本文關(guān)鍵詞：雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)故障特性及保護(hù)策略研究

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【摘要】：隨著雙饋風(fēng)電機(jī)組(doubly-fed induction generator, DFIG)大規(guī)模接入電網(wǎng),其故障暫態(tài)特性與傳統(tǒng)同步機(jī)不同,對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行產(chǎn)生一定的威脅,因此,有必要深入研究DFIG故障機(jī)理及對(duì)保護(hù)造成的影響。本文在研究DFIG數(shù)學(xué)模型和發(fā)電特性基礎(chǔ)上,提出考慮撬棒保護(hù)(Crowbar)未接入的DFIG短路特性計(jì)算方法和Crowbar接入后的DFIG磁鏈暫態(tài)特性及短路電流計(jì)算方法,推導(dǎo)出電網(wǎng)故障下的定轉(zhuǎn)子短路電流表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上,通過分析風(fēng)電場(chǎng)故障特性對(duì)集電線路繼電保護(hù)的影響,提出新型自適應(yīng)距離保護(hù)方案,并搭建仿真模型進(jìn)行驗(yàn)證。針對(duì)Crowbar尚未動(dòng)作的情況,本文提出一種綜合考慮網(wǎng)側(cè)變流器和轉(zhuǎn)子側(cè)變流器暫態(tài)調(diào)控的DFIG短路電流特性研究方法。首先,建立考慮轉(zhuǎn)子變流器的DFIG故障等值網(wǎng)絡(luò),在此基礎(chǔ)上,計(jì)及直流母線電壓波動(dòng)情況,定量描述短路過程中網(wǎng)側(cè)變流器雙環(huán)暫態(tài)調(diào)控過程,據(jù)此揭示定子短路電流二倍頻諧波分量的產(chǎn)生機(jī)理,從而得到定轉(zhuǎn)子全電流表達(dá)式。然后,基于電網(wǎng)對(duì)稱故障下DFIG的定子外特性,對(duì)DFIG三相對(duì)稱故障分析模型進(jìn)行了研究。最后,仿真結(jié)果驗(yàn)證了所推導(dǎo)表達(dá)式和相關(guān)理論的正確性。針對(duì)Crowbar動(dòng)作的情況,本文提出一種精確計(jì)算Crowbar接入后的DFIG暫態(tài)磁鏈和短路電流計(jì)算方法。首先,建立計(jì)及Crowbar接入的DFIG正負(fù)序等值網(wǎng)絡(luò),并利用空間矢量法和坐標(biāo)變換,獲取幾乎無近似條件的定轉(zhuǎn)子磁鏈解析式,然后通過理論計(jì)算分析磁鏈特征根隨Crowbar阻值的變化規(guī)律,以及磁鏈幅值和相位隨電機(jī)轉(zhuǎn)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(chǔ)上,進(jìn)一步推導(dǎo)電網(wǎng)對(duì)稱短路和不對(duì)稱短路情況下的定子短路電流表達(dá)式。最后,時(shí)域仿真結(jié)果驗(yàn)證了所推導(dǎo)表達(dá)式是正確、有效的。基于DFIG的故障特性,分析其對(duì)集電線路繼電保護(hù)的影響及現(xiàn)有集電線路保護(hù)配置存在的問題,本文提出風(fēng)電場(chǎng)集電線路新型自適應(yīng)距離保護(hù)方案。首先,根據(jù)系統(tǒng)中電壓與電流的幾何分布特性,建立保護(hù)安裝處與故障點(diǎn)間的電壓降落方程,并求解自適應(yīng)整定系數(shù),然后利用故障電流和測(cè)量電流間的相位關(guān)系,確定故障點(diǎn)位置,并通過故障點(diǎn)和整定點(diǎn)的關(guān)系,最后構(gòu)建了自適應(yīng)距離保護(hù)新判據(jù)。風(fēng)電場(chǎng)仿真結(jié)果表明該方法可在線自適應(yīng)修正距離保護(hù)整定值,具備很強(qiáng)的抗過渡電阻能力,且構(gòu)成簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：雙饋風(fēng)電機(jī)組 網(wǎng)側(cè)變流器 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器 Crowbar電路 繼電保護(hù)
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 課題背景及研究意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 未考慮Crowbar接入的DFIG并網(wǎng)系統(tǒng)故障特性研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 考慮Crowbar接入的DFIG低電壓穿越故障特性研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)接入的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 論文主要工作15-16
• 第2章 未考慮Crowbar接入的DFIG短路特性研究16-34
• 2.1 引言16
• 2.2 考慮變流器暫態(tài)調(diào)節(jié)的DFIG短路電流計(jì)算16-26
• 2.2.1 DFIG并網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型16-17
• 2.2.2 考慮轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制的DFIG故障等值網(wǎng)絡(luò)17-20
• 2.2.3 直流母線電壓波動(dòng)特性分析20-21
• 2.2.4 網(wǎng)側(cè)變流器短路控制過程分析21-24
• 2.2.5 定子短路電流二倍頻分量解析式推導(dǎo)24-25
• 2.2.6 DFIG短路全電流公式25-26
• 2.3 DFIG三相短路故障分析模型26-28
• 2.3.1 初始短路電流分析26
• 2.3.2 故障暫態(tài)電流分析26-27
• 2.3.3 故障穩(wěn)態(tài)電流分析27-28
• 2.4 仿真驗(yàn)證28-33
• 2.4.1 短路電流驗(yàn)證28-29
• 2.4.2 直流母線電壓波動(dòng)特性仿真29-30
• 2.4.3 定子短路電流二倍頻諧波分量仿真30-31
• 2.4.4 DFIG故障分析模型驗(yàn)證31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 考慮Crowbar接入的DFIG短路特性研究34-51
• 3.1 引言34
• 3.2 電網(wǎng)對(duì)稱故障時(shí)的定子短路電流分析34-39
• 3.2.1 Crowbar接入后的DFIG數(shù)學(xué)模型34-35
• 3.2.2 定轉(zhuǎn)子磁鏈響應(yīng)35-36
• 3.2.3 定轉(zhuǎn)子磁鏈分析36-38
• 3.2.4 電網(wǎng)對(duì)稱故障時(shí)的定子短路電流推導(dǎo)38-39
• 3.3 電網(wǎng)不對(duì)稱故障時(shí)的定子短路電流分析39-43
• 3.3.1 Crowbar接入后的DFIG負(fù)序數(shù)學(xué)模型39
• 3.3.2 負(fù)序磁鏈響應(yīng)39-41
• 3.3.3 負(fù)序磁鏈分析41-42
• 3.3.4 電網(wǎng)不對(duì)稱故障時(shí)的定子短路電流推導(dǎo)42-43
• 3.4 仿真驗(yàn)證43-50
• 3.4.1 電網(wǎng)對(duì)稱故障時(shí)的定子短路電流驗(yàn)證43-44
• 3.4.2 電網(wǎng)不對(duì)稱故障時(shí)的定子短路電流驗(yàn)證44-45
• 3.4.3 Crowbar阻值對(duì)定子短路電流的影響分析45-47
• 3.4.4 故障前電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)定子短路電流的影響分析47-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第4章 風(fēng)電場(chǎng)故障特性及保護(hù)策略研究51-67
• 4.1 引言51
• 4.2 風(fēng)電場(chǎng)主接線及集電線路保護(hù)相關(guān)問題簡(jiǎn)介51-53
• 4.2.1 風(fēng)電場(chǎng)主接線簡(jiǎn)介51-52
• 4.2.2 風(fēng)電場(chǎng)故障電流特性對(duì)集電線路保護(hù)的影響52
• 4.2.3 電場(chǎng)集電線路配置存在的問題52-53
• 4.3 風(fēng)電場(chǎng)集電線路新型自適應(yīng)距離保護(hù)方案53-56
• 4.3.1 自適應(yīng)距離保護(hù)構(gòu)成53-55
• 4.3.2 偏移角ψ的計(jì)算方法55-56
• 4.3.3 動(dòng)作特性分析56
• 4.4 仿真驗(yàn)證56-65
• 4.4.1 仿真系統(tǒng)簡(jiǎn)介56-57
• 4.4.2 不同過渡電阻57-59
• 4.4.3 不同故障位置59-61
• 4.4.4 相鄰線路故障61-63
• 4.4.5 不同集電線路長(zhǎng)度63-64
• 4.4.6 與傳統(tǒng)距離保護(hù)對(duì)比分析64-65
• 4.5 本章小結(jié)65-67
• 第5章 結(jié)論與展望67-69
• 5.1 結(jié)論67-68
• 5.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果73-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研工作74-75
• 致謝75

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2 林s，

本文編號(hào)：696376