风电机组低电压穿越措施对输电线路继电保护的影响

【摘要】：继电保护是电网安全稳定运行的重要保证。近年来并网风电容量和单台风机容量不断增大,电网发生故障时,风电场提供的短路电流不容忽略,并且风电机组特性与传统同步发电机相差很大,因此在进行电网继电保护配置、设备选择和校验时,必须考虑到风电场提供的短路电流的影响。本文基于风电机组故障电流特性,结合风电机组低电压穿越措施,分析风电场对电网输电线路上保护的影响。研究主要工作包括鼠笼感应发电机组(SCIG)低电压穿越措施(LVRT)对线路电流速断保护的影响和计及LVRT的双馈发电机(DFIG)短路电流特性和撬棒投入对配电网两段式电流保护的影响。1)针对笼型感应风力发电系统,分析风电机组采用串联制动电阻(SBR)和静止无功补偿器(SVC)两种低电压穿越措施对风电场输电线电流速断保护的影响。2)考虑DFIG定子磁链暂态、转子侧变流器(RSC)控制、电压相角突变,计及网侧变流器(GSC)电流,推导撬棒未投入时短路电流解析表达式。保留定子电阻、考虑电压相角突变,计及GSC电流暂态,推导撬棒投入时短路电流解析表达式。3)根据DFIG故障电流表达式分析可得短路电流暂态分量和故障后稳态分量,并推出对应于撬棒投入与否两种情况的故障后稳态模型和暂态模型,并分析了推导过程中简化条件可能产生的误差。4)考虑撬棒投入时间、转子电压约束,得出DFIG稳态不同状态下撬棒阻值范围,依此再分析撬棒投入和其阻值对配电网线路两段式电流保护的影响。 【关键词】：感应发电机 风电场 线路继电保护 低电压穿越措施 短路电流特性
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315;TM773
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 绪论15-24
• 1.1 风力发电的现状15-17
• 1.1.1 全球风力发电发展现状15-17
• 1.1.2 我国风力发电发展现状17
• 1.2 风电的低电压穿越研究现状17-20
• 1.2.1 各国风电低电压穿越规程18
• 1.2.2 鼠笼型感应发电机LVRT措施18-19
• 1.2.3 双馈感应发电机LVRT措施19-20
• 1.3 风电场对继电保护的影响20-24
• 1.3.1 国内外现有研究20-23
• 1.3.2 论文的主要工作23-24
• 第二章 感应风电系统数学建模24-35
• 2.1 风力机数学模型24-27
• 2.1.1 鼠笼型感应发电机24-25
• 2.1.2 双馈感应发电机25-26
• 2.1.3 机械传动轴模型26-27
• 2.2 鼠笼型感应发电机27-28
• 2.2.1 SCIG数学模型27
• 2.2.2 SCIG初值计算27-28
• 2.3 双馈感应发电机28-35
• 2.3.1 DFIG数学模型28-29
• 2.3.2 网侧变流器控制29-31
• 2.3.3 转子侧变流器控制31-34
• 2.3.4 DFIG初值计算34-35
• 第三章 鼠笼型感应发电机组LVRT对线路电流速断保护的影响35-46
• 3.1 感应风电机组短路电流35-38
• 3.1.1 感应发电机LVRT等值电路36-37
• 3.1.2 外部故障短路电流计算37-38
• 3.2 LVRT措施对短路电流影响38-41
• 3.2.1 串联制动电阻(SBR)38-40
• 3.2.2 静止无功补偿器(SVC)40-41
• 3.3 LVRT措施对电流速断保护的影响41-45
• 3.3.1 采用串联制动电阻41-43
• 3.3.2 采用静止无功补偿器43-44
• 3.3.3 仿真验证44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 计及LVRT的双馈发电机故障电流特性46-59
• 4.1 外部短路时DFIG全电流解析46-51
• 4.1.1 短路初始条件46-47
• 4.1.2 撬棒未投入47-49
• 4.1.3 撬棒投入49-51
• 4.1.4 计算故障全电流所需参数51
• 4.2 DFIG短路电流分解及误差51-53
• 4.2.1 暂态分量(t＝0~+)51-52
• 4.2.2 稳态基频分量(r＝∞)52
• 4.2.3 解析表达式误差52-53
• 4.3 仿真验证53-58
• 4.3.1 检验故障全电流准确性53-55
• 4.3.2 短路电流分解和衰减特性55-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 DFIG撬棒对线路电流保护的影响59-69
• 5.1 DFIG撬棒保护59-61
• 5.1.1 撬棒投入时间59-60
• 5.1.2 撬棒阻值范围60-61
• 5.2 撬棒对两段式电流保护的影响61-68
• 5.2.1 两段式电流保护整定值计算62-63
• 5.2.2 撬棒对保护影响63-68
• 5.3 本章小结68-69
• 第六章 结论与展望69-71
• 6.1 总结69-70
• 6.2 展望70-71
• 参考文献71-76
• 攻读硕士学位期间的研究成果76

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