雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Doubly Fed Induction Generator,DFIG)是目前風(fēng)力發(fā)電的主流機(jī)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(jī)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(jī)故障特征為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)繼電保護(hù)原理將受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在含DFIG電網(wǎng)中,傳統(tǒng)繼電保護(hù)的性能顯著下降,而目前尚無針對(duì)DFIG的繼電保護(hù)原理,因此亟需改進(jìn)和研發(fā)適用于DFIG電網(wǎng)的繼電保護(hù)。本文以此為研究?jī)?nèi)容,對(duì)含DFIG電網(wǎng)中基于故障分量的繼電保護(hù)相關(guān)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(hù),負(fù)序方向保護(hù)被廣泛應(yīng)用于輸電線路縱聯(lián)保護(hù)。傳統(tǒng)負(fù)序方向保護(hù)的理論基礎(chǔ)是保護(hù)安裝處背側(cè)系統(tǒng)的負(fù)序等值阻抗恒定,而DFIG接入使得電源的負(fù)序等值阻抗不再固定,導(dǎo)致傳統(tǒng)負(fù)序方向保護(hù)在DFIG電網(wǎng)中的性能顯著下降。為此,本文提出一種負(fù)序方向保護(hù)的改進(jìn)方案。首先建立了用于負(fù)序等值阻抗計(jì)算的DFIG數(shù)學(xué)模型;進(jìn)而推導(dǎo)了DFIG負(fù)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(chǔ)上提出一種負(fù)序方向保護(hù)的改進(jìn)方案,并通過數(shù)字仿真驗(yàn)證了所提改進(jìn)負(fù)序方向保護(hù)的有效性。理論分析和仿真結(jié)果表明,改進(jìn)負(fù)序方向保護(hù)具有靈敏度高、可靠性高和自適應(yīng)DFIG運(yùn)行狀態(tài)等優(yōu)點(diǎn),性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)負(fù)序方向保護(hù)。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(hù)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(shí)域特征的保護(hù)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(shí)域縱聯(lián)保護(hù)新原理。首先分析了故障暫態(tài)電流波形特點(diǎn),驗(yàn)證了DFIG與同步發(fā)電機(jī)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(shí)存在明顯差異;進(jìn)而利用Hausdorff距離表征出上述差異,構(gòu)造出了基于全時(shí)域特征的保護(hù)新原理,并設(shè)計(jì)出了實(shí)用化的縱聯(lián)保護(hù)動(dòng)作判據(jù)。針對(duì)時(shí)域保護(hù)算法受個(gè)別異常數(shù)據(jù)影響嚴(yán)重的缺陷,提出了一種新的異常數(shù)據(jù)識(shí)別方法,進(jìn)一步提高了抗干擾能力。通過對(duì)新原理和新判據(jù)的理論分析和仿真驗(yàn)證表明,所提時(shí)域縱聯(lián)保護(hù)新原理能夠準(zhǔn)確、可靠地識(shí)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(duì)進(jìn)一步的研究工作進(jìn)行了展望。
【學(xué)位單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)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(hù)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(hù)研究
        1.2.3 時(shí)域保護(hù)原理研究
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
第二章 適用于DFIG送出線路的改進(jìn)負(fù)序方向保護(hù)
    2.1 DFIG數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)
        2.1.1 DFIG結(jié)構(gòu)及控制策略
        2.1.2 DFIG基本數(shù)學(xué)模型
        2.1.3 計(jì)及LVRT影響的DFIG數(shù)學(xué)模型
    2.2 DFIG負(fù)序等值阻抗研究
        2.2.1 傳統(tǒng)負(fù)序方向保護(hù)理論基礎(chǔ)
        2.2.2 RSC控制下的DFIG負(fù)序等值阻抗及相角特征分析
        2.2.3 撬棒投入時(shí)的DFIG負(fù)序等值阻抗及相角特征分析
        2.2.4 DFIG負(fù)序等值阻抗相角特征總結(jié)
    2.3 負(fù)序方向保護(hù)改進(jìn)方案
        2.3.1 基本思路
        2.3.2 動(dòng)作判據(jù)及流程
        2.3.3 算例及分析
    2.4 仿真驗(yàn)證
        2.4.1 負(fù)序等值阻抗解析式驗(yàn)證
        2.4.2 不同故障下改進(jìn)負(fù)序方向元件仿真驗(yàn)證
    2.5 本章小結(jié)
第三章 利用時(shí)域特征的縱聯(lián)保護(hù)新原理
    3.1 時(shí)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(shí)域表征方法
    3.3 基于時(shí)域特征的縱聯(lián)保護(hù)
        3.3.1 基本原理及保護(hù)判據(jù)
        3.3.2 保護(hù)實(shí)現(xiàn)
        3.3.3 閾值整定原則
        3.3.4 抗干擾措施
    3.4 仿真驗(yàn)證
        3.4.1 Hausdorff距離算法性能驗(yàn)證
        3.4.2 原理性驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
第四章 在PSCAD中實(shí)現(xiàn)所提保護(hù)方案的工程化方法
    4.1 基于PSCAD的保護(hù)方案實(shí)現(xiàn)方法
    4.2 實(shí)現(xiàn)本文所提保護(hù)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(jìn)一步的工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2886791