[发明专利]一种风电场风机汇集系统保护配置及参数整定方法

说明书

本发明公开了一种风电场风机汇集系统保护配置及参数整定方法。为了克服现有技术中基于风场故障和新能源场短路计算方法不够清晰导致电网故障时无法进行完善整定配置的问题，本发明包括根据电网常规对称短路故障与不对称短路故障，在两种短路故障下分别对带撬棒保护的单台双馈式风电机组进行短路电流表达式解析；得到单台双馈式风电机组两种故障下的短路电流解析式后，进一步解析获取风电场汇集线路在两种故障下的短路电流；根据汇集线路的短路电流对风电场汇集线路进行保护配置与整定，兼顾新能源电源本身安全与系统可靠性。

技术领域

本发明涉及新能源发电领域，具体涉及一种风电场风机汇集系统保护配置及参数整定方法。

背景技术

近年来，风力发电在电网中所占比例越来越大，目前，对风电场故障特性认知尚不够全面深入，不能为电网继电保护研究所用，另外，新能源电源场站短路计算模型不清，所接电网现有保护适应性分析、保护配置与整定计算研究缺乏理论支撑。现有国内外相关研究中，多采用仿真方法揭示新能源电源的故障特性并分析电网继电保护适应性，尚无从理论角度建立风电场短路计算模型，也并未对现有电网保护配置原则、整定计算方法进行系统的定量评价。因此，在实际电网中通常忽略风电场的影响，即将风电场视为负荷处理，这会造成现有电网保护系统存在较大隐患。

例如，一种在中国专利文献上公开的“用于双馈风电场送出线的负序电流分量纵联保护方法、系统”，其公告号CN115133511A，包括：获取双馈风电场送出线的三相电流突变量，根据三相电流突变量确定双馈风电场送出线是否发生故障；根据是否存在负序电流判断故障类型；对于不对称故障，求出不对称故障下两侧的负序电流自适应幅值比；对于对称故障，求出对称故障下两侧的负序电流自适应幅值比；依据不对称故障动作值、对称故障动作值，进行相应的保护动作。能解决双馈风电场送出线故障时，风场侧电流频偏带来保护动作性能下降的问题且有较好的耐受过渡电阻能力，并可以反应所有的故障类型，有效提高双馈风电场送出线保护的可靠性。

发明内容

本发明主要解决现有技术中基于风场故障和新能源场短路计算方法不够清晰导致电网故障时无法进行完善整定配置的问题；提供一种风电场风机汇集系统保护配置及参数整定方法，根据电网常见的对称短路故障与不对称短路故障，进行带撬棒保护的单台双馈式风电机组分别在两种故障下的短路电流表达式解析；得到单台双馈式风电机组两种故障下的短路电流解析式后，进一步解析风电场汇集线路在两种故障下的短路电流；根据汇集线路的短路电流进行风电场汇集线路的保护配置与整定。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明包括：根据电网常规对称短路故障与不对称短路故障，在两种短路故障下分别对带撬棒保护的单台双馈式风电机组进行短路电流表达式解析；得到单台双馈式风电机组两种故障下的短路电流解析式后，进一步解析获取风电场汇集线路在两种故障下的短路电流；根据汇集线路的短路电流对风电场汇集线路进行保护配置与整定，兼顾新能源电源本身安全与系统可靠性。

作为优选，所述的短路电流表达式解析过程包括三个阶段：第一个阶段下，电网发生故障，电压已经跌落但撬棒保护还未动作，这个阶段持续2-10ms；第二个阶段下，经过短暂延时后，电流或电压已经达到阀值，撬棒保护动作同时转子侧变频器闭锁，双馈式风电机组作异步运行；第三个阶段下，若故障电流衰减至小于阀值，撬棒保护退出运行，双馈式风电机组根据变流器控制目标提供稳定的故障电流。

作为优选，对于对称短路故障，利用dq轴同步旋转坐标系分别解析出三个阶段的定子短路电流与转子短路电流，最终整合得到对称故障下的定子短路电流解析式：对称故障下的转子短路电流解析式：式中：L_s表示发电机定子绕组的等效自感；L_m表示发电机定转子绕组间的等效互感；γ表示机端电压跌落系数；ω₁表示电网角频率；Q_s＝1.5γ(0.9-γ)表示故障期间双馈风力发电机组向电网提供的无功功率标幺值；P_s表示故障期间发电机向电网提供的有功功率，主要与风速大小有关。