大規(guī)模遠距離外送風電場繼電保護及反脫網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、風能作為可再生能源的重要組成部分，不僅具有分布廣泛、蘊含豐富以及用之不竭的天然優(yōu)勢，更具有最成熟、最具規(guī)模和商業(yè)化的開發(fā)前景和最清潔的利用方式，風能資源的發(fā)電、傳輸及消納相關(guān)技術(shù)已成為電氣工程領(lǐng)域世界性研究熱點。而我國風電資源富集區(qū)域在地理上遠離負荷中心，因此具有大規(guī)模接入、遠距離外送形式的大型風電場成為我國風電消納形式的必然選擇之一。近年來大型風電場在我國得到了高速發(fā)展，其相關(guān)學術(shù)研究及工程實踐也走在世界前列。然而在風電實現(xiàn)跨越式發(fā)展

2、的同時，近年來頻繁發(fā)生的多次風電連鎖脫網(wǎng)事件暴露了大型風電場并網(wǎng)穩(wěn)定性與故障抵御能力方面的諸多問題，引發(fā)了國內(nèi)相關(guān)政府機構(gòu)、工業(yè)界及學術(shù)界對如何提高風電場故障穿越能力的廣泛關(guān)注及深刻思考，眾多專家及學者也針對不同種類的風電機組提出了多種改進控制手段，以增強單機故障穿越能力的方式間接改善風電場對故障的抵御能力。但總體而言，這些手段多側(cè)重于風電機組本身，為提升風電場的故障穿越能力，風電場整體的故障全局特性及其關(guān)鍵元件繼電保護性能方面尚有較大

3、可供挖掘及改善的余地。事實上，如果能在改進單機故障穿越能力的過程中計及風電場全局特性，并尋找合理的手段提高風電場內(nèi)外關(guān)鍵區(qū)域保護的“四性”，對改善風電場的整體故障穿越能力、提高風電并網(wǎng)穩(wěn)定性及可靠性有著至關(guān)重要的作用。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴風電場低壓區(qū)域雙饋風機撬棒投切策略方面：對比現(xiàn)有兩種常見的雙饋風機撬棒保護投切策略異同及各自優(yōu)缺點，借助徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對撬棒投入與切除過程轉(zhuǎn)子過電流的預測結(jié)果，提出了一種能夠綜合考慮對

4、風機自身安全性以及提升風電場無功/電壓水平的自適應撬棒投切策略，使得投入撬棒的雙饋風機能夠在保障自身轉(zhuǎn)子側(cè)變流器安全性的前提下盡早安全切除撬棒，為低電壓期間的風電場提供無功支撐，最大限度避免場內(nèi)無功資源的無謂損失。⑵風電場中壓區(qū)域相間短路電流保護選擇性提升方面：推導并仿真研究了單一風電機組低電壓期間定子電流的時頻域特征，進而針對保護能夠感受到的工頻交流分量，深入研究了風機側(cè)及網(wǎng)側(cè)不同參數(shù)條件下風電集群饋出電流與集電線路電流保護的交互影響

5、，并指出保護可能存在的誤動風險；為應對這種風險，在傳統(tǒng)電流保護中引入了正序電流突變量判據(jù)，提出了具有良好選擇性的風電場集電線路電流保護新原理。⑶風電場中壓區(qū)域分區(qū)策略及單相接地故障快速在線定位方面：提出了新一代風電場中壓集電線路區(qū)域的優(yōu)化分區(qū)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)單相故障場景下各線路（段）首端故障相電流幅值呈現(xiàn)出的一般性規(guī)律，提出了基于優(yōu)化分區(qū)結(jié)構(gòu)及相電流有效能量循跡法的中壓集電線路單相故障在線定位原理，使風電場能夠一步到位地對中壓區(qū)域的單相故障

6、進行快速一次性選線/定位，適應架空線-電纜混聯(lián)投運的實際工況且不依賴于難以在架空線路獲取的零序電流；最后通過與傳統(tǒng)配電網(wǎng)中常用定位方法的對比研究說明了采用所提出原理解決風電場單相故障問題的必要性。⑷風電場外送高壓聯(lián)絡(luò)線單相高阻故障快速切除方面：提出一種具備完整高阻接地故障識別能力的和阻抗繼電器的改進形式；將上述繼電器與傳統(tǒng)距離縱聯(lián)保護整合，形成一套風電場外送高壓聯(lián)絡(luò)線全線無死區(qū)的單元式保護解決方案，并利用理論及仿真手段驗證了其抗多種形式