風(fēng)電場直流并網(wǎng)系統(tǒng)的潮流及短路電流特性分析.pdf

1、日益嚴(yán)峻的能源緊缺和環(huán)境污染問題使清潔、安全、永續(xù)的風(fēng)力發(fā)電在世界范圍內(nèi)被大量地應(yīng)用；但其通常遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，采用傳統(tǒng)交流輸電技術(shù)或電流源換流器型直流輸電技術(shù)并網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性不夠理想。隨著可關(guān)斷電力電子器件（GTO、IGBT等）的快速發(fā)展，基于電壓源換流器（VSC）的柔性直流輸電技術(shù)越來越多地應(yīng)用在風(fēng)電場并網(wǎng)系統(tǒng)中；特別是采用模塊化多電平換流器（MMC）作為換流站換流器的柔性直流輸電技術(shù)（MMC-HVDC）采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，其優(yōu)勢

2、在于可以有更高等級的電壓輸出、降低了元器件的開關(guān)頻率、輸出的電壓諧波含量低；正逐步代替早期的兩電平或三電平的柔性直流輸電技術(shù)。因此，對風(fēng)電場經(jīng)柔性直流輸電系統(tǒng)并網(wǎng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析，是十分迫切、必要的。
　　本文首先針對應(yīng)用傳統(tǒng)交/直流混聯(lián)系統(tǒng)潮流算法計(jì)算風(fēng)電場直流并網(wǎng)系統(tǒng)潮流時(shí)，存在雅可比矩陣不可逆、無法迭代計(jì)算這一問題，提出了一種含VSC-HVDC的混聯(lián)系統(tǒng)（AC/VSC-HVDC）潮流解耦算法。該算法將交、直流系統(tǒng)進(jìn)行解耦，

3、分別迭代計(jì)算，克服了目前交/直流混聯(lián)系統(tǒng)潮流計(jì)算方法存在的對交流潮流計(jì)算程序繼承性差、擴(kuò)展變量多、計(jì)算速度慢等缺點(diǎn)，也解決了風(fēng)電場VSC-HVDC并網(wǎng)系統(tǒng)潮流算法中存在的問題。標(biāo)準(zhǔn)算例的計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了本文所提方法的正確性，可以用來對風(fēng)電場直流并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)潮流分析。
　　以雙饋感應(yīng)機(jī)組和MMC-HVDC直流輸電系統(tǒng)為基礎(chǔ)，建立了完整的風(fēng)電場直流并網(wǎng)系統(tǒng)的暫態(tài)模型；分別設(shè)計(jì)了具有低電壓穿越能力（LVRT）的風(fēng)電場控制策略和MMC-

4、HVDC直流輸電系統(tǒng)的級、站、閥三級控制策略。研究分析了風(fēng)電場直流并網(wǎng)系統(tǒng)短路故障的電流暫態(tài)特性，仿真計(jì)算結(jié)果表明：直流輸電系統(tǒng)可以減少三相短路故障中的諧波含量，尤其是暫態(tài)直流分量，故障短路電流要比采用交流并網(wǎng)時(shí)小，從而可以削弱短路故障期間短路電流對風(fēng)電機(jī)組的沖擊。
　　文章最后研究了不同初始風(fēng)速下，風(fēng)電場直流并網(wǎng)系統(tǒng)的短路故障暫態(tài)電流特性。分析了風(fēng)電場直流并網(wǎng)方式對風(fēng)電場內(nèi)部變壓器的繼電保護(hù)的影響，直流輸電系統(tǒng)所提供的短路暫態(tài)電