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电力自动化设备 2025年

作者：洪聪张员宁黄景光刘琦林湘宁李振华三峡大学智慧能源技术湖北省工程研究中心国网湖北省电力有限公司超高压公司华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室

风电系统高谐波、频率偏移、弱馈等故障特征，导致送出线路差动保护性能下降。为此，分析风电场电源故障特性，提出一种基于形态边缘导向算子的风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护判据。首先利用多分辨形态学梯度(MMG)提取两侧电流... 详细信息

风电系统高谐波、频率偏移、弱馈等故障特征，导致送出线路差动保护性能下降。为此，分析风电场电源故障特性，提出一种基于形态边缘导向算子的风电场送出线路梯度能量匹配式纵联保护判据。首先利用多分辨形态学梯度(MMG)提取两侧电流的边缘信息，并定义梯度能量以凸显电流间的幅值差异。其次通过引入动态时间规整(DTW)作为量化标准，深层次比较能量随时间的变化效应。在此基础上构造梯度能量比自适应地调整制动量大小，以进一步提高保护的可靠性和灵敏性。仿真结果表明所提判据不受频率偏移和弱馈特性影响，具有较强的耐过渡电阻能力和抗噪性能，较之传统差动保护更具优势。

关键词：风电场送出线路多分辨形态学梯度动态时间规整梯度能量纵联保护继电保护

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风电场高压送出线路快速时域距离保护研究

风电场高压送出线路快速时域距离保护研究

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作者：胡泽鹏天津大学

学位级别：硕士

我国风电规模发展迅速,装机容量已居世界第一。陆上大规模风电场多采用双馈风力发电机,其故障暂态特征与传统同步发电机有较大差别,给风电场送出线路的继电保护带来了巨大挑战。为此,本文以风电场送出线路的单端距离保护为研究目标,分... 详细信息

我国风电规模发展迅速,装机容量已居世界第一。陆上大规模风电场多采用双馈风力发电机,其故障暂态特征与传统同步发电机有较大差别,给风电场送出线路的继电保护带来了巨大挑战。为此,本文以风电场送出线路的单端距离保护为研究目标,分析了双馈风机的故障暂态特征、送出线常规保护的适用性,研究了适用于大规模风电场送出线路的快速时域距离保护。本文分析了双馈风电场的基本结构及双馈风机的数学模型,在此基础上推导了撬棒电路投入后双馈风电场短路电流的构成,指出双馈风电场提供的正、负序短路电流中带有衰减的转子转速频率分量,导致基于傅里叶算法的工频阻抗计算不再能稳定反映故障距离。进一步构建了大规模风电送出并网的仿真模型,对双馈风电场短路电流的频偏特征及传统工频距离保护的适用性进行了验证分析。风电场送出线路故障时短路电流存在的频率偏移问题对常规基于工频阻抗计算的距离保护影响较大,为此本文重点从时域分析计算的角度研究了故障定位方法。首先,基于贝瑞隆模型计算故障后沿线电压的最低点来实现故障定位,该方法受故障暂态过程影响较小,但耐受过渡电阻能力差。其次,本文分析了基于阻感模型的时域故障定位方法因忽略线路分布电容而产生的模型误差,表征了时域微分方程组的计算误差,通过引入误差权重矩阵改进了基于阻感模型的时域故障定位方法,保证其收敛速度的同时增强了计算的稳定性。针对线路贝瑞隆模型受过渡电阻影响大、线路阻感模型存在模型误差的问题,本文综合计算误差及稳态误差分析,以迭代的方式融合线路阻感模型与贝瑞隆模型进行故障定位计算,构造了适用于不同线路长度、不依赖于电源特性的时域快速距离保护方案。仿真验证结果表明,所提方案消除了线路阻感模型固有的模型误差,降低了故障暂态过程对于拟合计算的影响,计算收敛速度更快、抗噪声能力更强,对风电场送出线路的不同故障均具有良好的动作性能。

关键词：双馈风力发电机风电场送出线路时域距离保护线路阻感模型贝瑞隆模型

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风电场高压送出线路故障分析及其距离保护研究

风电场高压送出线路故障分析及其距离保护研究

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作者：刘军宇天津大学

学位级别：硕士

目前,风电场送出线路仍然采用传统的保护方案,没有充分考虑风电系统的特殊性而配置专门的保护,导致风电事故频发。双馈风力发电机目前被广泛应用于风电并网系统,然而其故障特性复杂不同于同步发电机,给传统继电保护的适用性带来了很大挑... 详细信息

目前,风电场送出线路仍然采用传统的保护方案,没有充分考虑风电系统的特殊性而配置专门的保护,导致风电事故频发。双馈风力发电机目前被广泛应用于风电并网系统,然而其故障特性复杂不同于同步发电机,给传统继电保护的适用性带来了很大挑战,尤其是传统的距离保护。因此有必要深入研究风电场并网系统的故障特性及其距离保护的适用情况。本文研究了双馈风力发电机的构成、变速恒频运行的基本原理、数学模型、转子侧和网侧变流器的控制策略以及Crowbar电路的工作原理。在此基础上,基于空间矢量法,推导了双馈风力发电机提供的正、负序短路电流计算表达式,指出双馈风机提供的正、负序短路电流由衰减的直流分量、稳态的工频分量和衰减的转速频率分量三部分组成。论文阐述了风电场并网系统的构成以及等值方法,并根据实际参数用Matlab/Simulink搭建仿真模型。详细分析了不具备LVRT能力的双馈风电场送出线路发生单相接地故障、具备LVRT能力的双馈风电场送出线路发生单相接地故障和两相短路故障三种不同故障情况的实例,结合理论、实例与仿真深入研究了双馈风电场送出线路发生故障时的阻抗特性、弱馈特性和频偏特性。论文最后研究了双馈风电场送出线路距离保护的适用情况,指出传统的基于傅式算法的距离保护应用在送出线路风场侧时性能劣化,从而提出一种结合最小二乘法的时域距离保护方法,该方法不受频率的影响,利用时域量计算故障点到保护安装处的电感值,能够快速、准确的识别风电场送出线路上的故障距离,故障实例与仿真验证了理论分析的正确性。本文的研究有助于提高对风电场并网系统故障特性的认识,保证系统的可靠。

关键词：双馈风力发电机风电场送出线路故障实例故障特性距离保护

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