【摘要】：新能源電源通過變流器并網,其短路電流受變流器控制策略影響表現(xiàn)出幅值受限、頻率非工頻、相角受控等與同步發(fā)電機截然不同的特性。隨著新能源電源大規(guī)模集中式并網,電網繼電保護面臨巨大挑戰(zhàn)。論文在分析新能源電力外送系統(tǒng)保護配置與整定方案基礎上,獲知送出線路場站側保護配置需求,進而重點研究了送出線路保護原理,主要工作和創(chuàng)新性成果如下:(1)提出了新能源電力外送系統(tǒng)保護配置與整定新原則。在分析新能源電源故障特征基礎上,給出了雙饋風機和逆變型電源最大短路電流簡化計算方法,通過定量化分析確定了匯集線路電流保護配置與整定的最佳方案,解決了保護選擇性和靈敏性未進行系統(tǒng)校驗的問題。結合繼電保護功能與場站短路電流特性,分析了送出線路現(xiàn)有保護配置方案的缺陷與不足,提出場站側應當配置保護的新原則,解決了送出線路要不要配置保護及在哪里配置保護的問題。(2)揭示了新能源電源對傳統(tǒng)縱聯(lián)保護的影響機理。在推導逆變型電源穩(wěn)態(tài)短路電流和等效正、負序突變量阻抗解析表達式的基礎上,結合三大傳統(tǒng)縱聯(lián)保護的動作判據(jù),全面分析了不同控制策略、故障條件和正常運行狀態(tài)對這些縱聯(lián)保護的影響機理,從不同角度揭示了傳統(tǒng)縱聯(lián)保護在規(guī)模化新能源并網送出線路中的適應性,表明了三大傳統(tǒng)縱聯(lián)保護不是送出線路保護的最佳選擇,為保護新原理研究的必要性提供了依據(jù)。(3)提出了基于暫態(tài)電流波形相關性的送出線路保護新原理。通過分析控制系統(tǒng)在故障暫態(tài)過程中的動態(tài)行為,解釋了新能源電源暫態(tài)電流必然畸變這個固有特征,進而利用送出線路兩側暫態(tài)電流波形相關性程度在區(qū)內、外故障時的顯著差異構造了縱聯(lián)保護新原理。新原理將控制策略作用下新能源電源畸變的暫態(tài)電流波形作為動作量,保護性能不受控制策略影響,能夠適用于各類新能源場站,耐受過渡電阻和噪聲能力強,常規(guī)采樣頻率即可滿足要求。(4)提出了實用化場景下新原理保護性能提升對策。在分析送出線路出現(xiàn)CT飽和與多點T接時兩側暫態(tài)電流波形特征的基礎上,利用相關系數(shù)開始大于保護定值的時刻與故障時刻的差異構造了 CT飽和檢測方法,避免了區(qū)外故障CT飽和時保護誤動;基于不同組合方式下暫態(tài)電流波形相關性強弱程度,提出了適用于多點T接型送出線路的最佳動作方程。所提對策完善了新原理保護功能,為新原理保護滿足現(xiàn)場運行需求提供了理論保障。
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM773
【圖文】：

２．３新能源電力外送系統(tǒng)故障特性逡逑２．３．１新能源電源及場站短路電流特征逡逑與同步發(fā)電機不Ｎ，新能源電源故障特性與變流器低電壓穿越控制策略密逡逑切相關。圖２－２為實時數(shù)字仿真器仿真試驗獲得的額定運行狀況下１．５ＭＷ永磁逡逑直驅風機和雙饋風機的短路電流波形，故障時刻均為0ｍｓ。需要說明，永磁直逡逑驅風機和光伏電池均通過逆變器并網、完全與電網隔離，兩者故障特性均由逆逡逑變器及其控制策略決定、統(tǒng)稱為逆變型電源，因此永磁卩（馳風機短路電流特征逡逑同樣適用于光伏電池。逡逑

肩箱變肩邐：邐「土；逡逑２２０／３３０邋ｋＶ邋：八：逡逑４）新能源電源１０／３５邋ｋＶ邐Ｓ」逡逑圖２－丨新能源電力外送系統(tǒng)主接線逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｓｉｎｇｌｅ邋ｌｉｎｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｄｅｌｉｖｅｒｙ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｏｆ邋ｒｅｎｅｗａｂｌｅ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｐｏｗｅｒ逡逑２．３新能源電力外送系統(tǒng)故障特性逡逑２．３．１新能源電源及場站短路電流特征逡逑與同步發(fā)電機不Ｎ，新能源電源故障特性與變流器低電壓穿越控制策略密逡逑切相關。圖２－２為實時數(shù)字仿真器仿真試驗獲得的額定運行狀況下１．５ＭＷ永磁逡逑直驅風機和雙饋風機的短路電流波形，故障時刻均為0ｍｓ。需要說明，永磁直逡逑驅風機和光伏電池均通過逆變器并網、完全與電網隔離，兩者故障特性均由逆逡逑變器及其控制策略決定、統(tǒng)稱為逆變型電源，因此永磁卩（馳風機短路電流特征逡逑同樣適用于光伏電池。逡逑－２０邐０邐２０邐４０邐６０邐０邐５０邐１００邐１５０逡逑時間（ｍｓ）邐時邋｜ｉｉｊ（ｍｓ）逡逑（ａ）永磁直驅風機邐（ｂ）雙饋風機逡逑圖２－２兩類風機仿真試驗}0路電流逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｆａｕｌｔ邋ｃｕｒｒｅｎｔ邋ｏｆ邋ｔｗｏ邋ｔｙｐｅｓ邋ｏｆ邋ｗｉｎｄ邋ｔｕｒｂｉｎｅ邋ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ邋ｆｒｏｍ邋ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ邋ｔｅｓｔ逡

波；當控制系統(tǒng)追蹤上低穿控制目標、進入穩(wěn)態(tài)過程后，永磁直驅風機將按控逡逑制Ｈ標設定值提供穩(wěn)態(tài)短路電流。整個故障過程中永磁直驅風機的短路電流變逡逑化規(guī)律如圖２－２（ａ）所示，可見約２５ｍｓ內電流波形無特定變化規(guī)律，２５ｍｓ左右逡逑進入穩(wěn)態(tài)后電流幅值約為２．８ｋＡ，達到額定電流的１．６倍。逡逑受低穿控制策略及撬棒電路投切影響，雙饋風機短路電流表現(xiàn)出階段性特逡逑征：第一階段，電網故障導致機端電壓跌落嚴重，定轉子均出現(xiàn)過電流；第二逡逑階段，為保護轉子側變流器，撬棒電路將動作于短接轉子側變流器，該過程中逡逑雙饋風機短路電流中將出現(xiàn)與轉子轉速相關的非工頻電流分量；第三階段，為逡逑了順利實現(xiàn)低電壓穿越，幾十毫秒后撬棒電路往往會退出、轉子側變流器重新逡逑投入運行，此后雙饋風機將會提供穩(wěn)態(tài)短路電流。逡逑整個故障過程中雙饋風機的短路電流變化規(guī)律如圖２－２邋（ｂ）所示

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本文編號：2750558