风电并网对系统继电保护的影响研究

【摘要】：现代工业的飞速发展和化石能源的日趋枯竭，导致能源和环境问题日趋严峻，风电作为一种可再生的绿色能源，已成为世界上发展最快的可再生能源。由于风力发电具有随机性，间歇性和不可控性，随着风电在电网中所占的比例越来越大，其对电网的影响尤其是对电网继电保护的影响也日益突出，本文就风电接入电网对系统继电保护的影响，主要开展了以下几个方面的研究： 分析了双馈风力发电系统的基本运行原理和数学模型，然后分析了相旋转d-q坐标系下双馈风力发电系功率流动情况，最后在PSCAD/EMTDC平台下，逐一介绍了双馈风力发电系统各个模块的仿真模型，对风速波动和电网故障两种情况下，系统的稳态和暂态运行特性进行了较为详尽的分析。 研究了风电接入后对系统零序电流保护和距离保护影响及对策，风电场的接入会使线路零序电流保护的灵敏度下降，必要时考虑将零序电流保护的定值做适当的下调；而对距离保护而言，风电场出力较大时，会使距离保护装置在故障初期保护范围不能准确确定，可考虑增加距离保护Ⅰ段的动作时限或改用方向距离继电器，以避免风电场的影响。 建立了基于PSCAD的双馈风电系统动态模型，研究了风电接入对线路重合闸方式和动作时限的影响。本文最后还针对该地区电网的十二五规划提出了一些建议。 【关键词】：风力发电 双馈风电机组 无功补偿 继电保护 线路重合闸
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 论文意义与背景9-10
• 1.2 国内外风力发电研究现状10-13
• 1.3 大规模风电并网对继电保护的影响13-14
• 1.4 本文的主要内容14-15
• 第二章 双馈风力发电机的数学建模和仿真实现15-26
• 2.1 双馈风力发电机组的结构和功率传递15-17
• 2.2 双馈风力发电机组的数学模型17-18
• 2.3 双馈风力发电机组的等效电路18-19
• 2.4 双馈风力发电系统的仿真实现19-25
• 2.4.1 仿真软件的介绍19-20
• 2.4.2 风力机的 PSCAD 模型20-21
• 2.4.3 双馈发电机的 PSCAD 模型21-22
• 2.4.4 功率变换器的 PSCAD 模型22-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 基于PSCAD的双馈风电系统动态模型建立26-41
• 3.1 双馈风力发电机基本原理26-29
• 3.1.1 变速恒频控制原理26-27
• 3.1.2 双馈电机的数学模型27-29
• 3.2 双馈风力发电机本体 PSCAD 建模29
• 3.3 双馈风力发电机功率控制策略29-39
• 3.3.1 风力机的功率输出30-31
• 3.3.2 最大功率跟踪系统31-32
• 3.3.3 转子侧电压源换流器的滞环电流控制32-35
• 3.3.4 电网侧电压源换流器的矢量控制系统35-38
• 3.3.5 某风电场实际无功控制系统模拟38-39
• 3.4 双馈风力发电机撬棒保护系统39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 某风电场对线路继电保护的影响和运行建议41-65
• 4.1 包含某风电场的电网建模41-42
• 4.2 某风电场对线路零序电流保护的影响42-50
• 4.2.1 风电场接入的线路零序保护配置43-44
• 4.2.2 零序电流保护分析和短路故障仿真44-49
• 4.2.3 风电场对零序电流保护的影响规律和存在的问题49-50
• 4.3 某风电场对线路距离保护的影响50-58
• 4.3.1 距离继电器动作特性在 PSCAD 中的实现50-51
• 4.3.2 当前网架下的距离保护分析和故障仿真51-57
• 4.3.3 风场对距离保护的影响规律57-58
• 4.4 线路继保应对某风电影响的运行建议58
• 4.5 某风电场对线路重合闸的影响和运行建议58-63
• 4.5.1 风电场对重合闸方式和动作时限的影响分析58-61
• 4.5.2 短路故障下洋前风电场对重合闸的影响仿真61-63
• 4.6 应对风电场接入后的重合闸策略63-64
• 4.7 本章小结64-65
• 结论和展望65-67
• 主要工作内容和结论65-66
• 展望66-67
• 参考文献67-69
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果69-70
• 致谢70-71
• 附件71

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