提高集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線重合閘成功率的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種提高集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線重合閘成功率的方法；本發(fā)明與現(xiàn)有風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線重合閘相比，具有以下特點：增強了聯(lián)絡(luò)線故障時集群風(fēng)電場與系統(tǒng)之間的聯(lián)系和同步，待集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線相間或兩相接地瞬時性故障消除后使集群風(fēng)電場重新投入運行，縮短了整個系統(tǒng)恢復(fù)正常運行狀態(tài)的時間，避免了相間或兩相接地瞬時性故障時大規(guī)模風(fēng)電場脫離電網(wǎng)對系統(tǒng)穩(wěn)定造成影響，保證了大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，提高了風(fēng)電場的效益和系統(tǒng)對風(fēng)電的消納能力，促進(jìn)了風(fēng)電發(fā)展。
【專利說明】提高集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線重合間成功率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種提高集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線重合間成功率的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 大規(guī)模風(fēng)電集中接入電網(wǎng)，對繼電保護整定及重合間策略提出了新的要求。按照 我國千萬千瓦級風(fēng)電基地的開發(fā)模式來看，風(fēng)電場W集群方式逐級接入系統(tǒng)，風(fēng)電出力在 電網(wǎng)中占得比重越來越大，原系統(tǒng)中用來調(diào)峰的電源容量很難滿足集群風(fēng)電場所需調(diào)峰能 力的要求。電網(wǎng)故障時，若大規(guī)模風(fēng)電場同時退出運行，將造成系統(tǒng)有功缺額，影響系統(tǒng)穩(wěn) 定運行。
[0003] 目前集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線重合間配置如下： 目前集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線重合間配置不考慮風(fēng)電的運行特性及其影響，按W下2種方式 配置；①按常規(guī)雙端電源線路的重合間進(jìn)行配置（綜合重合間)，當(dāng)風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線發(fā)生兩相 短路故障、兩相接地故障或H相故障時，斷路器跳H相，系統(tǒng)側(cè)采用檢無壓先重合，0. 7s后 風(fēng)電場側(cè)采用檢同期重合；也有專家提出系統(tǒng)側(cè)采用"檢線路無壓"、風(fēng)電場側(cè)采用"檢線路 有壓母線無壓"的重合方式。②不投重合間或采用單相重合間。當(dāng)風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線發(fā)生兩相 短路故障、兩相接地故障或H相故障時，斷路器跳H相，不重合，待故障消除后，再按風(fēng)電并 網(wǎng)規(guī)程將風(fēng)機并網(wǎng)。
[0004] 目前集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線重合間配置存在的不足： 若采用第一種重合方式，如圖1所示，當(dāng)集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線f點發(fā)生兩相故障，縱聯(lián)保 護動作，聯(lián)絡(luò)線兩側(cè)的斷路器跳H相后，將集群風(fēng)電場與電網(wǎng)完全隔離，集群風(fēng)電場失去背 側(cè)電源。對于雙饋風(fēng)電機組，目前主要控制方式為采用矢量控制，通過控制風(fēng)電機組的雙向 變頻器與系統(tǒng)交換的轉(zhuǎn)差功率，實現(xiàn)變頻器對整個雙饋風(fēng)電機組的有功、無功功率的解禪 控制；對于直驅(qū)風(fēng)電機組，通過網(wǎng)側(cè)變流器調(diào)節(jié)網(wǎng)側(cè)的d軸和q軸電流，W保持直流側(cè)電壓 穩(wěn)定，實現(xiàn)有功功率和無功功率的解禪控制；不論是雙饋風(fēng)電機組還是直驅(qū)風(fēng)電機組采用 的控制方式，風(fēng)電機組的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率完全解禪，不參與系統(tǒng)調(diào)峰。當(dāng)集群風(fēng)電場與 電網(wǎng)完全隔離時，集群風(fēng)電場將帶負(fù)荷孤島運行，風(fēng)電出力的波動性及負(fù)荷的波動性極易 導(dǎo)致風(fēng)電機組的高、低頻保護動作切機。只有當(dāng)集群風(fēng)電場出力正好與負(fù)荷匹配，才有可能 維持孤島運行，而該顯然是一個極不穩(wěn)定的平衡點。當(dāng)集群風(fēng)電場機組類型為具備低電壓 穿越能力的雙饋風(fēng)電機組時，當(dāng)風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線f點發(fā)生兩相故障時，由于攘棒保護動作時 間很短（U S級），攘棒保護先動作，然后風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線的縱聯(lián)差動保護再動作，斷路器跳H 相，將集群風(fēng)電場與電網(wǎng)完全隔離。攘棒保護動作后的DFIG進(jìn)入異步運行狀態(tài)。根據(jù)異步 電動機運行特性，要維持當(dāng)前運行狀態(tài)，需電網(wǎng)向機組提供無功功率(為機端電壓，為機端 電壓超前機組等值電路阻抗的角度，為DFIG等值電路阻抗)，由于此時集群風(fēng)電場與電網(wǎng)已 完全隔離，電網(wǎng)不能向集群風(fēng)電場提供無功功率，所W當(dāng)集群風(fēng)電場與電網(wǎng)已完全隔離后， 具備低電壓穿越能力風(fēng)電場也不能帶負(fù)荷孤島運行。綜上所述，集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線發(fā)生兩 相故障時，無論集群風(fēng)電場采用何種風(fēng)電機組類、是否具備低電壓穿越能力，集群風(fēng)電場都 很難保持帶負(fù)荷穩(wěn)定運行。若采用第一種重合方式，由于風(fēng)電場失去了背側(cè)電源，風(fēng)電場側(cè) 重合間無法滿足"檢同期"條件，導(dǎo)致重合不成功。
[0005] 若采用第二種重合方式，如圖1所示，當(dāng)集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)f點發(fā)生兩相故障，斷路 器跳立相、不重合，待故障排除，調(diào)度發(fā)出合間命令后，才能重合。該種斷路器跳立相、不重 合的方法，故障排除時間長，同樣會出現(xiàn)集群風(fēng)電場帶負(fù)荷孤島運行的情況，最終導(dǎo)致風(fēng)電 場群整體退出運行，既降低了風(fēng)電場的效益，還會對系統(tǒng)造成有功缺額，導(dǎo)致系統(tǒng)頻率下 降。集群接入的風(fēng)電規(guī)模越大、故障排除時間越長，情況會越嚴(yán)重，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)崩潰。
[0006] 據(jù)調(diào)查，一個一類風(fēng)區(qū)裝機容量為50麗的單個風(fēng)電場，年發(fā)電量大約為一億 五千萬千瓦?時，當(dāng)風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線發(fā)生兩相短路故障、兩相接地故障時，若采用W上兩種重 合間配置方式，風(fēng)電場解列轉(zhuǎn)入熱備用狀態(tài)。在確定故障位置、進(jìn)行故障處理后24小時內(nèi) 匯報調(diào)度，檢查無誤后方可送電。對于風(fēng)電送出線較長的線路，故障定位、故障處理、檢查核 實、送電整個過程需要的時間較長，至少需要48小時，風(fēng)電場將損失大約820000千瓦?時的 送出電量。集群風(fēng)電場的損失電量更大，同時還會導(dǎo)致系統(tǒng)有功缺額，造成系統(tǒng)頻率下降， 增加系統(tǒng)其他電源的調(diào)峰深度，大規(guī)模風(fēng)電脫網(wǎng)還會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。
[0007] 運行經(jīng)驗表明，架空線路故障大都是"瞬時性的"，例如，由雷電引起的絕緣子表面 閃絡(luò)，大風(fēng)引起的碰線，鳥類W及樹枝等掉落在導(dǎo)線上引起的短路等，在線路被繼電保護迅 速斷開W后，電弧即行媳滅，外界物體巧日樹枝、鳥類等）也被電弧燒掉而消失。此時若斷開 的線路斷路器再合上，就能夠恢復(fù)正常的供電。當(dāng)集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線發(fā)生兩相短路瞬時性 故障或兩相接地瞬時性故障時，如果待集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線相間或兩相接地瞬時性故障消除 后，集群風(fēng)電場能盡快重新投入運行，既可避免相間或兩相接地瞬時性故障時引起的大規(guī) 模風(fēng)電場脫離電網(wǎng)，提高風(fēng)電場的效益，又可保證大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，提高系 統(tǒng)對風(fēng)電的消納能力。
[0008] 綜上所述，現(xiàn)有重合間已不能適用于集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線要求，開發(fā)完善的適用于 集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線的重合間，具有非常重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009] 本發(fā)明提供了一種提高集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線重合間成功率的方法，有效解決了集群 風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線發(fā)生兩相短路故障和兩相接地故障時，采用跳H相的方法所導(dǎo)致的故障處理 時間長、阻斷風(fēng)電場出力、影響風(fēng)電場效益和接入系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案是通過W下措施來實現(xiàn)的；一種提高集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線重合間 成功率的方法，按下述方法進(jìn)行：對集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線發(fā)生的兩相短路故障和兩相接地故 障，進(jìn)行故障類型判斷，根據(jù)故障類型判斷結(jié)果確定重合方法，再根據(jù)跳開相斷口電壓滿足 的條件，確定故障相是否重合； 當(dāng)故障類型為AB兩相短路故障，則跳開A相或B相兩側(cè)的斷路器，A相或B相兩側(cè)的斷 路器跳開后，H相輸電線路轉(zhuǎn)入兩相運行狀態(tài)；若跳開相的斷口電壓滿足關(guān)系式，則0. 5s 后重合跳開相兩側(cè)斷路器，重合間次序為先重合系統(tǒng)側(cè)的斷路器，再重合集群風(fēng)電場側(cè)的 斷路器；若跳開相的斷口電壓不滿足關(guān)系式，則集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線跳開H相，不再重合，關(guān) 系式中為跳開相的斷口電壓，為相電壓，為可靠系數(shù)，； 當(dāng)故障類型為AB兩相接地故障，則跳開A相和B相兩側(cè)的斷路器，斷路器跳開后進(jìn)行 分相重合；若A相和B相的斷口電壓同時滿足關(guān)系式，則重合A相，關(guān)系式中為跳開相的斷 口電壓，為相電壓，為單位長度的正序容納，如為單位長度的零序容納，為可靠系數(shù)，；如 果A相重合成功，且B相的斷口電壓滿足關(guān)系式，0. 5s后重合B相，式中為B相的斷口電壓， 為相電壓，為可靠系數(shù)，；如果A相重合不成功，則集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線跳開H相，不再重合； 重合次序均為先重合系統(tǒng)側(cè)的斷路器，再重合集群風(fēng)電場側(cè)的斷路器；若A相和B相的斷口 電壓在0. Is內(nèi)不滿足關(guān)系式，則集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線H相跳開并不再重合。
[0011] 下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)： 上述對集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行故障類型是兩相短路故障，還是兩相接地故障的判斷按 下述方法進(jìn)行：集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線故障發(fā)生后，繼電器檢測零序電流值，提取每一相的故障 電流分量，若A相和B相的故障電流分量滿足關(guān)系式且零序電流小于零序電流I段保護的 整定值^，則為AB兩相短路故障；若A相和B相的故障電流分量滿足關(guān)系式，但零序 電流大于等于. /，則為AB兩相接地故障，其中；/。^。. /二屯W .。么. uar，么. uar為集 群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線末端發(fā)生兩相短路時的最大不平衡電流，為可靠系數(shù)，，
【權(quán)利要求】
1. 一種提高集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線重合閘成功率的方法，其特征在于按下述方法進(jìn)行：對 集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線發(fā)生的兩相短路故障和兩相接地故障，進(jìn)行故障類型判斷，根據(jù)故障類 型判斷結(jié)果確定重合方法，再根據(jù)跳開相斷口電壓滿足的條件，確定故障相是否重合； 當(dāng)故障類型為AB兩相短路故障，則跳開A相或B相兩側(cè)的斷路器，A相或B相兩 側(cè)的斷路器跳開后，三相輸電線路轉(zhuǎn)入兩相運行狀態(tài)；若跳開相的斷口電壓滿足關(guān)系式
當(dāng)故障類型為AB兩相接地故障，則跳開A相和B相兩側(cè)的斷路器，斷路器跳開后進(jìn)行
關(guān)系式中Ij1為跳開相的斷口電壓，IZpi為相電壓，&為單位長度的正序容納，&為單位長度 的零序容納,^為可靠系數(shù)，;如果A相重合成功，且B相的斷口電壓滿足關(guān)系
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線重合閘成功率的方法，其特征在于對 集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行故障類型是兩相短路故障，還是兩相接地故障的判斷按下述方法進(jìn) 行：集群風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線故障發(fā)生后，繼電器檢測零序電流值，提取每一相的故障電流分量，
【文檔編號】H02H7/26GK104362579SQ201410382787
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月5日
【發(fā)明者】李鳳婷, 何世恩, 柴海濤, 路亮, 王婷, 周強, 馬明 申請人:新疆大學(xué), 國家電網(wǎng)公司, 甘肅省電力公司風(fēng)電技術(shù)中心, 國網(wǎng)甘肅省電力公司