雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)故障特性及保護(hù)策略研究.pdf

1、隨著雙饋風(fēng)電機組(doubly-fed induction generator,DFIG)大規(guī)模接入電網(wǎng)，其故障暫態(tài)特性與傳統(tǒng)同步機不同，對電網(wǎng)安全運行產(chǎn)生一定的威脅，因此，有必要深入研究DFIG故障機理及對保護(hù)造成的影響。本文在研究DFIG數(shù)學(xué)模型和發(fā)電特性基礎(chǔ)上，提出考慮撬棒保護(hù)(Crowbar)未接入的DFIG短路特性計算方法和Crowbar接入后的DFIG磁鏈暫態(tài)特性及短路電流計算方法，推導(dǎo)出電網(wǎng)故障下的定轉(zhuǎn)子短路電流表達(dá)式。在

2、此基礎(chǔ)上，通過分析風(fēng)電場故障特性對集電線路繼電保護(hù)的影響，提出新型自適應(yīng)距離保護(hù)方案，并搭建仿真模型進(jìn)行驗證。
　　針對Crowbar尚未動作的情況，本文提出一種綜合考慮網(wǎng)側(cè)變流器和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器暫態(tài)調(diào)控的DFIG短路電流特性研究方法。首先，建立考慮轉(zhuǎn)子變流器的DFIG故障等值網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上，計及直流母線電壓波動情況，定量描述短路過程中網(wǎng)側(cè)變流器雙環(huán)暫態(tài)調(diào)控過程，據(jù)此揭示定子短路電流二倍頻諧波分量的產(chǎn)生機理，從而得到定轉(zhuǎn)子全電流表

3、達(dá)式。然后，基于電網(wǎng)對稱故障下DFIG的定子外特性，對DFIG三相對稱故障分析模型進(jìn)行了研究。最后，仿真結(jié)果驗證了所推導(dǎo)表達(dá)式和相關(guān)理論的正確性。
　　針對Crowbar動作的情況，本文提出一種精確計算Crowbar接入后的DFIG暫態(tài)磁鏈和短路電流計算方法。首先，建立計及Crowbar接入的DFIG正負(fù)序等值網(wǎng)絡(luò)，并利用空間矢量法和坐標(biāo)變換，獲取幾乎無近似條件的定轉(zhuǎn)子磁鏈解析式，然后通過理論計算分析磁鏈特征根隨Crowbar阻值

4、的變化規(guī)律，以及磁鏈幅值和相位隨電機轉(zhuǎn)速的變化特性，探究磁鏈各分量的暫態(tài)變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推導(dǎo)電網(wǎng)對稱短路和不對稱短路情況下的定子短路電流表達(dá)式。最后，時域仿真結(jié)果驗證了所推導(dǎo)表達(dá)式是正確、有效的。
　　基于DFIG的故障特性，分析其對集電線路繼電保護(hù)的影響及現(xiàn)有集電線路保護(hù)配置存在的問題，本文提出風(fēng)電場集電線路新型自適應(yīng)距離保護(hù)方案。首先，根據(jù)系統(tǒng)中電壓與電流的幾何分布特性，建立保護(hù)安裝處與故障點間的電壓降落方程，并求