风电场单相接地故障快速切除系统设计

摘要

风电场运行环境有其自身的特点。单相接地故障很容易引发系统谐振过电压，造成风电场大面积停电，影响电网稳定。《防止风电大规模脱网重点措施》中明确规定:风电场汇集系统采用不接地或经消弧线圈接地方式的风电场，应配置带跳闸功能的小电流接地选线设备，在单相接地后快速切除故障，若不成功则跳开主变低压侧开关隔离故障。
　　 本文设计了一套风电场单相接地故障快速切除系统，能快速地切除风电场内部发生的单相接地故障，避免事故的扩大，减少对配电网的影响和损失。在风电场内安装特殊频率发生器和高压无线电流互感器，利用特征信号注入法实现单相接地选线，并实现接地故障线路快速切除功能。特殊频率发生器采集并计算风电场10kV侧电压互感器的零序电压，判断风电场10kV侧发生单相接地故障;通过特殊频率信号发生插件向接地相注入特殊频率电流。高压无线电流互感器检测各风机支路特殊频率电流的幅值大小，判断风机支路特殊频率电流幅值越限者为单相接地分支。判别出单相接地分支后，特殊频率数据处理单元向单相接地分支发跳闸命令，将单相接地分支切除。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本课题研究的意义

1．2 传统算法在风电场中的局限性

1．2．1 风电场的典型接线方式

1．2．2 风电场中性点运行方式

1．2．3 消弧线圈接地系统对零序电流(I0)的影响

1．2．4 中性点不接地系统故障选线方法

1．3 风电场单相接地故障快速切除系统的研究

1．3．1 单相接地故障发生时注入特征信号

1．3．2 利用高压无线电流互感器确定特征信号路径

1．4 本论文主要研究工作

第2章 风电场单相接地故障快速切除系统技术路线

2．1 风电场电网单相接地故障分析

2．1．1 单相接地时零序电流分析

2．1．2 单相接地后运行特性分析

2．2 风电场单相接地故障快速切除系统设计思路

2．2．1 构建风电场故障切除系统注意事项

2．2．2 风电场单相接地故障快速切除方法

2．3 风电场单相接地故障快速切除系统的原理

2．3．1 利用10kV电压互感器的接地相实现特征信号电流注入

2．3．2 特征信号频率的选取及信号的提取

2．4 本章小结

第3章 风电场特殊频率数据处理单元的设计

3．1 风电场特殊频率数据处理单元的功能及组成

3．2 特殊频率信号发生插件的设计

3．2．1 特征信号发生插件的基本要求

3．2．2 特殊频率信号发生插件的硬件设计

3．2．3 模拟回路设计

3．2．4 STM32F103RET6开发环境

3．2．6 风电场单相接地故障切除系统的软件设计

3．3 本章小结

第4章 风电场高压无线电流互感器的设计

4．1 风电场高压无线电流互感器的功能及组成

4．2 高压无线电流互感器

4．2．1 高压无线电流互感器工作原理

4．2．2 罗氏线圈感应式电流探测单元的设计

4．3 风电场高压无线电流互感器的核心元件的选择

4．4 确定高压无线电流互感器的无线通讯插件

4．5 确定特征信号采集模拟输入回路与数字特征信号处理

4．6 高压无线电流互感器的能量供给

4．6．1 高压无线电流互感器的电源设计

4．6．2 能量供给保护和控制回路

4．7 本章小结

第5章 单相接地故障快速切除系统主站的设计

5．1 前置机

5．2 网络版后台

5．3 数据库

5．4 本章小结

第6章 结论

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