高毛毛
三峡新能源绥德发电有限公司 陕西省榆林市 718002
摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，风电场建设越来越多。本文针对变电站集中接入的风电场概况，结合电网结构采用平均分配法给出风电场集中接入的谐波电流允许值以及其他各项电能质量指标限值，根据电能质量指标测试数据判定风电场集中接入的区域电网电能质量符合标准要求，分析测试期间功率波动对电压、频率的影响，主要特征次谐波电压与谐波电流之间的相关性，工况切换时对电压闪变的影响，并提出测试建议。
关键词：电流保护；故障特性；保护整定；风力发电机
引言
风电场集中接入电网后，由于其复杂的短路电流特性和剧烈变化的运行方式，会影响传统电流保护性能：发生故障时，风机提供的短路电流包含特殊的暂态分量和序分量；双馈型风机的撬棒保护动作时，风厂内部的运行方式和短路电流分布会产生较大的变化。针对这些问题，传统的电流保护整定需要做出相应的改进从而满足应用要求。
1DFIG短路电流特性
考虑撬棒电路动作的DFIG短路计算模型在发生近区严重故障时，撬棒保护动作。在实际短路计算中，主要关心的则是基频分量。当发生故障时，文献推导出了撬棒保护动作后DFIG故障相电流正、负序分量等效计算模撬棒保护动作瞬间，DFIG对于电网而言由发电机变为电动机，即由故障前的产生电流成为故障后的吸收电流。对电流保护而言，它改变了电流流向，有可能会引起电流保护的工作异常。型。
1.2计及励磁调节特性的DFIG短路计算模型
远区非严重故障情况下，双馈型风机的转子绕组仍由变频器进行励磁。此时双馈型风机定子绕组故障电流特性与传统同步发电机的故障电流特性相比存在较大的区别。通过研究双馈风电机组定子电力的故障特性，指出定子绕组故障电流中只有衰减直流分量和强制基频分量，而不含衰减的基频分量。强制基频分量的大小则由电网电压跌落深度和低电压穿越运行期间所采用的控制策略共同决定。目前，DFIG在电网故障条件下的低电压穿越策略包括多种，主要有平衡DFIG总输出电流的控制策略，恒定的DFIG电磁转矩的控制策略，恒定的DFIG系统输出有功功率的控制策略，恒定的DFIG发电系统无功功率的控制策略。本文中，将采用平衡的DFIG总输出电流控制策略来建立其短路计算模型。当双馈型风机撬棒保护没有动作时，在这一控制策略下，双馈型风机等效为受控电流源模型，仅向外部提供正序电流。
2原有集电线电流保护整定方法调整策略
2.1距离保护的适应性问题
用距离保护测量的阻抗表示为Zm，并定义它为测量电压Um与保护系统测量的电流Im之间的比率。根据测量结果所得的阻抗Zm的幅度和相位的差异，在多种条件严重糟糕下可以帮助确定电力系统是否存有大的故障问题或该区域是否会发生重大故障。因此外部复合阻抗表面的工作表面上的阻抗继电器的形状可以呈现各种几何形状。其中方和圆周的运动功能是最常见的。如果测量的阻抗Zm处于环路中，则保护效果是停用在电路外部的保护。Zm1是当在区域外部的阻抗范围之外发生误差时测量的阻抗。一旦保护装置不工作。那么Zm2是在阻抗范围内的区域中发生误差时测量的阻抗，并且效果受到保护。Zm3表示该线路未切换成功。如果距离很长，则会发生错误，该阻抗位于第三象限，并且测得的阻抗不在环路中，因此保护功能不起作用，那么就会产生重大影响。在具有相同电压和频率的电力系统中，通过傅立叶算法获得的电压和电流的相位固定在功率的相关频率上。
在最后的转换中，测量的阻抗快速收敛到特定值，而在相对大的过渡风力涡轮机中，电压和电流具有其他频率的一定特性。该功能将引起阻抗波动的幅度。如果在区域外发生错误，阻抗的保护功能可能无法正常工作。
2.2原有电流保护整定方法存在的主要问题和调整策略
原有电流保护整定的关键在于正确计算集电线末端最小短路电流Imin-end。原有整定方法中，将所有风机退出运行，只考虑系统提供的短路电流。这一整定方法最大的问题在于没有考虑双馈型风机撬棒保护动作所导致的分流作用。在双馈型机组的撬棒保护不动作时，风机为有源支路，故可采用原有整定方法来计算Imin-end。但当发生近区短路故障时，可能导致风电机组撬棒保护动作，此时双馈型风电机组励磁回路经撬棒电阻短接，失去励磁，其等值电路类似为异步电动机，会对系统的短路电流有分流作用，从而导致流过待整定集电线上的短路电流减小。根据以上分析，为了正确计算Imin-end，调整后的计算条件应该是：集电线末端ｆ处发生两相短路；系统最小运行方式；其他集电线上的双馈型风电机组全部投入运行，并且撬棒保护动作。
2.3过渡阻抗对风电场短路电压电流的影响
在风力发电机发生故障的情况下，短路点处的电压和电流由于在故障发生之前的其他操作条件而具有其一定的特性。在该问题中，嵌套率用于分析电流的电压差和频率大小，但不再分析过渡阻抗的影响。因此在本文中，我们分析并使用简化的电网，以便于分析风力涡轮机输出线的电压和短路电流的特性。当网格为1.0时，电网位于电网一侧，当公园作为一个人时，它位于风电场综合体的一侧。等式公式表示当保护仪安装在风力涡轮机一侧时，另一侧的频率分量为Rg和ZW，这两个变量影响了电流的主要频率分量。该等式表明电压分量主要基于电流网络的频率。
3适用于双馈风电场集电线的电流保护整定新方案
1）撬棒保护对双馈风电场机组故障电流有重要影响，传统同步发电机的次暂态电势串接次暂态阻抗模型已不适用，需要建立考虑撬棒保护动作的DFIG模型和计及励磁调节特性影响的DFIG模型；2）适用双馈风电场集电线电流保护与传统电流保护整定原则有较大区别：与系统的运行方式和风场内部的运行方式等因素有关。系统运行方式的选择要考虑系统强弱和风场容量等因素的影响，待整定集电线上其他并联的双馈型风机的撬棒保护应设定为动作状态，其他集电线上的风机应全部投入运行。3）仿真结果证明了调整后的集电线电流保护整定方法的正确性。调整后的整定方法提高了风电场继电保护性能，对电网和风电场的安全稳定运行有较大帮助。
结语
综上所述，双馈风电机组复杂的故障电流特性对风电场集电线电流保护有重要影响，将严重影响风电场和电网的安全稳定运行。在这项工作中，在安装保护装置期间，电压和电流的有关特性与包含风能的电气系统网络不一致的问题，并且风电网络通过现有的距离保护进行建模分析频率的差异，给我们的使用带来一定的适应性。双馈风电机组复杂的故障电流特性对风电场集电线电流保护有重要影响，将严重影响风电场和电网的安全稳定运行。
参考文献
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