风电场故障特性与短路电流计算模型研究

摘要

近年来，我国的风电发展非常迅猛。然而，由于风电的发电原理及并网拓扑结构与传统同步电源有较大差异，大量风电接入将显著改变电网在故障下的运行特性。风电并网系统故障特性的改变将造成继电保护无法快速、正确切除故障，而继电保护的整定计算是建立在深入认知电网故障特性、准确计算短路电流的基础上。为此，本文以目前主流的永磁和双馈型风电场为研究对象，开展其故障特性与短路电流计算模型的研究，为适应风电接入系统的继电保护整定计算奠定理论基础，对保障电力系统安全运行具有重要意义。
　　针对当前风电场故障特性认知不够全面深入的问题，基于实际录波数据和仿真分析，从短路电流瞬时值、谐波分量、序分量的角度，揭示不同故障位置、不同故障类型、场内不同风速下双馈/永磁直驱风电场的故障特性，为接下来的故障机理分析、短路电流计算模型提供参考。对于永磁直驱风电场，将风电场故障暂态特性看作场内无源网络和风电机的电磁暂态响应的综合体现，提出以宽频网络等值为基础的风电场短路电流分析方法，通过分析场内无源网络和变流器控制系统对风电场短路电流的影响，研究永磁直驱风电场的电磁暂态响应过程，进而提出其短路电流计算模型。对于双馈风电场，基于所提风电场短路电流分析方法，研究场内无源网络电流特性;借助定子电流解析式分析撬棒投入下双馈风电机的电磁暂态过程;从定子电流和网侧变流器控制系统的角度研究低压穿越控制策略下双馈风电机的电磁暂态过程;在以上分析的基础上，提出双馈风电场短路电流计算模型。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 风电场故障特性

1．2．2 永磁直驱型风电场短路电流分析计算

1．2．3 双馈型风电场短路电流分析计算

1．3 论文主要工作

第2章 风电场故障特性

2．1 风电场概况

2．2 送出线不同位置故障

2．2．1 短路电流瞬时值特性

2．2．2 短路电流谐波分量特性

2．3 送出线不同故障类型

2．3．1 接地不对称故障下电流序分量特性

2．3．2 相间不对称故障下电流序分量特性

2．4 场内不同风速

2．4．1 短路电流瞬时值特性

2．4．2 短路电流谐波分量特性

2．5 本章小结

第3章 永磁直驱风电场短路电流计算模型

3．1 风电场短路电流分析方法

3．2 永磁直驱风电场无源网络电流分析

3．2．1 频率依赖模型建立

3．2．2 无源网络电流特性

3．3 永磁直驱风电场短路电流分析计算

3．3．1 永磁直驱风电场短路电流计算模型

3．3．2 永磁直驱风电机短路电流分析计算

3．3．3 永磁直驱风电场电磁暂态过程的时间尺度

3．4 仿真验证

3．4．1 风电场短路电流分析方法验证

3．4．2 永磁直驱风电场短路电流计算模型验证

3．5 本章小结

第4章 双馈风电场短路电流计算模型

4．1 双馈风电场无源网络电流分析

4．2 双馈风电场短路电流分析计算

4．2．1 双馈风电场短路电流计算模型

4．2．2 撬棒投入下风电机短路电流分析计算

4．2．3 低穿策略下计及GSC电流的风电机短路电流分析计算

4．2．4 双馈风电场电磁暂态过程的时间尺度

4．3 仿真验证

4．3．1 撬棒投入下双馈风电场短路电流计算模型验证

4．3．2 低穿策略下双馈风电场短路电流计算模型验证

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 不足和展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况

致谢