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适用于双馈风电场送出线的纵联方向保护研究

太阳能学报 2024年第1期45卷 218-225页

作者：高淑萍蔚坤宋国兵郭芳宾西安科技大学电气与控制工程学院西安710054 西安市电气设备状态监测与供电安全重点实验室西安710054 西安交通大学电气工程学院西安710049

考虑风电场接入电网时,传统方向元件在短路故障发生时易受到风电场内部电力电子器件动态特性的干扰影响,导致频率特性偏移,系统参数不稳定和弱馈性等问题,使继电保护装置不能及时或正确判断故障发生区域。针对上述问题,首先对含有风电... 详细信息

考虑风电场接入电网时,传统方向元件在短路故障发生时易受到风电场内部电力电子器件动态特性的干扰影响,导致频率特性偏移,系统参数不稳定和弱馈性等问题,使继电保护装置不能及时或正确判断故障发生区域。针对上述问题,首先对含有风电场的故障附加网络进行分析,寻找故障发生后纵联保护安装处各测量点电气量之间的关联性,确定其故障逻辑关系。其次通过对常用的相模变换解耦方式进行分析,选择一个合理的方法代入相关性表达式,根据相关系数值完成故障区域判定。最后利用PSCAD/EMTDC搭建双馈风电场并网模型,设置各种不同的故障类型和场景,并利用Matlab进行保护算法验证,检验故障区域判断结果,验证所提保护方法的正确性与合理性,并且仿真结果表明该方法具有较高的可靠性。

关键词：风电场双馈风电机组继电保护相关性纵联保护相模变换

计及风机运行状态差异的风电场频率协同支撑控制

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电力自动化设备 2024年第3期44卷 98-104页

作者：冀肖彤江克证姚雅涵柳丹姚伟曹侃文劲宇华中科技大学电气与电子工程学院强电磁技术全国重点实验室湖北武汉430074 国网湖北省电力有限公司湖北武汉430077 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院湖北武汉430077

尾流效应会导致同一风电场内风机的调频能力各不相同,为了充分利用风电场内每台风机的调频能力以提升系统的频率表现,提出了一种计及风机运行状态差异的风电场频率协同支撑控制策略。所提控制策略分为2个阶段:在频率支撑阶段,采用无领... 详细信息

尾流效应会导致同一风电场内风机的调频能力各不相同,为了充分利用风电场内每台风机的调频能力以提升系统的频率表现,提出了一种计及风机运行状态差异的风电场频率协同支撑控制策略。所提控制策略分为2个阶段:在频率支撑阶段,采用无领导一致性算法使风机与邻近风机实时交换状态信息,实现合理的功率分配,并在此基础上自适应调整调频系数以保障风电场的安全运行;在风机由频率支撑阶段切换至转速恢复阶段,采用渐进转速恢复控制实现两控制间的平滑过渡,缓解二次频率跌落问题。以含风电场的4机2区系统和3端4区系统为算例进行仿真分析,仿真结果验证了所提控制策略向上调频和向下调频的控制效果相比于集中式控制的优越性。

关键词：风电场频率支撑分布式控制一致性算法二次频率跌落运行状态

适用于全故障类型的双馈风电场送出线负序电流纵联保护方案

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太阳能学报 2024年第4期45卷 214-225页

作者：岳清束洪春孙士云冯海洋张丕豪陈有为昆明理工大学电力工程学院昆明650500

随着双馈风电机组(DFIG)并网容量的增加,给风电场送出线继电保护的整定带来新的挑战,保护动作性能下降甚至会出现拒动和误动的风险。为此,首先分析双馈风电机组负序电流分量特征;然后进一步分析风电场经交、直流并网时交流送出线两侧电... 详细信息

随着双馈风电机组(DFIG)并网容量的增加,给风电场送出线继电保护的整定带来新的挑战,保护动作性能下降甚至会出现拒动和误动的风险。为此,首先分析双馈风电机组负序电流分量特征;然后进一步分析风电场经交、直流并网时交流送出线两侧电流的特征差异,提出一种适用于双馈风电场送出线的负序电流分量纵联保护新方法。该方法利用双馈风电场送出线两侧负序电流的幅值比和相位差构成保护动作判据,同时,利用数据延时在对称故障下构造出负序分量,使其能适用于风电场送出线的各种故障类型,且具有灵敏度高、耐受过渡电阻能力强等优点。最后,在Matlab/Simulink和PSCAD/EMTDC中搭建双馈风电机组电磁暂态仿真模型,仿真分析保护方案在交直流送出线上的适应性。

关键词：风力发电风电场线路保护纵联保护负序分量双馈风电机组撬棒保护

基于双层负序差值与负序测距的风电场集电线不对称故障定位

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电力系统保护与控制 2024年第12期52卷 1-12页

作者：丁嘉朱永利魏源华北电力大学电气与电子工程学院河北保定071003

针对风电场集电线上复杂电源密集接入使得现有定位方法应用困难的问题,提出一种基于双层负序差值与负序测距的风电场集电线故障定位方案。首先,深入分析风机故障电流特性,从负序分量出发实现风机建模,同时计及风电场结构特点对其负序网... 详细信息

针对风电场集电线上复杂电源密集接入使得现有定位方法应用困难的问题,提出一种基于双层负序差值与负序测距的风电场集电线故障定位方案。首先,深入分析风机故障电流特性,从负序分量出发实现风机建模,同时计及风电场结构特点对其负序网络实施等效。然后,引入故障模拟策略,通过负序电压差值表征模拟故障与实际故障的差异以识别故障区域第一节点,进一步探究从实际故障场景到特定模拟故障场景的负序电压变化趋势,并定义负序电压比消除故障点电流影响,由此提出负序电压比差值判据以实现故障区域第二节点识别。最后,针对故障区域利用双端负序量推导测距公式确定故障位置。PSCAD/EMTDC验证表明,所提方案能够以较少测点计及含线路分支集电线的适用性准确定位集电线各类不对称故障,且定位效果不受故障位置、过渡电阻、风机、风速分布及相量不同步等因素影响。

关键词：负序电压差值负序电压比差值负序测距风电场集电线不对称故障故障定位

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考虑大气稳定度的风电场等效粗糙度模型研究

太阳能学报 2024年第1期45卷 258-264页

作者：李宝良张子良葛铭纬王罗刘永前华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院北京101199

目前模型未充分考虑大气稳定度的影响,针对该问题,在不同大气稳定度下,通过建立风电场边界层的动量平衡关系和揭示风电场的流动不均匀性,提出一种适用于不同大气稳定度的风电场等效粗糙度模型。采用大涡模拟方法对所提模型进行验证,结... 详细信息

目前模型未充分考虑大气稳定度的影响,针对该问题,在不同大气稳定度下,通过建立风电场边界层的动量平衡关系和揭示风电场的流动不均匀性,提出一种适用于不同大气稳定度的风电场等效粗糙度模型。采用大涡模拟方法对所提模型进行验证,结果显示该方法能有效评估大气稳定度对风电场流动不均匀性以及等效粗糙度的影响,所得等效粗糙度平均误差约10%。

关键词：风电场大气边界层尾流大涡数值模拟等效粗糙度模型

抑制风电场经LCC-HVDC并网系统交流过电压的无功功率分散协同控制方法

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电力自动化设备 2024年第1期44卷 88-94页

作者：赵东君郭春义叶全樊鑫赵峥李探华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 国网经济技术研究院有限公司北京102209

针对风电场经基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)并网系统换相失败导致的送端交流过电压问题,提出了无功功率分散协同控制方法。首先,研究了换相失败期间送端交流系统公共连接点(PCC)处电压和盈余无功功率特性。然后,从PCC处电压... 详细信息

针对风电场经基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)并网系统换相失败导致的送端交流过电压问题,提出了无功功率分散协同控制方法。首先,研究了换相失败期间送端交流系统公共连接点(PCC)处电压和盈余无功功率特性。然后,从PCC处电压和无功特性出发,基于无功-电压耦合关系及交流侧潮流方程,分别确定了基于本地功率电压特征的LCC整流站触发角及风电场站无功功率参考值,通过分散控制LCC和风电场实现协同抑制PCC处过电压的目的。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了风电场经LCC-HVDC并网系统模型并进行了仿真研究,结果表明所提出的分散协同控制方法可以有效抑制换相失败后恢复期间的交流过电压水平。

关键词：风电场电网换相换流器交流过电压无功功率分散协同控制换相失败

复杂地形风电场微观选址的GA-PSO混合算法研究

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太阳能学报 2024年第5期45卷 118-125页

作者：胡伟成杨庆山聂彪陈华鹏闫渤文许紫刚华东交通大学交通运输工程学院南昌330013 重庆大学土木工程学院重庆400044 浙江江南工程管理股份有限公司杭州310007 华东交通大学土木建筑学院南昌330013

提出一种结合改进遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)的GA-PSO混合算法对复杂地形的风力机排布方案进行优化。以湖南省某实际复杂地形为对象,开展风场全风向数值模拟,结合长期观测风资料评估区域的潜在风能分布,提出考虑网格预处理、时变变... 详细信息

提出一种结合改进遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)的GA-PSO混合算法对复杂地形的风力机排布方案进行优化。以湖南省某实际复杂地形为对象,开展风场全风向数值模拟,结合长期观测风资料评估区域的潜在风能分布,提出考虑网格预处理、时变变异率、唯一化和并行化的改进GA(IGA)对风力机排布方案进行优化,在此基础上利用PSO算法进行进一步优化,并针对尾流模型和目标函数对优化结果的影响进行不确定性分析。结果表明,在复杂地形风电场微观选址方面,所提GA-PSO算法比贪婪算法、GA、IGA分别改善16.4%、12.9%和5.1%。

关键词：风电场遗传算法粒子群算法复杂地形微观选址计算流体动力学

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计及典型控制的风电场调频能力量化评估及影响因素分析

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电力系统自动化 2024年第8期48卷 42-52页

作者：阮益闽宗启航姚伟周泓宇张鑫灏文劲宇强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074

为尽可能充分利用风电场支撑功率,避免资源浪费,有必要量化评估风电场的调频能力。然而,风电场调频能力缺乏定义且难以评估,运行参数及边界约束对支撑能力的影响机理不明。为此,定义了多时间尺度、多能量形式、多评估层次的指标,从而精... 详细信息

为尽可能充分利用风电场支撑功率,避免资源浪费,有必要量化评估风电场的调频能力。然而,风电场调频能力缺乏定义且难以评估,运行参数及边界约束对支撑能力的影响机理不明。为此,定义了多时间尺度、多能量形式、多评估层次的指标,从而精准量化评估调频能力。基于所提评估指标,通过分析风电场运行参数对调频能力的作用机理,揭示了转速是低风速和低减载工况下的主要影响因素,而载荷与容量是高风速和高减载工况下的主要影响因素等结论。进一步,提出了基于非线性规划模型的方法对评估指标进行精确计算。最后,对四机两区域系统中下垂和减载控制下的单机聚合风电场进行了算例分析,验证了所提评估指标的合理性和评估方法的准确性,以及关键影响因素分析结论的正确性。

关键词：风电场调频能力下垂控制超速减载量化评估方法影响因素分析

一种基于PSO-VMD和LSTM的复杂山地风电场观测风速数据质量控制算法

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太阳能学报 2024年第3期45卷 95-104页

作者：熊雄姚润进程帅兵李文龙钱栋南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心信息与系统科学研究院南京210044 中国电建集团江西省电力建设有限公司碳中和研究院南京210018 江苏省海上风电叶片设计与制造技术重点实验室南京210000 中国三峡新能源(集团)股份有限公司江西分公司南昌330038

复杂山地风电场普遍存在观测风速数据质量差引起风资源评估误差大、风功率预测精度低的问题。而复杂山地风速呈现较强的间隙性、波动性和非平稳性,导致常规质量控制方法无法有效提高数据质量。针对此,提出一种基于粒子群改进变分模态分... 详细信息

复杂山地风电场普遍存在观测风速数据质量差引起风资源评估误差大、风功率预测精度低的问题。而复杂山地风速呈现较强的间隙性、波动性和非平稳性,导致常规质量控制方法无法有效提高数据质量。针对此,提出一种基于粒子群改进变分模态分解和长短期记忆网络的集成学习算法(PVL),并应用于复杂山地观测风速的质量控制以提高风速数据的质量。以广西某复杂山地风场内5基观测塔2015—2016年逐10 min风速数据为案例进行PVL应用效果检验,并与传统单站及空间回归法、反距离加权法进行对比。应用表明,PVL比传统方法具有更高的寻误率,且在异地形、多风况上具有更强的适应性。

关键词：风电场质量控制粒子群变分模态分解长短期记忆网络