分布式风电并网对配电网继电保护的影响

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分布式风电并入配电网极大提高了能源的利用率,但是分布式风电并网势必会改变配电网的原有结构,对继电保护的影响是最为显著的问题。针对这一问题,不能仅仅将分布式风电看作一个电流源而不考虑风机类型及其接入方式,这不利于合理配置风电场和配电网的继电保护装置。本文针对直驱式机型及其故障特性进行了探讨,重点考虑了故障类型、故障持续时间和风速变化等因素,结合接入机组的位置和容量,综合分析含直驱式机组的分布式风电并网对10kV配电网保护的影响,并选用自适应距离保护解决了原有电流保护不再适用的问题。  首先分析了直驱式机组各个部件的数学模型及其控制策略,在PSCAD/EMTDC环境下建立了各个部件的仿真模型并进行验证,结果显示桨距角系统动作准确,最大风能跟踪在低风速阶段作用明显,风能利用系数达到了0.437,变流器实现了有功、无功功率的解耦输出,结果表明了该永磁直驱机组模型的正确性和控制策略的准确性。  其次分析了10kV配电网结构和三段式电流保护,建立了分布式风电机组并入10kV配电网的模型,考虑了并网点位置变化、容量变化时短路电流对配电网电流保护的影响。随后分析了直驱式机组作为分布式电源并入10kV配电网的情况,着重分析了风速波动、容量变化、故障类型和持续时间等因素,探讨直驱式机组运行状态的变化对配电网保护的影响。结果表明,当故障时,直驱式机组能够产生稳定的短路电流,并且提供一定的无功功率。在并网容量增大的同时,风速对短路电流的影响也逐渐增大,并且在并网容量大、故障持续时间长的情况下,系统会过渡到新的稳态,故障后稳定的电流值较故障前会发生明显变化,使得保护可能会误动作。  最后考虑到电流保护的不足,将距离保护应用于含直驱式机组的配电网,讨论了直驱式风电机组对距离保护的影响,选用自适应距离保护能根据故障调整保护的整定值,可以替代固定整定值的方法,结果表明,自适应距离保护可以适应配电网接入位置不同、容量不同的直驱式机组。
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