一種考慮風(fēng)電接入電網(wǎng)的繼電保護(hù)定值整定計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于繼電保護(hù)定值整定計(jì)算的技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種考慮風(fēng)電接入電 網(wǎng)的繼電保護(hù)定值整定計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著能源危機(jī)和環(huán)境問題的日益突出，新能源與分布式發(fā)電技術(shù)越來越 受到社會的關(guān)注，如風(fēng)電、光伏等可再生能源。大規(guī)模風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)后，必然帶來集 中接入、遠(yuǎn)距離傳輸以及風(fēng)電場內(nèi)部集電線路網(wǎng)絡(luò)化等問題，從而改變電力系統(tǒng)的運(yùn)行特 征。而且風(fēng)力發(fā)電機(jī)投入、退出引起的風(fēng)電場容量變化，以及系統(tǒng)中不同故障位置的影響， 都將在等值電路中通過等效電勢和背側(cè)阻抗反映出來，即可反映在自適應(yīng)電流保護(hù)動作整 定值中?？筛鶕?jù)理論分析研究出的風(fēng)電數(shù)學(xué)模型在繼電保護(hù)省地一體化平臺中建立風(fēng)電場 計(jì)算分析模型。
[0003] 規(guī)?；娘L(fēng)電場對系統(tǒng)運(yùn)行的影響，已不能像早期小型風(fēng)電接入一樣被完全忽略 掉，這已不僅僅是風(fēng)電調(diào)度的問題，繼電保護(hù)所面臨的故障特征同樣也發(fā)生了顯著的變化。 大型風(fēng)電場內(nèi)部的機(jī)組和機(jī)群越來越多地采用35kV電壓等級以網(wǎng)絡(luò)的形式匯集電能，傳 統(tǒng)的配電網(wǎng)保護(hù)原理和裝置能否滿足風(fēng)電場內(nèi)部集電線路的要求，也是電力系統(tǒng)運(yùn)行部門 必須考慮的問題。
[0004] 雖然大型風(fēng)電場內(nèi)部集電線路廣泛采用35kV電壓等級，但卻與傳統(tǒng)配電網(wǎng)輻射 狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存在明顯的差別。對于任一集電線路，由于兩側(cè)母線上均有電源分布，在繼電保 護(hù)研究中，將被等效為雙端電源元件，傳統(tǒng)輻射狀配電網(wǎng)繼電保護(hù)的配置方式和整定原則 將不再適用。
[0005] 繼電保護(hù)是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的第一道防線，能夠在故障發(fā)生時快速可靠地識別 并有效地隔離故障，對遏制系統(tǒng)運(yùn)行狀況的進(jìn)一步惡化，保障電能高效穩(wěn)定的傳輸和利用 都具有重要的意義。
[0006] 風(fēng)電電源接入后，由于升壓變壓器的接地，系統(tǒng)零序網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化，聯(lián)絡(luò)線零序保 護(hù)的靈敏度下降；并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線的自動重合閘功能將受到挑戰(zhàn)，這主要是由于目前采用的檢 同期重合方式需要風(fēng)電電源在并網(wǎng)點(diǎn)具有穩(wěn)定性，而大規(guī)模風(fēng)電場在聯(lián)絡(luò)線跳開后風(fēng)機(jī)會 進(jìn)入動態(tài)過程，不能保證檢同期成功，從而可能導(dǎo)致重合失敗，最終造成風(fēng)電脫網(wǎng)；由于風(fēng) 電場向電網(wǎng)饋出持續(xù)短路電流的能力差，除非裝設(shè)專門的弱饋保護(hù)，否則并網(wǎng)點(diǎn)聯(lián)絡(luò)線保 護(hù)性能差，拒動將成為常態(tài)。
[0007] 風(fēng)電場集電線路及網(wǎng)絡(luò)保護(hù)研究主要包括保護(hù)原理、保護(hù)配置、整定原則及與電 網(wǎng)保護(hù)配合關(guān)系等內(nèi)容。
[0008] 目前在風(fēng)力發(fā)電并入電力系統(tǒng)的研究中，人們習(xí)慣上把風(fēng)力發(fā)電作為系統(tǒng)的負(fù)荷 進(jìn)行處理。在系統(tǒng)發(fā)生故障時，沿用系統(tǒng)原有的繼電保護(hù)整定的定值，把部分或全部風(fēng)機(jī)從 系統(tǒng)中切除；當(dāng)系統(tǒng)故障切除后，控制切除風(fēng)機(jī)的重新投入運(yùn)行。隨著風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量的快速 增加，采用上述風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)控制策略會造成大量風(fēng)資源的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種考慮風(fēng)電接入電網(wǎng)的 繼電保護(hù)定值整定計(jì)算方法，其把風(fēng)力發(fā)電作為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定供電電源，在系統(tǒng)中考慮 風(fēng)機(jī)模型后重新整定系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的定值，大大提高風(fēng)資源的利用率。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：這種考慮風(fēng)電接入電網(wǎng)的繼電保護(hù)定值整定計(jì)算方 法，該方法包括以下步驟：
[0011] (1)在現(xiàn)有繼電保護(hù)定值整定計(jì)算方法中繪制含風(fēng)電場的電力系統(tǒng)的接線圖；
[0012] ⑵錄入風(fēng)電場的基本參數(shù)；
[0013] (3)采用現(xiàn)有繼電保護(hù)定值整定計(jì)算方法，對風(fēng)電場的電力系統(tǒng)中配置繼電保護(hù) 裝置和保護(hù)原理元器件進(jìn)行定值整定；
[0014] 其中步驟（2)中把風(fēng)電作為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定供電電源，建立風(fēng)機(jī)模型，把雙饋風(fēng) 力發(fā)電機(jī)作為異步發(fā)電機(jī)進(jìn)行處理，所述風(fēng)機(jī)模型采用異步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。
[0015] 本方法把風(fēng)電場等效為一個風(fēng)機(jī)模型，把雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為異步發(fā)電機(jī)進(jìn)行處 理，所述風(fēng)機(jī)模型采用異步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，因此把風(fēng)力發(fā)電作為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定供電 電源，在系統(tǒng)中考慮風(fēng)機(jī)模型后重新整定系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的定值，大大提高風(fēng)資源的 利用率。
【附圖說明】
[0016] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的通用正序等效電路。
[0017] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的通用負(fù)序等效電路。
[0018] 圖3是風(fēng)場并入電力系統(tǒng)的連接關(guān)系不意圖。
[0019] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的變壓器的等值阻抗圖。（根據(jù)發(fā)明法的相關(guān)規(guī)定，附圖應(yīng)為白 色背景黑色線條，所以請將附圖4中代表電阻的方框內(nèi)的灰藍(lán)色改為白色）
【具體實(shí)施方式】
[0020] 這種考慮風(fēng)電接入電網(wǎng)的繼電保護(hù)定值整定計(jì)算方法，該方法包括以下步驟：
[0021] (1)在現(xiàn)有繼電保護(hù)定值整定計(jì)算方法中繪制含風(fēng)電場的電力系統(tǒng)的接線圖；
[0022] (2)錄入風(fēng)電場的基本參數(shù)；
[0023] (3)采用現(xiàn)有繼電保護(hù)定值整定計(jì)算方法，對風(fēng)電場的電力系統(tǒng)中配置繼電保護(hù) 裝置和保護(hù)原理元器件進(jìn)行定值整定；
[0024] 其中步驟（2)中把風(fēng)電作為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定供電電源，建立風(fēng)機(jī)模型，把雙饋風(fēng) 力發(fā)電機(jī)作為異步發(fā)電機(jī)進(jìn)行處理，所述風(fēng)機(jī)模型采用異步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。
[0025] 本方法把風(fēng)電場等效為一個風(fēng)機(jī)模型，把雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為異步發(fā)電機(jī)進(jìn)行處 理，所述風(fēng)機(jī)模型采用異步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，因此把風(fēng)力發(fā)電作為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定供電 電源，在系統(tǒng)中考慮風(fēng)機(jī)模型后重新整定系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的定值，大大提高風(fēng)資源的 利用率。
[0026] 優(yōu)選地，如圖1、2所示，在異步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型中，在系統(tǒng)發(fā)生不嚴(yán)重故障時， 風(fēng)機(jī)的正負(fù)等效阻抗相等，均為公式（1)
[0028] 其中，X"為系統(tǒng)發(fā)生故障時電機(jī)的此暫態(tài)電抗表為轉(zhuǎn)子電抗；Xn
[0029] 為勵磁電抗；Xs為定子漏抗；X 2為負(fù)序電抗；
[0030] 在系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時，風(fēng)機(jī)的正負(fù)等效阻抗分別為公式（2)中的
[0031] ZnZ2,
[0034] 其中，Rs為定子電阻；Xs為定子電抗；Xni為勵磁電抗；X 1^轉(zhuǎn)子電抗；R1^轉(zhuǎn)子電 阻；Rcwjar為 Crowbar 電阻。
[0035] 優(yōu)選地，在異步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型中，在系統(tǒng)發(fā)生不嚴(yán)重故障時，風(fēng)機(jī)的正負(fù)等效 阻抗相等，均為公式（5)
[0037] 其中X1^為轉(zhuǎn)子電抗；Xni為勵磁電抗；Xs為定子漏抗；X 1為正序電抗，X2為負(fù)序電抗； η是風(fēng)電場投入運(yùn)行的風(fēng)機(jī)數(shù)量；SN是變壓器的三相額定容量；V (^是額定線電壓；V s%是短 路電壓；
[0038] 在系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時，風(fēng)機(jī)的正負(fù)等效阻抗分別為公式（6)中的Z,、Z9，
[0041] 其中&為轉(zhuǎn)子電抗；Xni為勵磁電抗；Xs為定子漏抗；η是風(fēng)電場投入運(yùn)行的風(fēng)機(jī)數(shù) 量；S N是變壓器的三相額定容量；V ,是額定線電壓；V s%是短路電壓；η是風(fēng)電場投入運(yùn)行 的風(fēng)機(jī)數(shù)量；Rs為定子電阻；R ^為轉(zhuǎn)子電阻；R &ciwb"為Crowbar電阻。
[0042] 下面給出一個具體的實(shí)施例。
[0043] 目前在風(fēng)力發(fā)電并入電力系統(tǒng)的研究中，人們習(xí)慣上把風(fēng)力發(fā)電作為系統(tǒng)的負(fù)荷 進(jìn)行處理。在系統(tǒng)發(fā)生故障時，沿用系統(tǒng)原有的繼電保護(hù)整定的定值，把部分或全部風(fēng)機(jī)從 系統(tǒng)中切除；當(dāng)系統(tǒng)故障切除后，控制切除風(fēng)機(jī)的重新投入運(yùn)行。隨著風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量的快速 增加，采用上述風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)控制策略會造成大量風(fēng)資源的浪費(fèi)，為了解決這個問題，本發(fā) 明提出了把風(fēng)力發(fā)電作為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定供電電源，在系統(tǒng)中考慮風(fēng)機(jī)模型后重新整定系 統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的定值。
[0044] 通過查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)書籍，可以把雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為異步發(fā)電機(jī)進(jìn)行處理， 因此雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)計(jì)算模型采用異步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。圖1是異步發(fā)電機(jī)的通 用正序等效電路圖，圖2是異步發(fā)電機(jī)的通用負(fù)序等效電路圖。
[0045] 圖1、圖2中Zs為定子漏阻抗、Z 為轉(zhuǎn)子漏阻抗、Z m為勵磁電抗、R 為Crowbar 電阻、R1^為轉(zhuǎn)子電阻、S為轉(zhuǎn)差率。其中Crowbar電阻主要應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電逆變器的低電壓 穿越技術(shù)中。Crowbar電阻用在風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)，用于旁路