鐘　顯，樊艷芳，常喜強(qiáng)，魏　威，蘇洪興

(1.新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊　830047；

2.國網(wǎng)新疆電力調(diào)度控制中心，新疆 烏魯木齊　830006；

3.國網(wǎng)新疆烏魯木齊電力公司，新疆 烏魯木齊　830011；

4.國網(wǎng)湖南新晃電力有限責(zé)任公司，湖南 懷化　419200)

LVRT控制策略及風(fēng)電場繼電保護(hù)研究綜述

鐘顯1，樊艷芳1，常喜強(qiáng)2，魏威3，蘇洪興4

(1.新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊830047；

2.國網(wǎng)新疆電力調(diào)度控制中心，新疆 烏魯木齊830006；

3.國網(wǎng)新疆烏魯木齊電力公司，新疆 烏魯木齊830011；

4.國網(wǎng)湖南新晃電力有限責(zé)任公司，湖南 懷化419200)

摘要：對當(dāng)前國內(nèi)外風(fēng)電系統(tǒng)LVRT控制策略及風(fēng)電場繼電保護(hù)問題進(jìn)行了綜述。首先分析不同類型風(fēng)電機(jī)組的LVRT控制策略，討論其對保護(hù)的影響，其次分析了風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場的故障特征，最后討論了風(fēng)電場內(nèi)集電線路、風(fēng)電場送出線路的故障特征和相應(yīng)的保護(hù)策略。針對傳統(tǒng)風(fēng)電場繼電保護(hù)的適應(yīng)性問題，建議構(gòu)建滿足風(fēng)電機(jī)組本體保護(hù)條件和風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)要求,并兼顧各類風(fēng)電機(jī)組LVRT實(shí)現(xiàn)方式和附加硬件結(jié)構(gòu)的風(fēng)電機(jī)組LVRT協(xié)調(diào)控制策略，進(jìn)一步在該協(xié)調(diào)控制策略作用下進(jìn)行風(fēng)電場的繼電保護(hù)研究，開發(fā)適用于風(fēng)電場集電線路、送出線路保護(hù)新原理與新技術(shù)，解決風(fēng)電場繼電保護(hù)面對的問題。

關(guān)鍵詞：LVRT；風(fēng)電場；繼電保護(hù)；協(xié)調(diào)控制策略；集電線；送出線

0引言

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(shí)快速可靠地識(shí)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。近年來，中國風(fēng)電發(fā)展迅速，其裝機(jī)規(guī)模已達(dá)到世界第一，不同于歐洲分散式風(fēng)電發(fā)展模式，中國風(fēng)電發(fā)展具有集群開發(fā)、弱電網(wǎng)接入、長距離外送的特點(diǎn)。其大規(guī)模應(yīng)用，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。

風(fēng)機(jī)具備低電壓穿越(low-voltage ride through，簡稱LVRT)能力是《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》要求，LVRT控制策略作用下風(fēng)電接入系統(tǒng)的繼電保護(hù)問題屬于智能電網(wǎng)的兼容性范疇。對接入點(diǎn)而言，規(guī)模化的風(fēng)電場對系統(tǒng)運(yùn)行的影響，已不能象早期小型風(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。同時(shí)，大型風(fēng)電場內(nèi)部的機(jī)組和機(jī)群越來越多地采用35 kV 電壓等級(jí)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)部集電線路的要求以及風(fēng)電場送出線傳統(tǒng)保護(hù)的適應(yīng)性，也是必須給予重要關(guān)注考慮的問題。

從風(fēng)電系統(tǒng)繼電保護(hù)面對的問題、風(fēng)電機(jī)組LVRT控制策略、風(fēng)電場的故障特征、風(fēng)電場集電線路與風(fēng)電場送出線路的繼電保護(hù)4 個(gè)方面，對目前國內(nèi)外的相關(guān)研究熱點(diǎn)及成果進(jìn)行了回顧和分析，并提出LVRT控制策略下的風(fēng)電場繼電保護(hù)研究，以期能對風(fēng)電場的相關(guān)繼電保護(hù)問題研究有所助益。

1風(fēng)電系統(tǒng)繼電保護(hù)問題的提出

風(fēng)電不同于常規(guī)能源，隨機(jī)性、波動(dòng)性很大，運(yùn)行方式多變，目前大規(guī)模集群風(fēng)電的并網(wǎng)運(yùn)行，給系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、風(fēng)電接入系統(tǒng)的保護(hù)配置帶來巨大挑戰(zhàn)。為保護(hù)風(fēng)電場及其接入系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，風(fēng)電機(jī)組本體、風(fēng)電場集電線路、風(fēng)電場送出線、集群風(fēng)電場送出線都將必須結(jié)合風(fēng)電特性配置保護(hù)。

前期調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中國風(fēng)電機(jī)組、風(fēng)電場及其接入系統(tǒng)的保護(hù)整定配置方面存在配置不合理，各部分保護(hù)配合不協(xié)調(diào)等問題。主要表現(xiàn)為電網(wǎng)繼電保護(hù)以“維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定”為目標(biāo)，要求風(fēng)電場按照國標(biāo)GB/T 19963-2011《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》執(zhí)行：電力系統(tǒng)發(fā)生不同類型故障，風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至 20%標(biāo)稱電壓時(shí)，風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組應(yīng)保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行625 ms。并且要求風(fēng)電場在LVRT過程中提供無功功率(電壓)支撐，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間不大于75 ms，持續(xù)時(shí)間應(yīng)不少于550 ms。而風(fēng)機(jī)本體電氣量保護(hù)以“保護(hù)風(fēng)機(jī)”為目標(biāo)，二者之間存在一定的矛盾。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障造成電壓跌落時(shí)，風(fēng)機(jī)本體保護(hù)以保護(hù)風(fēng)機(jī)為目標(biāo)采取切除風(fēng)機(jī)的簡單作法，以及風(fēng)電場集電線路、風(fēng)電場/群送出線的保護(hù)由于在整定配置時(shí)對風(fēng)電運(yùn)行特性及其對保護(hù)的影響考慮較少，有可能誤動(dòng)或拒動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致大量風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)電壓和頻率的穩(wěn)定，造成短時(shí)間內(nèi)局部電網(wǎng)指標(biāo)大幅波動(dòng)，帶來系統(tǒng)穩(wěn)定問題。近年來中國甘肅酒泉、新疆等風(fēng)電基地多次發(fā)生的因電網(wǎng)小故障造成大面積風(fēng)機(jī)集中脫網(wǎng)事故，直接威脅到電網(wǎng)整體安全穩(wěn)定運(yùn)行案例，也說明了風(fēng)電保護(hù)存在的問題。

2風(fēng)電場LVRT控制策略研究現(xiàn)狀

電網(wǎng)電壓跌落與恢復(fù)時(shí)，不同類型風(fēng)電機(jī)組的 LVRT 實(shí)現(xiàn)方式不盡相同[1]。電網(wǎng)電壓跌落期間，電磁轉(zhuǎn)矩降低造成定速異步風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速不斷增加，因而定速異步風(fēng)電機(jī)組 LVRT的最簡單方法是利用快速變槳減小輸入機(jī)械轉(zhuǎn)矩，限制轉(zhuǎn)速上升[2]。在附加硬件方面，異步風(fēng)電機(jī)組利用串聯(lián)制動(dòng)電阻(SDBR)[3]、串聯(lián)動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)[4]、改進(jìn)型功率逆變方案[5]等來提高LVRT能力。雙饋風(fēng)電機(jī)組具有特殊的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行控制方式，在電壓跌落期間雙饋風(fēng)電機(jī)組的暫態(tài)過程更加復(fù)雜，威脅也更大。其LVRT不僅需要解決功率不平衡引起的直流母線電壓的突增，還要避免轉(zhuǎn)子過電流損壞電力電子器件以及抑制電磁轉(zhuǎn)矩衰減導(dǎo)致的轉(zhuǎn)速上升。目前雙饋風(fēng)電機(jī)組LVRT的典型實(shí)現(xiàn)方案主要包括[6-10]：轉(zhuǎn)子 Crowbar 保護(hù)、直流母線電壓控制、定子電壓動(dòng)態(tài)補(bǔ)償、短暫中斷的控制策略等。電壓跌落時(shí)永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的主要問題是輸出功率不平衡引起的直流母線電壓上升，可通過儲(chǔ)存或消耗多余能量的方法解決功率平衡問題來抑制沖擊電壓[11-12]。還有直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組通過減小機(jī)側(cè)換流器輸入功率[13-14]、增大網(wǎng)側(cè)換流器輸出功率能力[27]等方案來提高LVRT能力。

研究風(fēng)電機(jī)組LVRT，還必須考慮風(fēng)電機(jī)組本體保護(hù)配合和無功功率控制策略與LVRT之間的關(guān)系。文獻(xiàn)[15]指出風(fēng)電機(jī)組本體保護(hù)配置不協(xié)調(diào)對風(fēng)電機(jī)組的LVRT將產(chǎn)生直接的影響，當(dāng)系統(tǒng)或者相鄰風(fēng)電場內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，在系統(tǒng)保護(hù)或相鄰風(fēng)電場內(nèi)部保護(hù)動(dòng)作切除故障之前，風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)脫網(wǎng)，無法實(shí)現(xiàn)保護(hù)的選擇性，但是具體怎樣整定沒有討論。文獻(xiàn)[16]分析了某風(fēng)電場風(fēng)電機(jī)組現(xiàn)有的電壓越限保護(hù)和頻率越限保護(hù)與國標(biāo)規(guī)定的風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行要求不協(xié)調(diào)，電網(wǎng)故障時(shí)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)本體保護(hù)先動(dòng)作，造成風(fēng)機(jī)大量脫網(wǎng)并引發(fā)系統(tǒng)連鎖故障。由此可見風(fēng)電機(jī)組具備LVRT能力后，需要在兼顧風(fēng)電機(jī)組自身保護(hù)和LVRT并網(wǎng)要求前提下，合理有效地進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組本體保護(hù)配置。文獻(xiàn)[17-18]研究指出風(fēng)電場加裝動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，能有效幫助風(fēng)電機(jī)組在故障后恢復(fù)電壓，幫助風(fēng)電機(jī)組提高LVRT能力。文獻(xiàn)[19]在此基礎(chǔ)上仿真分析了安裝在雙饋風(fēng)電機(jī)組出口升壓變壓器高壓側(cè)的SVC，在風(fēng)電機(jī)組故障穿越期間，能夠提高風(fēng)電機(jī)組的出口電壓，并增大向系統(tǒng)提供的短路電流，顯然SVC作用不能忽略。

分析可見：目前文獻(xiàn)研究的主要是如何實(shí)現(xiàn)各類型風(fēng)電機(jī)組的LVRT，而對LVRT控制策略對風(fēng)電系統(tǒng)故障特征的影響缺乏深入的研究。顯然風(fēng)電機(jī)組 LVRT使得在電力系統(tǒng)故障分析中計(jì)及風(fēng)電機(jī)組的故障輸出變得更加重要，并且為了實(shí)現(xiàn) LVRT 所采用的附加硬件及控制會(huì)造成故障期間風(fēng)電機(jī)組暫態(tài)特性發(fā)生變化，使得風(fēng)電接入系統(tǒng)的故障分析變得更加困難。

3風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場的故障特征分析

對于繼電保護(hù)尤其是快速動(dòng)作的主保護(hù)而言，主要關(guān)注風(fēng)電機(jī)組提供短路電流的能力。另外，由于距離保護(hù)等保護(hù)的性能與系統(tǒng)的等效正負(fù)序阻抗密切相關(guān)，風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場的等效正負(fù)序阻抗特征也應(yīng)該得到足夠的重視。

文獻(xiàn)[20-21]分別根據(jù)磁鏈平衡方程和頻域分析法理論推導(dǎo)得出了雙饋發(fā)電機(jī)的短路電流計(jì)算公式，但未考慮Crowbar保護(hù)電路對短路電流的影響。文獻(xiàn)[22-23] 通過電磁暫態(tài)仿真軟件研究了雙饋型發(fā)電機(jī)Crowbar 保護(hù)發(fā)揮作用后短路電流強(qiáng)制分量和自由分量的衰減規(guī)律，其結(jié)論與理論分析結(jié)果吻合。文獻(xiàn)[24-25]所關(guān)注的問題并不是雙饋風(fēng)電機(jī)組的短路電流，研究了不平衡電壓和電壓跌落激起的雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)電磁過渡過程，但LVRT功能的設(shè)計(jì)以及電壓跌落情況下雙饋發(fā)電機(jī)的性能研究對故障特征的分析具有一定的參考作用。

永磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)短路電流相關(guān)研究比較少，文獻(xiàn)[26]通過仿真分析發(fā)現(xiàn)采用全功率變頻器的直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組在三相對稱短路故障情況下，變頻器可以實(shí)現(xiàn)故障的有效隔離，其注入電網(wǎng)的短路電流是可以控制的。文獻(xiàn)[27]認(rèn)為短路電流可以按照不超過并網(wǎng)換流器額定電流來考慮。文獻(xiàn)[28-31]是在進(jìn)行永磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)LVRT控制研究時(shí)，給出了電網(wǎng)故障時(shí)的仿真波形。經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn)，電網(wǎng)故障后的短路電流隨著不同風(fēng)電機(jī)組采用不同的控制策略而具有明顯的不同，這也給繼電保護(hù)的整定帶來了巨大的障礙。

以上分析可見：雙饋和直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的LVRT控制策略將直接影響機(jī)組故障特征，目前Crowbar保護(hù)已得到充分的考慮，但是故障情況下變流器限流限壓控制環(huán)節(jié)、不對稱故障時(shí)消除負(fù)序分量影響、風(fēng)電機(jī)組發(fā)無功控制、風(fēng)電場動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置影響等LVRT綜合控制策略考慮不夠充分，具有LVRT能力風(fēng)電機(jī)組故障特征研究缺乏深入，尤其是永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組故障特征并未得到充分研究。

4風(fēng)電場繼電保護(hù)研究

大規(guī)模風(fēng)電場內(nèi)部以及機(jī)群之間廣泛采用35 kV電壓等級(jí)組成集電網(wǎng)絡(luò)，通過風(fēng)電場送出線路直接與并網(wǎng)點(diǎn)相連接。集電網(wǎng)絡(luò)與配電網(wǎng)絡(luò)具有相同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但針對輻射型配電網(wǎng)設(shè)計(jì)的繼電保護(hù)直接應(yīng)用于風(fēng)電場集電網(wǎng)絡(luò)保護(hù)時(shí)會(huì)存在適應(yīng)性問題，對于風(fēng)電場送出線路傳統(tǒng)保護(hù)的適應(yīng)性也值得進(jìn)一步探討。

4.1　風(fēng)電場集電線路保護(hù)

文獻(xiàn)[32-33]論述了對于快速動(dòng)作的保護(hù)必須考慮潮流反向的影響而在必要時(shí)裝設(shè)方向式過流保護(hù)，在其整定時(shí)也必須考慮風(fēng)電場饋出的短路電流。文獻(xiàn)[34]指出風(fēng)電場接入輻射型配電網(wǎng)，會(huì)造成接入母線的下一級(jí)輸電線路電流速斷保護(hù)范圍增大，從而使得保護(hù)造成失去選擇性，同時(shí)也會(huì)造成該母線上一級(jí)輸電線路定時(shí)限電流速斷保護(hù)范圍縮小。文獻(xiàn)[35]利用繼電保護(hù)測試設(shè)備和實(shí)際的繼電保護(hù)裝置，仿真研究了過電流保護(hù)受風(fēng)電場影響的情況。由于感應(yīng)電機(jī)故障之后僅能提供短時(shí)故障電流，反時(shí)限過電流保護(hù)可能因?yàn)楣收想娏鞯乃p而不能夠正確動(dòng)作。文獻(xiàn)[36-37]提出了能夠自適應(yīng)故障類型、短路電流水平以及風(fēng)電出力的自適應(yīng)保護(hù)，通過自適應(yīng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間來保證隔離故障以及風(fēng)電場的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

風(fēng)電場35 kV集電系統(tǒng)由于采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地，未配或所配的小電流選線裝置選線正確率低，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)單相接地隱患，容易導(dǎo)致故障擴(kuò)大化。文獻(xiàn)[38]建議優(yōu)先選用性能優(yōu)異的行波選線裝置，并要求在選線告警的基礎(chǔ)上增加選線跳閘功能。為了能夠快速切除單相接地故障，風(fēng)電場35 kV集電系統(tǒng)增設(shè)接地變壓器，改造為小電阻接地系統(tǒng)，需要進(jìn)一步研究集電線路、接地變壓器的零序電流保護(hù)配置和配合問題。

4.2　風(fēng)電場送出線路保護(hù)

為了單相重合閘以及距離保護(hù)判斷故障相別等的需要，還需保護(hù)具備故障選相的能力。文獻(xiàn)[39]對具備LVRT能力雙饋式風(fēng)電場送出線路保護(hù)進(jìn)行動(dòng)作性能測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電流差動(dòng)保護(hù)(分相穩(wěn)態(tài)量差動(dòng)和故障分量差動(dòng)元件)均可正確判斷區(qū)內(nèi)外故障，但保護(hù)靈敏度降低；相量故障分量方向元件、正序方向元件和負(fù)序方向元件受風(fēng)電接入影響很大；對稱分量選相和相電流差突變量選相元件的故障相別判斷出現(xiàn)錯(cuò)誤。文獻(xiàn)[40]分析了雙饋式風(fēng)電場由于送出線的保護(hù)安裝處電壓與電流主要頻率分量不一致，導(dǎo)致基于工頻傅氏算法的相量距離保護(hù)元件的動(dòng)作性能受到嚴(yán)重影響，而基于解微分方程算法距離保護(hù)宜在風(fēng)電場送出線路的距離保護(hù)中使用。文獻(xiàn)[41]分析了異步發(fā)電機(jī)對送出線距離Ⅲ段保護(hù)動(dòng)作特性的影響，指出根據(jù)保護(hù)安裝處的電壓和電流計(jì)算得到的異步發(fā)電機(jī)阻抗特性為負(fù)電阻和正電抗特性，由此在阻抗平面上其軌跡可能落入第2象限，從而降低了距離 Ⅲ段保護(hù)的動(dòng)作裕度。文獻(xiàn)[42]針對中國西北大規(guī)模風(fēng)電基地輸送實(shí)際采用可控串補(bǔ)和可控電抗器，提出一種考慮風(fēng)電波動(dòng)性的基于綜合阻抗的輸電線路縱聯(lián)保護(hù)新原理，仿真結(jié)果表明該原理具有較好的性能和對風(fēng)電送出線保護(hù)的適用性。文獻(xiàn)[43]提出一種大規(guī)模風(fēng)電場送出線距離保護(hù)的自適應(yīng)整定方法，根據(jù)測量電壓、電流以及風(fēng)電場開機(jī)情況，自適應(yīng)地調(diào)整距離保護(hù)的整定值，從而消除風(fēng)電場輸出功率的波動(dòng)性對并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線距離保護(hù)的影響。

綜上分析可見：作為一種特殊的電源形式，風(fēng)電對輸電網(wǎng)繼電保護(hù)具有一定的負(fù)面影響，或者說傳統(tǒng)的繼電保護(hù)原理并非都能夠適應(yīng)風(fēng)電的接入。風(fēng)電保護(hù)方面的研究大多針對單個(gè)風(fēng)電場設(shè)備或單個(gè)風(fēng)電場送出線展開研究，沒有對大規(guī)模風(fēng)電場、風(fēng)電場群及接入系統(tǒng)的保護(hù)配置展開深入研究。風(fēng)電場具備LVRT能力后其故障特征將發(fā)生很大變化，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備在大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)系統(tǒng)中能否正確工作，尚無系統(tǒng)的分析研究。目前少數(shù)的研究也是針對雙饋式風(fēng)電場展開，對于直驅(qū)式風(fēng)電場以及多種機(jī)型混合式風(fēng)電場、風(fēng)電場群現(xiàn)有保護(hù)的動(dòng)作特性及配置配合關(guān)系需要進(jìn)一步開展研究，并對現(xiàn)有保護(hù)原理和目前已有研究的智能保護(hù)新原理在風(fēng)電場保護(hù)中的適應(yīng)性問題展開進(jìn)一步探討。

5結(jié)論及展望

隨著中國大規(guī)模風(fēng)電的建設(shè)發(fā)展，未來電網(wǎng)中風(fēng)電電源的比例將會(huì)進(jìn)一步上升。從目前的研究現(xiàn)狀看，對于大規(guī)模風(fēng)電對繼電保護(hù)的影響在國內(nèi)外并沒有一個(gè)統(tǒng)一的看法，LVRT控制策略作用下風(fēng)電場繼電保護(hù)研究相關(guān)工作也未系統(tǒng)地展開。需從以下幾個(gè)方面來進(jìn)一步展開研究工作：

1)LVRT協(xié)調(diào)控制策略研究。根據(jù)風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)、無功控制方式研究風(fēng)電機(jī)組本體保護(hù)與國標(biāo)要求的LVRT相互關(guān)系機(jī)理，構(gòu)建滿足風(fēng)電機(jī)組本體保護(hù)條件和風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)要求并兼顧各類風(fēng)電機(jī)組LVRT實(shí)現(xiàn)方式和附加硬件結(jié)構(gòu)的風(fēng)電機(jī)組LVRT綜合協(xié)調(diào)控制策略。

2)LVRT協(xié)調(diào)控制策略作用下的風(fēng)電機(jī)組故障特征研究是解決繼電保護(hù)問題的基礎(chǔ)。就現(xiàn)狀看，集中于不同類型風(fēng)機(jī)的LVRT控制策略研究，但沒有對附加控制——LVRT協(xié)調(diào)控制策略對風(fēng)電系統(tǒng)故障特征的影響開展深入的研究。

3)LVRT協(xié)調(diào)控制策略作用下風(fēng)電場集電線路、送出線路保護(hù)原理的應(yīng)用開發(fā)。在不同的LVRT控制策略下風(fēng)電故障特征將發(fā)生很大變化，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備在大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)系統(tǒng)中能否正確工作，尚無系統(tǒng)的分析研究。

因此，為滿足風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)規(guī)程，提高風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行能力，LVRT協(xié)調(diào)控制策略作用下風(fēng)電場繼電保護(hù)研究顯得尤為重要。

參考文獻(xiàn)

[1]張興,張龍?jiān)?楊淑英,等.風(fēng)力發(fā)電低電壓穿越技術(shù)綜述[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào),2008,20(2)：1-8.

[2]Abbey C, Joos G. Effect of Low Voltage Ride Through(LVRT)Characteristic on Voltage Stability[C].IEEE Power Engineering Society General Meeting, San Francisco, USA, 2005.

[3]Andrew C, David J A, Alan J．Fault Ride-through of Large Wind Farms Using Series Dynamic Braking Resistors[J]．IEEE Trans on Power Systems, 2007, 22(3):966-975.

[4]Ananthababu P, Trinadha B, Ramcharan K．Performance of Dynamic Voltage Restorer (DVR) against Voltage Sags and Swells Using Space Vector PWM Technique[C].International Conference on Advances in Computing Control and Telecommunication Technologies, Karnataka, IEEE, 2009: 206-210．

[5]張?jiān)獥? 秦世耀, 李慶, 等.籠型異步風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越改造方案的比較研究[J].電網(wǎng)技術(shù),2013, 37(1)：235-241.

[6]Niiranen J. Voltage Dip Ride Through of a Doubly-fed Generator Equipped with an Active Crowbar[C]. Proceedings of Nordic Wind Power Conference, Sweden, 2004.

[7]李建林,趙棟利,李亞西,等.適合于變速恒頻雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的Crowbar對比分析[J].可再生能源, 2006 (5):57-60.

[8]Janos Rajda, Anthony William Galbraith, Colin David Schauder. Device,System and Method for Providing a Low-voltage Fault Ride-through for a Wind Generator Farm. United States, US.

[9]賀益康,何鳴明,趙仁德,等.雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)交流勵(lì)磁用變頻電源拓?fù)錅\析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2006,30(4): 105-112．

[10]Petersson A,Lundberg S,Thiringer T.A DFIG Wind Turbine Ride-through System:Influence on the Energy Production[J]. Wind Energy,2005,8(3):251-263.

[11]Haque M E,Negnevitsky M,Muttaqi K M. A Novel Control Strategy for a Variable-speed Wind Turbine with a Permanent-magnet Synchronous Generator[J].IEEE Transactions on Indusry Applications, 2010, 46(1): 331-339.

[12]Abbey G,Joos G. Super Capacitor Energy Storage for Wind Energy Applications[J].IEEE Transactions on Industry Applications, 2007, 43(3):769-776.

[13]Yang Xiaoping, Duan Xianfeng, Feng Fan, et al. Low Voltage Ride-through of Directly Driven Wind Turbine With Permanent Magnet Synchronous Generator[C].Power and Energy Engineering Conference, Wuhan, China, 2009:1-5.

[14]Abedini A，Nasiri A. PMSG Wind Turbine Performance Analysis During Short Circuit Faults[C].IEEE Canada Electrical Power Conference. Montreal, Canada, IEEE, 2007:160-165.

[15]張保會(huì),王進(jìn),李光輝,等.具有低電壓穿越能力的風(fēng)電接人電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的配合[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2012,32(3): 1-7.

[16]畢天姝,李彥賓,馬麗紅,等.風(fēng)場及其送出線保護(hù)配置與整定研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2014,42 (5):45-50.

[17]Molinas M，Jon Are Suul. Low Voltage Ride Through of Wind Farms with Cage Generators: STATCOM versus SVC [J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2008, 23(3):1104-1117.

[18]陳偉偉,李鳳婷,張玉,等.風(fēng)電T接雙電源系統(tǒng)對距離保護(hù)的影響分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2015,43(7): 108-114.

[19]熊小伏,張涵軼,歐陽金鑫. 含SVC雙饋風(fēng)電機(jī)組暫態(tài)輸出特計(jì)算模型[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2011,35(8):38-43.

[20]石一輝,魯宗相,閔勇,等.雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)三相短路電流解析系統(tǒng)繼電保護(hù)的配合[J].電力自動(dòng)化設(shè)備, 2012, 32(3): 1-7.

[21]Vicatos M S, Tegopoulos J A. Transient State Analysis of a Doubly-fed Induction Generator Under Three Phase Short Circuit [J].IEEE Transactions on Energy Conversion, 1991, 6(1): 62- 68.

[22]關(guān)宏亮,趙海翔,劉燕華,等. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對稱短路特性分析[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2008 28(1):61-64．

[23]Kawady T, Feltes C, Erlich I, et al．Protection System Behavior of DFIG Based Wind Farms for Grid-faults with Practical Considerations [C]. IEEE Power and Energy Society General Meeting,2010:1-6．

[24]楊淑英,張興,張崇巍,等.電壓跌落激起的雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)電磁過渡過程[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2008,32(19):85-91．

[25]胡家兵,賀益康,郭曉明,等.不平衡電壓下雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模與控制[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2007, 31(14):47-56.

[26]栗然,高起山,劉偉.直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組的三相短路故障特性[J].電網(wǎng)技術(shù),2011,35(10): 153-158.

[27]Morren J, Pierik J T G, de Haan S W H.Voltage Dip Ride-through of Direct-driven Wind Turbines[C].Proceedings of 39th International Universities Power Engineering Conference, 2004:934-938.

[28]趙紫龍,吳維寧,王偉．電網(wǎng)不對稱故障下直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2009,33(21):87-91.

[29]胡書舉,李建林,許洪華.永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)低電壓運(yùn)行特性的分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2007,31(17):73-77.

[30]姚俊,廖勇,莊凱.電網(wǎng)故障時(shí)永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越控制策略[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2009, 33(12):91-96.

[31]藺紅,晁勤. 電網(wǎng)故障下直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組建模與控制仿真研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2010, 38(21):189-195.

[32]文玉玲.風(fēng)電場短路特性及對電網(wǎng)繼電保護(hù)影響的研究[D].烏魯木齊：新疆大學(xué),2009.

[33]蘇常勝,李鳳婷,武宇平.雙饋風(fēng)電機(jī)組短路特性及對保護(hù)整定的影響[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2011, 35(6):86-91.

[34]楊國生,李欣,周澤昕.風(fēng)電場接入對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響與對策[J].電網(wǎng)技術(shù),2009,33(11): 87-91．

[35]Comech M P, Montanes M A, Garcia M G．Overcurrent Protection Behavior Before Wind Farm Contribution[C].The 14th IEEE Mediterranean Electro technical Conference, MELECON,Acacia,2008:762-767.

[36]Jang S I, Choi J H, Kim J W, et al. An Adaptive Relaying for the Protection of a Wind Farm Interconnected with Distribution Networks[C].Proceedings of the IEEE Power Engineering Society Transmission and Distribution Conference,Dallas,2003: 296-302.

[37]文玉玲,晁勤,吐爾遜·伊布拉音.關(guān)于風(fēng)電場適應(yīng)性繼電保護(hù)的探討[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2009, 37(5):47-51．

[38]何世恩,董新洲. 大規(guī)模風(fēng)電接入對繼電保護(hù)的影響與對策[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2013,41 (1):21-27.

[39]張保會(huì),王進(jìn),原博,等.風(fēng)電接入對繼電保護(hù)的影響(四)——風(fēng)電場送出線路保護(hù)性能分析[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2013, 33(4):1-6.

[40]張保會(huì),張金華,原博,等.風(fēng)電接人對繼電保護(hù)的影響(六)——風(fēng)電送出線路距離保護(hù)影響分析[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2013, 33(6):1-6.

[41]李生虎,賈樹森,孫莎莎.風(fēng)電系統(tǒng)距離III 段保護(hù)動(dòng)作特性分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2011,35(5):31-35．

[42]何世恩,索南加樂,楊鋮,等.適應(yīng)于酒泉風(fēng)電送出的750kV線路縱聯(lián)保護(hù)原理研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2010,38(16): 87-91.

[43]Pradhan A K, Joos G. Adaptive Distance Relay Setting for Lines Connecting Wind Farms [J].IEEE Transactions on Energy Conversion, 2007, 22(1):206-213．

[44]樊艷芳,鐘顯,常喜強(qiáng),等.頻率的時(shí)空分布對低頻減載的影響研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2015,43(1): 55-60.

鐘顯(1989)，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榧猴L(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)及其繼電保護(hù)；

樊艷芳(1971)，副教授、碩士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)樾履茉床⒕W(wǎng)技術(shù)及電力系統(tǒng)保護(hù)與控制研究；

常喜強(qiáng)(1976)，高級(jí)工程師，主要從事電力系統(tǒng)分析與控制、調(diào)度自動(dòng)研究；

魏威(1985)，學(xué)士，主要從事電網(wǎng)調(diào)度與控制工作；

蘇洪興(1990)，學(xué)士，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作。

中圖分類號(hào)：TM711

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1003-6954(2015)04-0014-06

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51467019)

作者簡介：

(收稿日期：2015-04-28)

Abstract：The current LVRT control strategy and relay protection of wind farms at home and abroad are summarized. Firstly, the LVRT control strategies for different types of wind turbines are analyzed, and their impacts on the protection are discussed. Secondly, the fault characteristics of wind turbines and wind farms are analyzed. Finally, the fault characteristics of collecting power lines in wind farms and outgoing lines of wind farms are also discussed as well as the corresponding protection strategies. Aiming at the suitability of traditional relay protection for wind farms, it is suggested to construct a coordinated control strategy which not only considers WTG body protection condition and wind power technology requirements, but also gives a consideration to the means of LVRT realization and additional hardware structure of various types of wind turbines. And then, the research goes further into the relay protection of wind farms under the proposed coordinated control strategy, and it will develop the new applicable principles and technologies for collecting power lines and outgoing lines of wind farms, which can effectively solve the relay protection problems faced by wind farms.

Key words：LVRT;wind farm;relay protection;coordinated control strategy;collector wires;outgoing line