风电系统故障分析——并网型风力发电机接入点故障分析

摘要

风力发电是更加洁净的新能源,在国家相关优惠政策的扶植和推动下,中国风力发电得到了快速发展.但不容忽视的是随着风电装机容量的不断扩大,风电网的配套设备也相应变的越来越复杂,突出的问题是为保证安全运行的继电保护设备如何选型和配置急待解决.但是由于风能的随机性和不控性,使得风电所占系统容量份额增加的同时,向系统提供的短路电流也越来越大.同时风电又不具备故障时电压和频率自动调节能力,因此就不能完全沿用同步机配套的继电保护设备中某些参数进行整定,需加以改进.针对这些问题,该文从以下几个方面进行理论探讨:(1)风电系统中,针对简单故障和复杂故障分别建立风电网等值电路图.(2)对风电系统稳定运行状态进行潮流计算,作为风电系统复杂故障前的初始状态值.(3)风电网各种类型简单故障的分析方法及计算机辅助分析.(4)风电网各种类型复杂故障的分析方法及计算机辅助分析.(5)故障时风电电磁暂态分析初探.(6)风电场短路电流对电网继电保护影响的初步分析.针对此研究方向,作者对新疆布尔津风电场、塞里木风电场及一个虚拟风电场做为实例进行验证.以上研究结果表明:风力发电机提供的短路电流在短路电流中占相当大的比例,因此不能将风力发电机作为简单负荷处理,也不能视为同步机处理,即使作为异步机处理,当采用容量不同时,短路电流大小也有变化,因此,也就直接影响继电保护的整定计算.该文给出了思路和方法,为继续深入研究提供了基础和指导,同时也为风电场规划和安全运行提供了理论计算依据.

目录

文摘

英文文摘

1综述

1.1选题的依据及意义

1.2风力发电的特点

1.3国内外风力发电技术发展概况及发展趋势

1.4主要内容及要解决的关键技术

1.4.1本论文研究的主要内容是

1.4.2本论文研究的关键点和创新点

2风力发电网故障分析中的等值电路

2.1对称分量法的概念

2.1.1三相不平衡电势及电流的分解

2.1.2不同性质电路中对称分量电压与电流之间的关系

2.2风电网各部件等值电路

2.2.1风力异步发电机的等值电路

2.2.2同步发电机的等值电路

2.2.3变压器的等值电路正、负、零序电抗

2.2.4架空输电线路的正、负、零序电抗

3单纯性故障计算方法

3.1复杂电力系统相序网络的制订

3.2复杂电力系统的单相接地故障分析

3.3复杂电力系统两相短路故障分析

3.4复杂电力系统的两相短路接地故障分析

3.5不对称横向故障的一般形式

3.6电力系统的非全相运行分析

3.6.1单相断线故障分析

3.6.2两相断线故障分析

3.6.3纵向故障的一般形式

3.7编程及算例

3.7.1编程思路

3.7.2算例分析

4多重性故障计算方法

4.1多重性故障的网络方程

4.1.1阻抗型参数方程

4.1.2导纳型参数方程

4.1.3混合型参数方程

4.2多重性故障分析

4.2.1串联—串联型双重故障分析

4.2.2并联—并联型双重故障分析

4.2.3串联—并联型双重故障分析

4.2.4多重故障分析

4.3编程及算例

4.3.1编程思路

4.3.2算例分析

5风电系统电磁暂态过程分析初探

5.1电磁暂态过程数值计算的基本方法

5.2风力发电机的暂态等值电路

5.2.1电气部分基本方程式

5.2.2确定电气参数

5.2.3转换到相量

5.2.4稳态模型和初始条件

5.3风电网中其它元部件等值电路

5.3.1集中参数元件的暂态等值计算电路

5.3.2单根分布参数线路的贝瑞隆（Bergeron）等值计算电路

5.4暂态等值计算网络的形成及求解

5.4.1等值计算网络的节点方程

5.4.2等值电流源的计算

5.4.3外施电源的处理

5.4.4暂态过程计算的主要流程

5.5 仿真分析

6全文总结与展望

参考文献

致谢

附录A

附录B

附录C

附录D

附录E

附录F

附录G