雙饋風(fēng)電系統(tǒng)LVRT綜合控制策略及繼電保護(hù)研究.pdf

1、隨著我國風(fēng)電的集群式發(fā)展，其并網(wǎng)所引起的系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、風(fēng)電接入后繼電保護(hù)等問題突出。尤其是對(duì)主流的雙饋機(jī)組（DFIG）而言，深入探索DFIG系統(tǒng)的低電壓穿越（LVRT）技術(shù)、分析現(xiàn)有繼電保護(hù)在風(fēng)電系統(tǒng)中適應(yīng)性、以及考慮LVRT策略因素影響下，進(jìn)一步探討適應(yīng)于DFIG風(fēng)電系統(tǒng)的繼電保護(hù)原理或方案頗具實(shí)際意義。
　　首先，為了實(shí)現(xiàn)DFIG機(jī)組的LVRT，主要解決機(jī)組的轉(zhuǎn)子側(cè)過電流與直流母線過電壓問題。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子側(cè)撬棒（Crowba

2、r）保護(hù)是 DFIG機(jī)組廣泛應(yīng)用的LVRT技術(shù)，但其投入期間存在DFIG機(jī)組易失控而威脅系統(tǒng)穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)風(fēng)機(jī)故障電流頻率受故障前轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速影響為非工頻，進(jìn)而易對(duì)基于工頻量保護(hù)元件的動(dòng)作性能產(chǎn)生不利影響。為此，本文從DFIG機(jī)組的結(jié)構(gòu)出發(fā)，提出一種考慮非轉(zhuǎn)子撬棒保護(hù)（即定子側(cè)串接電阻保護(hù)）的LVRT策略，并結(jié)合“直流卸荷（DC-Chopper）電路、風(fēng)機(jī)的網(wǎng)側(cè)無功控制及SVC無功補(bǔ)償”構(gòu)成LVRT綜合控制策略。研究結(jié)果表明，電網(wǎng)故障不同

3、程度下該綜合策略控制能滿足機(jī)組的LVRT要求；同時(shí)對(duì)于綜合策略作用下的DFIG風(fēng)電系統(tǒng)（8*1.5=12 MW），也驗(yàn)證了該LVRT綜合策略的有效性。
　　其次，結(jié)合當(dāng)前風(fēng)電集群式接入特點(diǎn)，以新疆某區(qū)域DFIG集群風(fēng)電為對(duì)象，整體討論了集群風(fēng)電系統(tǒng)現(xiàn)有保護(hù)的配置情況。并從“風(fēng)電場內(nèi)集電線電流保護(hù)、風(fēng)電集群送出線方向元件、距離元件以及選相元件保護(hù)”等方面深入分析了風(fēng)電系統(tǒng)中現(xiàn)有保護(hù)的適應(yīng)性。分析結(jié)果表明，集電線傳統(tǒng)的電流保護(hù)存在保護(hù)

4、選擇性問題；集群風(fēng)電送出線的方向、距離以及選相元件保護(hù)由于敏感于風(fēng)電頻偏特性，使得區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障下各元件的保護(hù)性能都可能受一定的影響；再者集群風(fēng)電的弱饋性使得基于相流差突變量元件選相難度加大，也存在誤選的可能。
　　最后，針對(duì)現(xiàn)有相量突變量、正序以及負(fù)序方向元件在風(fēng)電送出線中的不適應(yīng)問題。以LVRT綜合策略作用下的DFIG風(fēng)電系統(tǒng)為背景，從風(fēng)電送出線的故障特征分析出發(fā)，討論了DFIG系統(tǒng)的弱饋性、阻抗不穩(wěn)定等特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，提出

5、一種適應(yīng)于送出線風(fēng)電側(cè)的復(fù)合式方向元件，即接地性故障延用傳統(tǒng)的零序方向元件識(shí)別接地故障方向、不接地故障則通過正序突變電壓與正序全電流的相差識(shí)別故障方向，并基于綜合策略下的DFIG風(fēng)電場進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明，接地性故障下傳統(tǒng)零序方向元件對(duì)于風(fēng)電送出線的區(qū)內(nèi)、外故障的有效識(shí)別仍具可靠性；基于正序突變量電壓與正序全電流的相差原理構(gòu)成方向元件，對(duì)于DFIG風(fēng)電送出線區(qū)內(nèi)、外發(fā)生非接地性故障時(shí)，此方向元件所獲取的區(qū)內(nèi)、外故障時(shí)的識(shí)別角度符