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《天津大学》 2016年
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风电场送出线路故障暂态分析及保护方案研究

王欣  
【摘要】:随着全球经济的快速发展,能源短缺、环境污染问题日益严重。风能作为一种清洁的可再生能源,具有分布广泛、无污染、蕴藏量丰富等特点。双馈风力发电机作为目前最为广泛应用的风力发电机组,其故障暂态特征与同步发电机有明显的不同。我国风电场送出线路的电压等级在110kV及以上,而且风电场的并网方式多为大规模、集中式,因此有必要研究风电场接入情况下对高压输电线路继电保护的影响。本文研究了双馈风力发电机变速恒频运行的基本原理、等值电路以及功率传输关系,阐述了坐标变换的机理和同步旋转坐标系下双馈风机的数学模型。在此基础上,对转子侧变流器和网侧变流器的矢量控制策略进行了深入研究,为风电场故障暂态特征的分析奠定了基础。根据空间矢量形式的双馈风机数学模型,推导出对称和不对称故障情况下双馈风电机组的短路电流表达式,分析稳态短路电流特性的影响因素。从分析风电场送出线路继电保护的需要出发,提出一种电压源-阻抗形式的双馈风机等效模型。根据我国某实际风电场拓扑结构,搭建了基于双馈风电机组的风电场仿真模型,研究并仿真验证了大规模风电场在送出线路故障情况下的故障暂态特征。针对双馈风力发电机在故障前后内电势的变化,对风电场送出线路基于叠加原理的工频变化量距离保护和序分量方向元件的动作性能进行了分析。在此基础上,对风电场送出线路的保护性能进行分析,提出了适用于风电场接入的送出线路保护方案。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TM614

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