风电接入对继电保护的影响（二）——

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1、第33卷第2期电力自动化设备Ｖｏｌ．33Ｎｏ．2２０13年2月ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔFeb.２０13风电接入对继电保护的影响（二）——双馈式风电场电磁暂态等值建模研究张保会1111121，3，李光辉，王进，郝治国，张金华，黄仁谋，王小立（1.西安交通大学电气工程学院，陕西西安710049；2.海南电网公司，海南海口570100；3.宁夏电力公司调度中心，宁夏银川750001）摘要：提出建立双馈式感应发电机（DFIG）风电场多机等值方案。考虑到DFIG风机短路故障条件下投入转子Crowbar保护后，短路电流与转子实时转速相关的特

2、点，提出以短路故障前瞬间的风机转子转速值作为DFIG风机分群的指标，以准则函数E收敛后得到的值最小为分群标准，采用K鄄means算法将具有相近指标的机组分到同一机群中。针对单个机群中可能存在多种型号DFIG风机的情况，采用基于容量加权的参数聚合法，计算等值风电机组转子运动方程参数、阻抗参数、变流器及其控制环节参数和箱式变压器参数。在PSCAD／EMTDC平台上建立DFIG风电场详细模型及其等值模型，仿真结果表明在相同故障条件下，风电场等值模型的故障电流能够很好地拟合详细模型。关键词：DFIG；风电场；模型；电磁暂态等值；继电保护；短路电流；风电中图分类号：TM614；

3、ＴＭ７７文献标识码：ADOI：10.3969／j.issn.1006-6047.2013.02.001０引言流计算与机电暂态等因素的等值模型难以满足电磁暂态过程研究的需要，必须在全面考察变速恒频式随着风力发电技术的大力发展，风电机组类型风机、风电场故障特征的基础上，才能有效地分析风已经从早期的失速型定桨距机组发展到配合变桨距电场接入对继电保护的影响。系统变速恒频机组，如双馈式感应发电机（DFIG）风在确保DFIG风机模型有效性的基础上［8］，本文电机组。由于DFIG机组包含有电力电子元件，需要研究了DFIG风电场电磁暂态等值的目标及实现方微秒级的数值积分步长才能不失真

4、地仿真其快速动案，参考同步发电机的同调等值方案，提出基于转速态的电磁暂态过程，其需要的数值积分运算量相当分群的DFIG风电场多机等值方案，采用K鄄means算巨大，采用PSCAD／EMTDC等离线软件仿真其电磁法来实现机组的分群过程。采用基于机组容量加权暂态过程，耗时多，几乎难以完成。因此难以计算多的参数聚合方法计算等值风电机组参数；在PSCAD／个大型风电场的详细电磁暂态数值仿真模型。电力EMTDC软件平台上验证了等值方案的有效性。系统实时仿真工具RTDS针对电力电子元件开发出小步长计算的PB5（或GPC）卡，但每块PB5（或GPC）1DFIG风电场电磁暂态等值的主

5、要思想卡最多胜任一台DFIG机组的电磁暂态计算，硬件规本文所研究的内容属于风电场电磁暂态等值，模的限制使得在RTDS平台上进行千万千瓦风电主要用于研究大规模风电场并网对系统继电保护影接入后的电磁暂态过程的实时数值仿真并不现实。对于DFIG风电场等值问题，文献［1］建立了用响，因此不仅要求稳态和故障时等值模型与详细模单台风机表征的适用于计算稳态潮流的风电场等值型输出的功率一致，还要求等值前后具有一致的电模型。文献［2鄄3］建立用于系统暂态稳定性分析的风压、电流波形信息。电磁暂态过程持续时间短，关注电场单机等值模型，在此基础上，文献［4鄄5］采用风的是影响继电保护动作时间

6、窗内秒级的故障电气量。速或者桨距角作为DFIG风机群的划分指标，建立多文献［8鄄10］中指出，DFIG风电机组的故障电流机机电暂态等值方案。大规模风力发电的投入同样不仅与故障电压跌落水平有关，还与风机故障前的对依据电压、电流波形特征的继电保护和控制装置工作状态及风机本身的参数有着紧密的联系，同属的动作行为带来了不可忽视的影响［6鄄7］，分析这种影于一个大型风电场的风机的工作状态也可能存在巨响的基础是电磁暂态过程的数值仿真，而仅考虑潮大差异，本文提出了以具有相似故障电磁暂态信息作为DFIG风机的分群原则，对各机群进行参数聚合收稿日期：2012－10－29；修回日期：20

7、12－12－07得到对应的等值机组，最终建立多机等值的模型。基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）资助项目（2012鄄AA050201）通过对DFIG风机的电磁暂态过程的研究，ProjectsupportedbytheNationalHighTechnologyResearchDFIG转子转速比风力机俘获的有效风速更能反映andDevelopmentProgramofChina（863Program）（2012AA鄄050201）机组的当前工作状态，原因在于：一是电磁暂态过程电力自动化设备第33卷持续的时间短，而风力机的动态响应惯性时间常数本