计及保护动作时间协调配合的双馈风电场故障穿越策略

李斌; 张新雨; 何佳伟; 谢仲润; 周博昊; 盛亚如

doi:10.7500/AEPS20230322004

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计及保护动作时间协调配合的双馈风电场故障穿越策略

特约专稿 | 更新时间：2025-06-16

- 计及保护动作时间协调配合的双馈风电场故障穿越策略
- Fault Ride-through Strategy for Doubly-fed Wind Farms Considering Coordination of Protection Operation Time
- 电力系统自动化 2023年47卷第24期页码：1-10
- 作者机构：
  
  智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津市 300072
- 作者简介：
  
  李斌(1976—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统保护控制。E-mail：binli@tju.edu.cn
  张新雨(2000—)，女，硕士研究生，主要研究方向：新能源电力系统保护控制。E-mail：xinyuzhang@tju.edu.cn
  何佳伟(1991—)，男，通信作者，博士，副研究员，主要研究方向：柔性直流电网保护控制、新能源电力系统保护控制。E-mail：hejiawei_tju@126.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52207129);天津市自然科学基金资助项目(22JCQNJC01030)
- DOI：10.7500/AEPS20230322004
  中图分类号：
- 收稿：2023-03-22，
  
  修回：2023-08-13，
  
  网络出版：2023-11-17，
  
  纸质出版：2023-12-25
- 稿件说明：
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李斌,张新雨,何佳伟等.计及保护动作时间协调配合的双馈风电场故障穿越策略[J].电力系统自动化,2023,47(24):1-10.

LI Bin,ZHANG Xinyu,HE Jiawei,et al.Fault Ride-through Strategy for Doubly-fed Wind Farms Considering Coordination of Protection Operation Time[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(24):1-10.
李斌,张新雨,何佳伟等.计及保护动作时间协调配合的双馈风电场故障穿越策略[J].电力系统自动化,2023,47(24):1-10. DOI： 10.7500/AEPS20230322004.

LI Bin,ZHANG Xinyu,HE Jiawei,et al.Fault Ride-through Strategy for Doubly-fed Wind Farms Considering Coordination of Protection Operation Time[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(24):1-10. DOI： 10.7500/AEPS20230322004.

摘要

风电场并网系统在故障清除后产生的暂态过电压使得风电机组脱网的事故频发。其主要原因在于双馈风力发电机(DFIG)及无功补偿装置在故障清除后的无功补偿退出过程中存在响应延时。为此，基于DFIG转子侧换流器、网侧换流器及无功补偿装置的无功补偿极限分析，明确了上述不同设备间的无功补偿分配策略。接着，分析了不同设备在无功补偿期间的动态响应速度，据此提出了计及主后备保护动作时间的无功参考曲线优化设计方法。与现有无功补偿策略相比，该方法能够在保证故障穿越能力的前提下，大幅减小故障恢复期间并网点的暂态过电压。最后，基于实时数字仿真系统搭建仿真模型，通过大量仿真算例充分验证了所提方法的可行性与优越性。

Abstract

The transient overvoltage in the grid-connected system of wind farms after fault clearing causes frequent wind turbine off-grid accidents. The main reason for this is the response delay of doubly-fed induction generator (DFIG) and reactive power compensation device during the withdrawal process of reactive power compensation after fault clearing. Therefore

based on the analysis on the rotor-side converter and grid-side converter of DFIG and the reactive power compensation limit of reactive power compensation device

this paper determines the reactive power compensation allocation strategy among different devices mentioned above. Furthermore

the dynamic response speed of different devices during reactive power compensation is analyzed

and based on this

an optimal design method for reactive power reference curve considering the operation time of main and backup protection is proposed. Compared with the existing reactive power compensation strategies

this method can significantly reduce the transient overvoltage problem at the point of common coupling during fault recovery while ensuring the fault ride-through capability. Finally

a simulation model is built based on a real-time digital simulation system

and the feasibility and superiority of the proposed method are fully verified through a large number of simulation cases

关键词

Keywords

references

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