雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)故障特性及保護策略研究.pdf

1、隨著雙饋風電機組(doubly-fed induction generator,DFIG)大規(guī)模接入電網，其故障暫態(tài)特性與傳統(tǒng)同步機不同，對電網安全運行產生一定的威脅，因此，有必要深入研究DFIG故障機理及對保護造成的影響。本文在研究DFIG數(shù)學模型和發(fā)電特性基礎上，提出考慮撬棒保護(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，推導出電網故障下的定轉子短路電流表達式。在

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

3、達式。然后，基于電網對稱故障下DFIG的定子外特性，對DFIG三相對稱故障分析模型進行了研究。最后，仿真結果驗證了所推導表達式和相關理論的正確性。
　　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正負序等值網絡，并利用空間矢量法和坐標變換，獲取幾乎無近似條件的定轉子磁鏈解析式，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，在此基礎上，進一步推導電網對稱短路和不對稱短路情況下的定子短路電流表達式。最后，時域仿真結果驗證了所推導表達式是正確、有效的。
　　基于DFIG的故障特性，分析其對集電線路繼電保護的影響及現(xiàn)有集電線路保護配置存在的問題，本文提出風電場集電線路新型自適應距離保護方案。首先，根據系統(tǒng)中電壓與電流的幾何分布特性，建立保護安裝處與故障點間的電壓降落方程，并求