發(fā)布時間：2020-11-16 23:33

　　 雙饋風力發(fā)電機(Doubly Fed Induction Generator,DFIG)是目前風力發(fā)電的主流機型。受并網(wǎng)方式及控制策略影響,故障后DFIG表現(xiàn)出與同步發(fā)電機截然不同的故障特征,這使得DFIG大規(guī)模接入電網(wǎng)后,電網(wǎng)的故障特征發(fā)生顯著變化,以同步發(fā)電機故障特征為基礎的傳統(tǒng)繼電保護原理將受到嚴峻挑戰(zhàn)。在含DFIG電網(wǎng)中,傳統(tǒng)繼電保護的性能顯著下降,而目前尚無針對DFIG的繼電保護原理,因此亟需改進和研發(fā)適用于DFIG電網(wǎng)的繼電保護。本文以此為研究內(nèi)容,對含DFIG電網(wǎng)中基于故障分量的繼電保護相關理論和技術(shù)問題開展了深入研究。作為一種典型的故障分量保護,負序方向保護被廣泛應用于輸電線路縱聯(lián)保護。傳統(tǒng)負序方向保護的理論基礎是保護安裝處背側(cè)系統(tǒng)的負序等值阻抗恒定,而DFIG接入使得電源的負序等值阻抗不再固定,導致傳統(tǒng)負序方向保護在DFIG電網(wǎng)中的性能顯著下降。為此,本文提出一種負序方向保護的改進方案。首先建立了用于負序等值阻抗計算的DFIG數(shù)學模型;進而推導了DFIG負序等值阻抗的基本特征,特別是其相角變化的規(guī)律;在此基礎上提出一種負序方向保護的改進方案,并通過數(shù)字仿真驗證了所提改進負序方向保護的有效性。理論分析和仿真結(jié)果表明,改進負序方向保護具有靈敏度高、可靠性高和自適應DFIG運行狀態(tài)等優(yōu)點,性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)負序方向保護。含DFIG電網(wǎng)中短路電流具有頻偏和諧波含量高的故障特征,這使得傳統(tǒng)基于工頻量的縱聯(lián)保護原理性能顯著降低。為了解決這一問題,本文提出了一種基于時域特征的保護新思路:結(jié)合故障分量思想,利用故障后電流波形與故障前電流波形的相似程度構(gòu)成時域縱聯(lián)保護新原理。首先分析了故障暫態(tài)電流波形特點,驗證了DFIG與同步發(fā)電機提供的故障暫態(tài)電流波形與各自故障前電流波形的相似程度確實存在明顯差異;進而利用Hausdorff距離表征出上述差異,構(gòu)造出了基于全時域特征的保護新原理,并設計出了實用化的縱聯(lián)保護動作判據(jù)。針對時域保護算法受個別異常數(shù)據(jù)影響嚴重的缺陷,提出了一種新的異常數(shù)據(jù)識別方法,進一步提高了抗干擾能力。通過對新原理和新判據(jù)的理論分析和仿真驗證表明,所提時域縱聯(lián)保護新原理能夠準確、可靠地識別各種區(qū)內(nèi)、外故障。最后,總結(jié)了本文的主要工作,并對進一步的研究工作進行了展望。
【學位單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM315
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 論文研究的背景和意義
    1.2 含DFIG電網(wǎng)的故障分量繼電保護研究現(xiàn)狀
        1.2.1 DFIG故障特性研究
        1.2.2 DFIG故障分量保護研究
        1.2.3 時域保護原理研究
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第二章 適用于DFIG送出線路的改進負序方向保護
    2.1 DFIG數(shù)學模型推導
        2.1.1 DFIG結(jié)構(gòu)及控制策略
        2.1.2 DFIG基本數(shù)學模型
        2.1.3 計及LVRT影響的DFIG數(shù)學模型
    2.2 DFIG負序等值阻抗研究
        2.2.1 傳統(tǒng)負序方向保護理論基礎
        2.2.2 RSC控制下的DFIG負序等值阻抗及相角特征分析
        2.2.3 撬棒投入時的DFIG負序等值阻抗及相角特征分析
        2.2.4 DFIG負序等值阻抗相角特征總結(jié)
    2.3 負序方向保護改進方案
        2.3.1 基本思路
        2.3.2 動作判據(jù)及流程
        2.3.3 算例及分析
    2.4 仿真驗證
        2.4.1 負序等值阻抗解析式驗證
        2.4.2 不同故障下改進負序方向元件仿真驗證
    2.5 本章小結(jié)
第三章 利用時域特征的縱聯(lián)保護新原理
    3.1 時域特征分析
        3.1.1 故障暫態(tài)電流分析
        3.1.2 利用歸一化方法提取故障差異
    3.2 基于Hausdorff距離算法的時域表征方法
    3.3 基于時域特征的縱聯(lián)保護
        3.3.1 基本原理及保護判據(jù)
        3.3.2 保護實現(xiàn)
        3.3.3 閾值整定原則
        3.3.4 抗干擾措施
    3.4 仿真驗證
        3.4.1 Hausdorff距離算法性能驗證
        3.4.2 原理性驗證
    3.5 本章小結(jié)
第四章 在PSCAD中實現(xiàn)所提保護方案的工程化方法
    4.1 基于PSCAD的保護方案實現(xiàn)方法
    4.2 實現(xiàn)本文所提保護方案的具體步驟
    4.3 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 主要工作總結(jié)
    5.2 待進一步的工作展望
參考文獻
致謝
附錄

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本文編號：2886791