【摘要】：風(fēng)能以其清潔性、可再生性以及豐富的儲量而得到了優(yōu)先發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電機是以隨機的和不可控的自然風(fēng)為原動力的,這將造成風(fēng)力發(fā)電具有不穩(wěn)定性。當(dāng)數(shù)量較多、容量較大的雙饋風(fēng)電機組匯集而成的大容量風(fēng)電場并入系統(tǒng)時,必然會對送出系統(tǒng)的繼電保護造成一定的影響。因此,研究大容量雙饋風(fēng)電場送出系統(tǒng)的繼電保護性能很有必要。首先,建立了雙饋風(fēng)力發(fā)電機及其控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,研究了低電壓穿越特性及轉(zhuǎn)子Crowbar保護電路的接線形式,再利用MATLAB/Simulink仿真軟件搭建了雙饋風(fēng)電場送出系統(tǒng)仿真模型,通過分析風(fēng)電場送出線路的各種短路故障及其故障電流,驗證了雙饋風(fēng)電場故障電流具有頻率偏移特性與弱饋特性。其次,研究了大容量雙饋風(fēng)電場送出線路故障選相元件的改進方法。由于雙饋風(fēng)電場送出線路短路電流具有頻偏特性與弱饋特性,導(dǎo)致送出線路故障選相元件可能選相失敗。為了消除頻偏特性與弱饋特性的影響,采用經(jīng)相模變換后的模故障分量結(jié)合形態(tài)譜分析的新方法進行故障選相。仿真結(jié)果表明,所提出的模故障分量結(jié)合形態(tài)譜進行雙饋風(fēng)場送出線路故障識別的方法是可行有效的。最后,研究了大容量雙饋風(fēng)電場送出線路電流差動保護的改進方法。在送出線路發(fā)生故障的情況下,傳統(tǒng)傅里葉工頻算法不能準(zhǔn)確地提取故障電流工頻分量,有可能導(dǎo)致電流差動保護元件的靈敏度降低,甚至不正確動作,為此提出了基于ESPRIT算法的電流差動保護改進方法。運用MATLAB/Simulink仿真驗證了 ESPRIT算法能夠準(zhǔn)確地提取出兩側(cè)基波故障分量電流,使電流差動保護能夠準(zhǔn)確動作,同時將ESPRIT算法與Prony算法進行比較,結(jié)果表明ESPRIT算法具有更高的信號提取精度。
[Abstract]:Wind energy has been given priority because of its cleanliness, reproducibility and abundant reserves. The wind turbine is driven by random and uncontrollable natural wind, which will lead to the instability of wind power generation. When a large number of doubly-fed wind turbines with large capacity are incorporated into the system, the relay protection of the delivery system will be affected to a certain extent. Therefore, it is necessary to study the relay protection performance of a large-capacity doubly-fed wind farm. Firstly, the mathematical model of the doubly-fed wind turbine and its control system is established, and the low-voltage traversing characteristic and the connection form of the rotor Crowbar protection circuit are studied. Then the simulation model of the doubly-fed wind farm output system is built by using MATLAB / Simulink simulation software. By analyzing all kinds of short circuit faults and their fault currents of wind farm, it is proved that the fault current of doubly-fed wind farm has the characteristics of frequency offset and weak feedback. Secondly, the improved method of fault phase selection for large capacity doubly-fed wind farm is studied. Due to the characteristics of frequency offset and weak feed, the fault phase selector may fail to select the phase in a doubly-fed wind farm. In order to eliminate the influence of frequency offset and weak feed characteristics, a new method of fault phase selection based on the mode fault component after phase mode transformation and morphological spectrum analysis is proposed. The simulation results show that the proposed fault identification method based on the mode fault component and the morphological spectrum is feasible and effective. Finally, the improved method of current differential protection for large capacity doubly-fed wind farm is studied. In the case of fault of the transmission line, the traditional Fourier power frequency algorithm can not accurately extract the power frequency component of the fault current, which may lead to the reduction of sensitivity of the current differential protection element, and even the incorrect operation. An improved method of current differential protection based on Esprit algorithm is proposed. The simulation results of MATLAB / Simulink show that Esprit algorithm can extract the fault current accurately and make the current differential protection work accurately. At the same time, the Esprit algorithm is compared with the Prony algorithm. The results show that Esprit algorithm has higher precision of signal extraction.
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM614;TM773

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本文編號：2119409