出合理化建议,使保护能够更加可靠的动作。     

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。     

变压器中低压后备保护与出线保护整定配合的研究

介绍了镇江电网变压器的中、低压侧后备保护的一般配置,阐述了变压器的中压侧或低压侧后备保护与出线有时不能相互逐级配合的情况,以及这种情况造成的危害。提出了解决这种上下级保护不能相互逐级配合的两种处理方法,并通过运行实践证明该方法是行之有效的。     

直驱风力发电机风电场故障特征分析及对继电保护影响研究

传统的基于同步发电机故障电流的分析方法已不能直接用于风电机组。建立正确的风力发电机仿真模型,分析风电场接入电力系统后故障电流特征及对继电保护的影响,对于改进和研发适用于风电场的继电保护具有重要意义。     

变压器中低压后备保护与出线保护整定配合的研究

介绍了镇江电网变压器的中、低压侧后备保护的一般配置,阐述了变压器的中压侧或低压侧后备保护与出线有时不能相互逐级配合的情况,以及这种情况造成的危害.提出了解决这种上下级保护不能相互逐级配合的两种处理方法,并通过运行实践证明该方法是行之有效的.     

基于运行数据的海上风电场功率特性分析

随着海上风电场并网容量的逐渐增加,海上风电功率的随机性与不确定性问题进一步对电网规划与运行提出挑战。针对缺乏实测数据导致目前海上风电出力特性研究不足的现状,该文基于海上风电场现场实测运行数据与区域电网负荷特性,围绕电网运行与调度关注的关键问题,分别从定性分析与定量分析的角度对海上风电功率波动性规律进行了分析与总结。研究结果表明,我国东南沿海海上风电功率拥有较高的容量可信度、具有昼高夜低的日内变化特征及秋高夏低的季节变化特征等。研究结果可用于中长期发电计划编制、调度决策、调峰调频容量配置等方面,为大规模海上风电合理消纳提供参考依据。     

海上风电场设备吊装

在海上风力发电场的建设施工成本会随海上安装作业周期的延长而大幅增长。为了控制建设成本,需采用合适的设备吊装方案,尽量缩短工期。介绍了几种海上风力发电场的设备吊装方案、相应的吊装设备及现有的相关标准。     

110kV线路保护与变压器后备保护定值配合的原则分析

110kV线路保护与330kV及110kV变压器后备保护定值之间的配合没有系统规定,存在盲点.依照继电保护整定计算规程、变压器保护标准化设计规范等,对110kV线路保护与变压器后备保护定值之间的配合原则进行分类说明,并给出具体的配合公式,确保继电保护定值整定的正确性.     

关于风电场适应性继电保护的探讨

风电场机组容量正逐年增加,大规模风电接入系统对电力系统电能质量影响较大,由于风能的随机性和不控性,使风电所占系统容量份额增加的同时,向系统提供的短路电流也越来越大。因此风电保护配置对电网的影响也是重要的。使用MatlabB中动态仿真工具Simulink,对包含风电场的单机无穷大电力系统当联络线发生故障时进行动态仿真,通过双馈发电机在不同故障类型下的故障电压、电流曲线,通过实例分析得出风电场应采用适应性保护,并对风电对电网继电保护的影响进行了分析。     

一种适用于深远海全直流风电汇集网络的保护方法

随着海上风电向深远海发展,全直流型风电场由于不存在过电压问题等优点逐渐受到重视。针对全直流海上风电场的汇集线路继电保护问题,首先分析了直流汇集网络在不同故障类型及不同故障位置下的故障特征,计算对应故障情况下的故障电流,并与仿真值进行对比验证。根据故障特征提出一种利用汇集侧暂态电流变化率的单端量故障选线方案,利用区内外故障的故障暂态电流变化率极性和幅值差异,可在换流器过流闭锁前快速识别故障类型、故障线路及极性。通过在母线处设置附加选线流程,使线路末端高阻接地故障时也能准确选线。在PSCAD/EMTDC平台中搭建了全直流海上风电场模型,进行多种故障场景下的仿真分析,验证了所提故障选线方法的有效性。     

风场及其送出线保护配置与整定研究

现有风场及其送出线保护多从保障风机或各元件自身安全角度进行简单配置整定,可能存在保护范围不明确,选择性和灵敏性未进行系统校验等问题。结合风电故障特征,给出了风电场提供故障电流最大值的简化计算公式,提出了兼顾风机安全与系统可靠性的风场及送出线保护配置与整定原则。并以吉林某风场为例,尝试给出了风机、箱变、集电线、母线、主变在内的风场及其送出线保护的配置原则,定量化校验了集电线路电流保护配置与整定的合理性。     

考虑风电机组馈入电流的风电场汇集线路保护整定计算方法

现行风电场馈线电流保护的整定计算,按照馈线末端有灵敏性整定,当弱电网接入且馈线较长时将造成高灵敏度和低选择性,存在保护误动风险。首先分析了低电压穿越对风电机组短路电流的影响,研究了影响风电机组短路电流的主要因素。然后介绍了风电场典型的保护配置,将风电场场内进行了保护区域划分,研究了馈线电流保护的保护配置规则。接着分析了风电场馈线电流保护的误动风险,以及馈线首端风电机组故障和相邻馈线首端故障时馈线电流保护误动产生的原因。基于上述理论分析,提出了考虑风电机组馈入电流的保护整定计算二次验证法,并给出了计算实例。     

海上风电接入柔直系统交流侧故障特征及对保护的影响分析

柔性直流输电是解决大规模海上风电远距离外送问题的首选方案。然而,柔直送端交流系统发生故障时,线路两侧短路电流均由电力电子换流器提供,系统的故障特征发生了根本性变化,直接导致传统保护性能的下降、甚至不正确动作,影响系统的安全运行。因此,针对永磁风电场经柔直外送的拓扑,分析了柔直送端交流侧故障的特征,并结合交流侧故障穿越控制目标提出了换流器短路电流解析表达方法。理论分析表明,当风电场弱出力时,仅由柔直换流器提供短路电流,且短路电流呈现出幅值受限特性、甚至低于额定电流;当风电场正常出力时,柔直换流器与风电场均提供短路电流,且二者控制目标不同,两侧同相别短路电流必然存在相角差。基于故障特征的研究,对现场常用的保护原理进行了性能分析,获知了线路距离保护、差动保护均会存在性能下降的问题。在PSCAD/EMTDC中建立了风电柔直送出系统的精细化模型,验证了理论分析的正确性,为现场保护配置以及保护新原理的研究提供了理论基础。     

海上风电场并网柔直系统的故障穿越协调控制策略

分析了基于H桥换流单元与集中式斩波电阻的多电平集中式卸荷电路(dynamic braking resistor,DBR),介绍了其结构拓扑、参数设计与控制方法,并对比模块化多电平卸荷电路,验证其故障穿越(fault ridethrough,FRT)性能。针对海上风电场并网柔性直流输电系统,结合双馈与永磁直驱风场侧换流站的交流电压降压法,利用风电机组(wind turbine generator,WTG)自身功率调节能力,设计FRT协调控制策略,在保证系统故障穿越性能的前提下,缩减卸荷电路所需容量,适用于高压大容量场合。依据德国已投运Borwin1工程的参数,在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件中搭建三端柔性直流输电系统模型,验证了所提协调控制策略具有良好的FRT控制效果。     

海上风电场输电方式的经济性分析

介绍了海上风电场交流输电与柔性直流输电两种组网方式及其优缺点.通过算例分析了容量为100、500、1000 MW的海上风电场投入与距离关系,对比了采用高压交流输电和柔性直流输电两种不同输电方案的经济性.在阐述这些输电方式特点和相关操作的同时,对设备的投资、运行和维护成本等进行了评估,得出海上风电场采用柔性直流输电方式更为经济.     

Horns Rev海上风电场探析

海上风电场是风电行业的一个发展方向,介绍了世界首座大型海上风电场Horns Rev的基本建设状况、环境影响、运行故障及经验总结等多个方面.具体聚焦了Horns Rev的风机、电缆、变电站等基础建设内容,物理环境、生物环境、人类活动等环境影响情况、以及运行故障、补救方式、经验教训等情况.     

基于电流变化量相似性的海上风电场交流送出线路纵联保护

交流送出线路是海上风电经柔直并网的重要组成部分。该线路故障时,呈现出明显区别同步机电源的故障特征,使得传统纵联保护难以满足可靠性与灵敏性的要求。结合故障后交流送出线路两侧电流变化量的特点,提出一种利用电流变化量相似性的纵联保护原理。以Kendall算法为基础,对交流送出线路内、外部故障时风场侧与柔直侧电流变化量的相关性进行定性分析,提出基于线路两侧电流变化量相关系数的保护判据。利用EMTP-RV仿真软件搭建了海上风电柔直并网系统模型。通过对故障类型、过渡电阻、分布电容、噪声、采样频率、数据窗长以及控制策略的仿真分析,验证了该方法的有效性与可行性。