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《华中科技大学》 2010年
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变速恒频风力发电系统故障特性与保护技术研究

撖奥洋  
【摘要】:随着我国能源短缺、能源安全以及节能减排等方面的问题日益突出,以风能为代表的可再生能源利用已成为重要的发展战略之一。风电场的大规模并网将给电力系统在规划设计、调度运行、保护控制等方面带来许多新的问题。尤其是当高渗透率接入时,对配电网的故障特性、保护构建模式带来了深刻的影响,从而使传统的故障检测和保护模式难以满足电网安全运行要求,已成为制约风能大规模高效利用的重要技术屏障。在此背景下,论文对变速恒频风力发电系统及所接配电网复杂故障特性进行了研究,并提出相关保护的构建方案,实现原理等。本文是针对含有高渗透率风电场的配电网安全运行的一项基础性工作,对我国新能源的高效利用具有重要的理论意义和实用价值。 结合我国新能源大规模利用、智能化电网研究所取得的成果,论文首先概括了风电行业的发展现状,指出在风机制造、风场运行和风能消纳等方面存在的问题。随后分析了以风电场为典型的分布式电源(DG)接入大电网后,对电网安全稳定运行造成的影响,提出需要开展的研究课题。特别就DG接入配电网后,继电保护面临的主要问题和目前的研究进展进行了综述分析。 在变速恒频风电场的控制和低压穿越方面,研究了双馈式发电机的稳态、暂态运行机理,并建立较为完备的可用于故障暂态分析的仿真模型。重点就其转子侧功率解耦控制机理及风速变化下的小扰动下转子逆变器的调节过程进行了分析并进行了仿真;对风电机组低电压穿越问题,深入研究了机组在外部电网故障时,导致机组转子回路产生过流、过压的机理,及目前多种提升双馈风电机组低压穿越运行能力的控制和保护技术。在此基础上,建立了主动crowbar保护的仿真模型,并考虑了其中释能电阻大小的选取,启动值的整定原则等因素,对风机低压运行范围和外部故障特征的影响进行了分析讨论和仿真验证。 在双馈式风电场的故障特性的研究方面,首先针对变速恒频机组转子侧交流励磁的特点,理论分析了电网发生故障时定子短路电流呈现的“多态”故障特征,论述了故障点距离、crowbar保护动作门槛值以及励磁逆变器控制系数等因素对双馈电机短路电流特性的影响,并给出了各种条件下的故障电流仿真波形。最后从继电保护的角度分析了双馈电机故障电流对保护性能的影响,提出在为风电场构建保护时应注意的关键问题。 以构建双馈风力发电系统并网处的保护为研究目标,从提高双馈电机故障穿越能力的角度出发,提出了一套适合于双馈电机“多态”故障电流特征的新型复合式电流-电压保护方案。通过对传统电流保护的改进和构建低故障穿越运行特性的电压保护,使其能够满足风场联络线上故障的可靠切除及配电系统内故障时风电场的低压穿越运行,对实现含双馈风电机组的电网稳定及故障后的快速恢复具有重要意义。 为防止由于风电接入引起电网保护误动和非同期合闸,进一步增加风电系统的低压穿越能力,对电网侧馈线保护及重合闸提出了多种改进措施。为防止风电场接入后可能引起的馈线保护反向故障误动,提出了以校验所接入的风电场的最大短路电流水平为主,增设功率方向元件为辅的应对策略。从防止非同期合闸的角度,提出了重合闸与风电场并网处保护的配合原则以及实现该原则的两种技术方案。最后通过仿真计算验证了所提出的技术措施的有效性。 针对DG的高渗透率接入,传统电流保护存在重新调整动作值和时限配合关系,整定工作复杂困难这一问题。构建了一种利用广域信息进行故障定位的保护系统。详细介绍了此保护系统的结构和功能划分,重点论述了保护系统的核心-基于广域信息的故障定位算法。算例结果表明,基于广域信息的保护系统能够在高渗透DG接入配电网时,实现故障元件的可靠识别与切除,保证电网的安全稳定运行。 最后,总结了论文的主要研究工作,并阐述了有待进一步研究的主要问题。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM614

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 欧阳金鑫;变速恒频风电机组并网故障机理与分析模型研究[D];重庆大学;2012年
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1 梁明辉;微网故障特性分析和保护原理研究[D];华中科技大学;2011年
2 赵军;10kV长线路系统通用降损方法与节能技术研究[D];华北电力大学;2013年
3 卜凡坤;大型风电场联络线保护的分析及改进[D];华北电力大学;2013年
4 范娟;风电场集电系统接地方式及相关保护策略研究[D];华北电力大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 张昊;朱守真;张伟燕;郑竞宏;胡滨;;分布式电源并网运行接地方案的研究[J];沈阳工程学院学报(自然科学版);2006年03期
2 强益民;电力市场中的交易模式和交易管理[J];西北电力技术;2003年03期
3 陈树勇,戴慧珠,白晓民,周孝信;风电场的发电可靠性模型及其应用[J];中国电机工程学报;2000年03期
4 刘皓明,朱浩骏,严正,戚庆茹,李扬,蔡泽祥,倪以信;含统一潮流控制器装置的电力系统动态混合仿真接口算法研究[J];中国电机工程学报;2005年16期
5 胡骅;吴汕;夏翔;甘德强;;考虑电压调整约束的多个分布式电源准入功率计算[J];中国电机工程学报;2006年19期
6 杨丽徙;王金风;陈根永;王家耀;;基于元胞自动机理论的电力负荷空间分布预测[J];中国电机工程学报;2007年04期
7 裴玮;盛鹍;孔力;齐智平;;分布式电源对配网供电电压质量的影响与改善[J];中国电机工程学报;2008年13期
8 罗鑫;张粒子;李才华;;可再生能源电力市场模式研究[J];中国电力;2006年09期
9 朱敏;;国际典型电力市场模式比较及对我国的启示[J];中国经贸导刊;2009年07期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 潘文霞;大型风电场电压稳定性分析与控制研究[D];河海大学;2004年
2 迟永宁;大型风电场接入电网的稳定性问题研究[D];中国电力科学研究院;2006年
3 卢芸;短期电力负荷预测关键问题与方法的研究[D];沈阳工业大学;2007年
4 叶彬;混合智能建模技术及其在短期负荷预测中的应用研究[D];浙江大学;2006年
5 丁磊;多微网配电系统的分层孤岛运行及保护控制[D];山东大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 孙英云;基于数据挖掘的短期负荷预测研究[D];清华大学;2004年
2 郄伟;电力市场交易模式的比较研究[D];华北电力大学(北京);2006年
3 张立军;风电场建模及电源扩展规划研究[D];合肥工业大学;2006年
4 马明;分布式电源对配电网网损影响及配置的研究[D];南京理工大学;2007年
5 高秀航;分布式发电配电网动态无功补偿装置控制策略的研究[D];天津大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 廖其龙,刘欢;电力系统电压崩溃机理问题的研究现状与评述[J];攀枝花学院学报;2004年04期
2 陈启苗;孙文凯;李传海;赵福全;;永磁同步电机的弱磁控制策略研究[J];汽车电器;2011年10期
3 张志强;肖湘宁;;串联补偿线路SSR分析研究[J];青海电力;2009年03期
4 张琦雪,王祥珩,毕大强;大型同步发电机单相接地故障的暂态多回路分析——实验验证[J];清华大学学报(自然科学版);2003年09期
5 栾小明;徐向东;;用于电力系统仿真的联合循环电站动态模型[J];清华大学学报(自然科学版);2006年05期
6 王善铭;王荀;王祥珩;;同步发电机整流系统的建模[J];清华大学学报(自然科学版);2006年07期
7 吴超;陆超;韩英铎;吴小辰;柳勇军;;基于广域测量类噪声信号的节点间振荡相位辨识[J];清华大学学报(自然科学版);2010年10期
8 谢小荣;张晓晋;张远取;;基于励磁注入激励法测试并辨识机组扭振模态参数[J];清华大学学报(自然科学版);2010年11期
9 王义红;张雪敏;孙玉娇;梅生伟;;含感应电动机的独立电力系统暂态电压分析[J];清华大学学报(自然科学版);2011年01期
10 张宝群;张伯明;吴文传;;定子磁链暂态对双馈感应电机接入系统小干扰稳定的影响[J];清华大学学报(自然科学版);2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 缪江豫;邢瑞鹏;;我国高原地区风力发电研究[A];2011建筑工程电气技术文集[C];2011年
2 卢子广;谭峙;;采用异步发电机和PWM整流器的42伏汽车发电系统的一种电压控制策略及分析模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 卢子广;纵葵花;;采用爪极同步发电机和PWM整流器的汽车发电系统的高性能控制设计[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 孙妙平;年晓红;;关联电力大系统的非线性分散控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 徐长波;王荣蓉;李春文;;自适应模糊控制在三相三线有源电力滤波器中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 罗铭;刘振兴;周恒;张雪;高放英;;变频电源笼型异步电机断条故障诊断仿真研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 周雪松;李超;马幼捷;李季;于阳;;自抗扰控制技术在变速恒频双馈风力发电系统中的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 ;On the Topological Characteristics of Power Grids with Distributed Generation[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 ;The Sliding Mode Control Method of Grid-Connected Inverter Applied to Three-Phase Intermittent Power Supply[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 ;The Application Study of Multi-level Inverter in the PVMS[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王敏;分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响[D];合肥工业大学;2010年
2 刘杨华;SOFC固体氧化物燃料电池分布式发电系统仿真及其潮流计算[D];湖南大学;2010年
3 钱军;考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究[D];湖南大学;2010年
4 邵宗凯;无刷双馈电机建模及智能控制策略研究[D];华中科技大学;2010年
5 仲悟之;受端系统暂态电压稳定机理研究[D];中国电力科学研究院;2010年
6 赵珊珊;电力市场条件下的工程和金融风险评估及规避[D];中国电力科学研究院;2010年
7 汪隆君;电网可靠性评估方法及可靠性基础理论研究[D];华南理工大学;2010年
8 张璞;多直流馈入受端交流电网继电保护动作特性研究[D];华南理工大学;2010年
9 罗珂;基于输出预测和LMI方法的电力系统广域阻尼控制研究[D];山东大学;2010年
10 吴定会;风能转换系统的分析、控制与优化方法研究[D];江南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张维;基于ARM7的配电变电所和开闭所RTU研究[D];山东科技大学;2010年
2 张月平;基于能量的包含SVC和非线性负荷的电力系统鲁棒控制[D];郑州大学;2010年
3 李新文;船舶电力推进同步电机控制系统设计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张丛辉;船舶燃气轮机—发电系统稳定性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 张玉佳;特高压交直流系统相互作用问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 徐滨海;船舶电力仿真系统建模及拓扑分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 金长生;风力发电机偏航控制系统的研究[D];大连理工大学;2010年
8 洪雁;铁岭发电公司全面预算管理研究[D];大连理工大学;2010年
9 王钟辉;含有微网的黑启动特性的研究[D];大连理工大学;2010年
10 王增国;基于DSP的开关磁阻电机风力发电系统研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 申宽育;;中国的风能资源与风力发电[J];西北水电;2010年01期
2 国海;苏建徽;张国荣;;微电网技术研究现状[J];四川电力技术;2009年02期
3 江泽民;;对中国能源问题的思考[J];上海交通大学学报;2008年03期
4 郭继红;郭宝海;;大型风电场集电网系统接地方式探讨[J];水利水电工程设计;2009年03期
5 任景;;变速恒频风力发电机组动态模型及并网研究[J];电网与水力发电进展;2008年01期
6 范高锋;赵海翔;戴慧珠;;大规模风电对电力系统的影响和应对策略[J];电网与清洁能源;2008年07期
7 武晓毅;;浅谈中国风电并网运行的发展[J];能源与节能;2011年08期
8 朱成章;;关于中国风能资源储量的质疑[J];中外能源;2010年04期
9 王葵;商莹;;非线性元件算法的建模与仿真[J];电网与清洁能源;2010年12期
10 郭冰;;直驱永磁风力发电机发展及其设计方法综述[J];微特电机;2007年11期
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1 胡家兵;双馈异步风力发电机系统电网故障穿越(不间断)运行研究[D];浙江大学;2009年
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1 武海涛;赞皇电网长线路网损及其解决方案的研究[D];华北电力大学(北京);2011年
2 牛霞;富含小水电电网的优质供电方案和评估方法研究[D];华北电力大学(北京);2011年
3 丁文龙;永磁直驱式风力发电系统的研究[D];安徽理工大学;2011年
4 冯宝玥;中压电网中性点接地方式的研究[D];山东大学;2006年
5 白茜;分布式发电对配电网电压调整作用的机理研究[D];华北电力大学(河北);2007年
6 赵宏伟;风力发电机暂态特性及其对继电保护的影响研究[D];华北电力大学(北京);2007年
7 周占平;基于相分量法的电力系统故障分析方法研究[D];山东大学;2008年
8 王占东;农村电网综合降损节能技术方案的研究[D];华北电力大学(北京);2009年
9 董鹏;微网的控制与保护策略研究[D];华北电力大学(北京);2009年
10 纪明伟;分布式发电中微电网技术控制策略研究[D];合肥工业大学;2009年
【二级引证文献】
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1 熊小伏;齐晓光;欧阳金鑫;;双馈感应发电机定子电流谐波特性分析[A];2013年继电保护专业年会暨学术研讨会论文集[C];2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 康重庆,夏清,相年德;灰色系统参数估计与不良数据辨识[J];清华大学学报(自然科学版);1997年04期
2 康重庆,夏清,沈瑜,相年德;电力系统负荷预测的综合模型[J];清华大学学报(自然科学版);1999年01期
3 陈利军,马维新,冯之鑫;超导储能装置改善电力系统动态性能的研究[J];清华大学学报(自然科学版);1999年03期
4 赵士杭;新概念的微型燃气轮机的发展[J];燃气轮机技术;2001年02期
5 肖静;汤建红;李颖慧;李慧聪;;浅论分布式发电技术及其对配电系统继电保护的影响[J];山东电力技术;2007年01期
6 陈金富,卢炎生;分布式电源技术在我国的应用探讨[J];水电能源科学;2005年02期
7 高俊芳,吴清;时间序列ARMA模型及其应用[J];上海工程技术大学学报;1996年04期
8 刘开俊;;加强电网建设 促进风电产业化发展[J];上海电力;2007年01期
9 庞爱莉;;风力发电场接入后对系统的影响[J];上海电力;2007年01期
10 熊岗;;应用灰色系统原理进行长期电力需求预测[J];上海交通大学学报;1993年05期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 申洪;变速恒频风电机组并网运行模型研究及其应用[D];中国电力科学研究院;2003年
2 梁文潮;我国区域电力市场研究[D];武汉理工大学;2004年
3 潘文霞;大型风电场电压稳定性分析与控制研究[D];河海大学;2004年
4 黄敏;基于多Agent的电力远动信息实时传输的研究[D];华北电力大学(河北);2005年
5 应黎明;异步化同步发电机励磁控制及其稳定性分析[D];武汉大学;2004年
6 丛伟;广域保护系统结构及故障判别算法研究[D];山东大学;2005年
7 吴义纯;含风电场的电力系统可靠性与规划问题的研究[D];合肥工业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 王海涛;风力发电对电网电压的影响及对策研究[D];重庆大学;2001年
2 魏本宁;基于目标规划理论的电源规划方法研究[D];华北电力大学(北京);2004年
3 董礼涛;SVC的优化设计及基于MATLAB的仿真研究[D];华北电力大学(北京);2005年
4 姚丹;分布式发电系统孤岛效应的研究[D];合肥工业大学;2006年
5 王希舟;分布式发电与配电网保护协调性研究[D];浙江大学;2006年
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