大型风场并网后系统保护定值改变研究.doc

大型风场并网后系统保护定值改变研究 　　【摘 要】本文主要通过对双馈异步风力发电机组功率输出特点和谐波滤除方面进行简要的介绍，经过对一个模拟系统中设备参数的计算，进行分析大型风场并入220kV系统之后，其原有保护定值的变化，以及这种行为对上级500kV线路里保护定值产生的影响。 【关键词】双馈异步风力发电机；过流速断保护；可靠性 随着全球环境气候的不断恶化以及不可再生能源的不断枯竭，风力发电因其所具备的绿色可再生性正在逐步地取代原有的火力发电。但由于风力发电在相关技术上的不成熟，使得风电并网仍处于初级阶段。随着我国接入系统的风电场容量不断增加，原有的继电保护配置能否保证电网继续安全稳定运行、风电安全并网等问题已是迫在眉睫。 1 电网对风场并网的具体要求 环境友好型和能源节约型社会的构建对电力行业的发展提出了更高的要求，因此风能作为一种应用潜能很大的新能源，受到了人们的普遍关注。在整个电力系统中，风电场容量的逐步增加，对系统产生了重要的影响。并网的风电场容量较小时，对电网的安全稳定影响不大。但当大容量风电场接入系统时，就不能像小容量风电场接入时被视为一个负荷而完全忽略掉。目前，电网对风电场并网的要求主要是风电场对系统无功、电压的影响，对电能质量和系统稳定性的影响等。电网短路故障时，大容量风电会向短路点提供短路电流，所以电网的保护配置将发生变化。为了真正的实现风力发电的有效发展，实现整个电网系统的可持续发展，对风场并网提出了更高的要求： 第一，风电场有功功率的控制要求及出力变化率要求。风电场可控制其有功功率的输出大小，且具有限制其功率变化的能力。风电场在各种情况下有功功率的变化率应符合国网公司企业标准的要求，并网风机应具备低电压穿越能力。 第二，电能质量的要求。电能质量通常以电压特性来衡量，是电网安全稳定运行的基础和前提。这就对风电场的运行提出了严格要求，包括电压偏差、电压波动、闪变、谐波等，对变压器分接头的选择、装设无功补偿装置等方式将母线的电压控制在稳定的范围内，进而为保证电能质量的合格创造有利条件。 此外，对故障的处理也有不同的要求，当电网发生故障时，需要根据具体情况采取有效的措施，若是系统的电压以及频率的偏离在允许的范围内，则需风力发电机组禁止脱网，继续在线运行保证电力系统的有效运作，并且最大限度的保证系统的稳定。 2 交流励磁变速恒频双馈发电机 随着风电单机容量和并网风电场容量的不断增大，电网对于接入其中的风电场稳定性要求的也更为严格。目前双馈异步风力发电机组是现今风电的主流机型，采用双馈异步发电机（DFIG），双馈发电机作为能够输出较为稳定电能的交流励磁变速恒频设备，正广泛应用于我国的各大型风场。这种类型的发电机系统有以下优点： 第一，调整装置更为简化。当风速变化引起原动机转速变化时，通过变频器控制转子的励磁电流频率来改变转子磁场的旋转，使发电机的输出电压、频率和电网保持一致，实现发电机的变速恒频运行。发电机一般可在同步转速上、下的30%范围内运行。从而让机组的控制变得更为方便、灵活，使机组的运行效率得到了大大的提高。 第二，通过对励磁电流的幅值进行调节，来实现对发出的无功功率的调节；通过对励磁电流相位的调节，来实现发出的有功功率的调节。而对应用矢量的控制则能够实现有功功率与无功功率的独立调节。 第三，由于变频器控制的功率只占其额定功率的30%左右，所以变频设备的体积就相应的变小了，从而使成本降低和投资减少。交流励磁双馈发电机也正是因为有了这些优点而成为了现今风力发电行业中的主流发电机型。 双馈发电机转子的转速和定、转子电流的频率间的关系如下： 当转速n发生变化时，可以通过调节转子电流的频率来维持定子电流的频率不变，以此来确保其与电网的频率是相同的，从而实现变速的恒频控制。当转速n比同步转速小的时候，转差率比零大，同步工作状态出现偏差，就要将电功率向转子绕组馈入，使定子的输出电能小于转子传送到定子上的电磁功率。而当n比同步转速大时，其转差率比零小，同步工作状态一样会出现偏差，不过此时的偏差超出范围，转子和定子一同发电，转子发出的电能通过双向变频器进入电网，其输出的电能要比转子传输给定子的电磁功率大。 从波形图我们不难看出，双馈异步发电机的励磁电流因为使用了变频器来进行控制，所以它发出的有、无功功率可以解耦控制，使它本身拥有与同步发电机相似的特性，所以在实际应用过程中，有功和无功都是能够控制的。在风力发电机的应用中，经常会出现由于谐波分量的干扰，引起的系统运行偏差，进而对系统的计量产生了消极的影响，容易引发一系列的问题，如在谐波和负序共同作用下，许多保护及自动装置会发生误动作，或影响设备正常工作，过电压、局部发热、产生谐振等。因此需