面向中低壓有源配網(wǎng)的繼電保護與緊急控制優(yōu)化策略研究.pdf

1、風能具有分布廣泛、蘊含量大、永不枯竭及無污染性等優(yōu)點，并且，在各類新能源開發(fā)中，風力發(fā)電是技術(shù)相對成熟、成本較低并具有大規(guī)模開發(fā)和商業(yè)利用條件的發(fā)電方式，圍繞風電利用的相關(guān)研究已經(jīng)成為世界電氣工程領(lǐng)域研究的熱點。無論是集中式并網(wǎng)的大型風電場還是以小型風電分布式接入構(gòu)成的主動式配網(wǎng)，在我國都得到了高速發(fā)展，相關(guān)學術(shù)研究也走在世界前列。然而，風電在實現(xiàn)跨越式發(fā)展的同時，也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。特別是近年來，由于風電場保護/重合閘的整定失配，以及

2、風電機組低電壓穿越能力不足，造成規(guī)模化風電機組連鎖脫網(wǎng)事故頻繁發(fā)生，嚴重影響了電網(wǎng)運行的安全性，引發(fā)了國內(nèi)相關(guān)政府機構(gòu)、工業(yè)界及學術(shù)界對如何提高風電場在故障期間及故障后的穿越能力的廣泛關(guān)注及深刻思考。微網(wǎng)作為新能源利用的另外一種形式，因為允許分布式電源（DG）接入位置靈活、供電可靠性高、能源利用效率高等優(yōu)勢而廣受關(guān)注。但是，受制于其在保護控制策略方面的研究滯后，這種新形態(tài)電網(wǎng)的發(fā)展仍存在技術(shù)瓶頸。
　　實際上，大型風電場可視為典型

3、的電源型中壓配網(wǎng)，而廣泛接入小型DG的微網(wǎng)是典型有源中低壓配網(wǎng)。近年來，在用戶電壓等級（低壓）側(cè)的微網(wǎng)也已經(jīng)呈現(xiàn)了很好的發(fā)展勢頭。但是，當前的風電場/微網(wǎng)的保護控制研究仍相對滯后，對其安全穩(wěn)定運行帶來潛在威脅。為此，本文圍繞風電場/微網(wǎng)的繼電保護及緊急控制優(yōu)化策略開展研究，完成的主要工作歸納如下：
　　在分析現(xiàn)有風電場保護在速動性與選擇性方面存在不足的基礎(chǔ)上，提出了能保證集電線路保護與熔斷器、以及集電線路保護間完全選擇性的反時限過

4、電流保護判據(jù)以及相應的保護方案。分別針對僅采集本間隔電流的傳統(tǒng)過電流保護、共享同一母線上各集電線路/進線電流信息的站域保護、以及集電升壓站母線低壓側(cè)裝設(shè)TV三種不同場景，提出并驗證了能夠同時保障保護選擇性與速動性的反時限電流保護配置原則與整定方案。
　　通過研究風電場集電線路單相接地故障特性，提出了基于D-S證據(jù)理論的集電線路綜合故障選線方案，該方案針對特定電網(wǎng)選取三種具有代表性的故障選線判據(jù)，以不同判據(jù)在特定系統(tǒng)下的選線成功率為

5、依據(jù)，對不同選線判據(jù)的權(quán)重進行動態(tài)修正，凸顯正判率高的判據(jù)在辨識中的主導作用，提升對故障集電線路的準確辨識能力。提出了風電場集電線路從系統(tǒng)側(cè)開斷單相故障后風電機組帶分布參數(shù)線路的諧振模型，揭示了風機機端會在此場景下過電壓的機理，提出了基于機側(cè)安裝斷路器的風電場單相故障隔離策略以及基于風機平緩退出的風電場單相故障隔離策略，有效避免了在隔離故障過程中風機機端的過電壓問題。
　　在考慮低壓微網(wǎng)實際拓撲和運行特點的基礎(chǔ)上，提出了與之相適應

6、的有限選擇性微網(wǎng)分區(qū)保護方案。該方案采用低電壓保護作為啟動判據(jù)，采用正序突變量作為方向保護判據(jù)，能夠適應各種故障類型和特殊運行工況，滿足保護靈敏性和可靠性的要求。
　　從保障系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的角度分析了風電場聯(lián)絡(luò)線重合閘的相關(guān)特性，作為適應風電場送出聯(lián)絡(luò)線重合閘要求的風電場緊急控制策略的設(shè)計依據(jù)。提出了孤島風電場最小切機量求取方法，并基于風電場內(nèi)各風機的頻率暫態(tài)生存性研究提出了風電場非計劃孤島主動切機緊急控制策略。所提策略能夠適應風電