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(线路故障对双馈感应风机输出特性的影响研究) (线路故障对双馈感应风机输出特性的影响研究)

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《(线路故障对双馈感应风机输出特性的影响研究)》修改意见稿

1、“.....它是以发电机额定容量作为基准值的标幺值以发电机额定容量作为基准值的电磁转矩以发电机额定电压为基准值的风电机组电网侧变流器直轴和交轴电压值以发电机额定电压为基准值的风电机组电网侧变流器直轴和交轴电流相量以发电机额定容量作为基准值的双馈变速风电机组输出的有功功率正值表示机组产生有功功率以发电机额定容量作为基准值的双馈变速风电机组输出的无功功率正值表示机组产生无功功率变换器直流环节电压桨距角时,构成继电保护装置的元件材料等也产生了巨大的变化。充分分析故障并发展完善风电场的继电保护,也是间接的发展完善了风力发电。本章小结现在风力发电场集电线路出现最多的故障是单相接地故障。针对风电场的故障类型及故障特点,应设置适应风电场故障的保护。我国继电保护发展迅速,从开始的国外引进技术到国产化并实现超越......”

2、“.....分分析故障并发展完善风电场的继电保护,也是间接的发展完善了风力发电。双馈风力发电机双馈异步风力发电机简介风力电机是电机本体和冷却系统两部分组成的种绕线式式的感应发电机,在变速恒频风力发电机组中扮演着主要的角色。轴承系统定子转子构成了电机本体,冷却系统有三种结构,分为空空冷水冷和空水冷。定子绕组直接和电网相连。变频器能按运行的要求自动调节转子绕组电源的频率电压幅值和相位,并且,转子绕组还通过变频器与系统相连。机组运行效率高,可以实现不同速度下的恒频发电,且满足并网和负载用电的要求。可以根据电网电压电流发电机转速调节励磁电流,十分精确地调节发电机的输出电压,这是因为发电机采用了交流励磁并和电力系统形成了柔性连接。这样,发电机组就能满足各方面的要求......”

3、“.....再通过齿轮箱轴系把机械能传递给双馈感应发电机,发电机再将机械能转换成电能输送到系统中,这点与定速风电机组相类似。双馈感应发电机的转子和定子的链接方式与常规感应发电机不同,在双馈感应发电机中是通过由两个用直流链接的背靠背电源变换器连接的。双馈感应发电机的转子回路馈入转子侧的变换器,该变换器的运行相当于在转子回路中串联个外部电压相量。为了使转子达到预期的转速,可以通过控制该电压相量来实现。转子回路变频运行的原理为在电网正常运行状态下,通过转子侧变换器的调节来控制转速,以达到优化功率输出的目的。电网侧变换器能平衡注入背靠背式的变换器系统的直流环节的有功功率和与电网间的交换的有功功率。另外,变频器能够实现变频运行的转子回路和以固定频率运行的电网的互联。双馈变速风电机组的变流器很小,只是略高于发电机额定功率乘以发电机额定滑差......”

4、“.....也可能为负,这两种情况分别对应于双馈感应的发电机处于次同步运行和超同步运行,这点不可忽视。发电机轴功率与滑差的乘积约为转子回路的有功功率,当超同步运行时,有功功率从转子回路送至系统,而次同步运行时,转子回路从系统吸收有功功率。定子总是向系统输送有功功率而不受速度大小的影响。电网侧的变换器也起着关键作用,它能控制其直流环节的电压保持恒定,避免受到转子功率的影响,并维持与系统之间无功功率交换的平衡。双馈变速风电机组的控制系统能分为无功功率控制模式和电压控制模式,这是根据变换器的控制模式来分的。当风电机组在稳态运行过程中,维持机组发出的有功功率和无功功率满足公式对应于预先指定的恒定功率因数。的模式,就是无功功率控制模式。风电机组在稳态运行过程中,通过对无功功率的控制,维持电压端电压不变的控制模式就是电压控制模式。现在,用的比较多的是无功功率控制模式......”

5、“.....电压控制模式很少出现。但是,这并不代表电压控制模式不好,这种模式的变速风电机组有控制机端电压的功能。早在年,美国的大型风电场就将主导机型定为电压控制模式的机组了。图背靠背双向变换器的应用原理图双馈风电机组的风力机模型上文对风力机的结构及组成已介绍过了,现在分析其各自的功能。风力机叶片的作用是捕捉风能,并将风能作用到轮毂以产生机械转矩。作为风轮的中枢部件,风毂连接了叶片和主轴。风力机所产生的转矩和风速之间的关系方程如下所示上式中,是风力机叶片的转矩,是空气密度,是风力机功率系数,是叶片半径,是风速,是叶尖速率比,是风力机额定机械角速度,是风力机额定功率。另外还需考虑惯性的因素,如风毂到发电机转子之间就有很大惯性并可用阶惯性环节来表示是指齿轮箱侧的转矩,为叶片侧转矩,是轮毂惯性时间常数。双馈发电机暂态模型目前......”

6、“.....矢量控制技术已普遍运用于双馈异步发电机,运用此技术,可以保障原动机和发电机的解耦充分完成,并能对发电机输出有功功率和无功功率进行解耦控制。为了达到最大风能捕获的追踪控制的目的,可以通过控制有功功率来调节风电机组的转速来实现。无功功率的控制能影响电网功率因数,通过调节无功功率可以实现对电网功率因数的调节,进而保障风电机组和电力系统运行的动态稳定性和静态稳定性。风电机的电压方程如下所示上述式子中,分别是定子绕组和转子绕组电压的轴和轴分量,分别是定子绕组和转子绕组电流的轴和轴分量。分别为定子绕组和转子绕组合成磁链的轴和轴分量,为定子和转子相电阻。分别为定子和转子电角频率。磁链方程如下所示分别为各相定子和转子绕组间的自感。为各相定子转子绕组间的互感......”

7、“.....能通过独立控制转子励磁电流解耦有功功率和无功功率控制。双馈感应发电机从转子电路中励磁,而不需从电网励磁,能产生无功功率并能通过电网侧变流器传送给定子。需要指出的是,电网侧变流器正常工作在单位功率因数,并不包含风力机与电网的无功功率交换。所谓风电机组的电压控制模式是指风电机组在稳态运行过程中,通过对无功功率的控制,维持电压端电压不变的控制模式。双馈感应发电机故障仿真分析仿真系统假设将双馈感应风力发电机组与单机无穷大系统相连,风力发电场由的双馈风电机组合而成。风力发电机出口电压为,通过变压器将电压升高至,然后通过条和长的输电线路的电流定值时,撬杠保护动作,作用于晶闸管,将双馈感应发电机的三相转子绕组短接,四象限变流器退出运行,防止大电流烧毁电力电子器件。电压越限保护由于风电场般都远离负荷中心,处于电网边缘,电压波动大,系统电压过高容易导致风力发电机元件损坏......”

8、“.....因此装设有电压越限保护,电压越限时,风力发电机将与系统解列退出运行。频率越限保护电网的频率对风力发电机的正常工作有影响,因此设置了频率保护,当电网的频率超过了风力发电机设定的高低定值时,风力发电机跳闸停机。超速保护风力发电机的转子转速与风速有关,般而言,风速越大,转子转速越大。然而,风力发电机正常工作转速是有范围限制的,转子转速过快会对风力发电机造成损伤。因此设置超速保护。当风速过大,转子转速达到极限,无法继续进行调整时,超速保护动作,风力发电机跳闸停机。反时限过流保护该保护用于反应风力发电机内部及电网发生的故障,防止大电流对风力发电机造成损坏。故障发生时,反时限保护动作,风力发电机与系统解列。其他保护风力发电机还应该装设三相电流不平衡保护电压跌落保护矢量振荡保护以及塔内照明冷却油泵等其他系统相关的温度压力参数等保护。本章小结对于风电场升压变电站......”

9、“.....并且后备保护主要作为变压器内部故障和低压侧线路故障的后背保护,其它视系统稳定要求等特殊因素而定对于风电场的送出线路,取决于风电场接入系统的电压等级当风电场接入及以上的系统时,将分相电流差动微机保护装设在送出线路的两侧是比较不错的保护方案当风电场接入以下系统时,由于装机容量较小的缘故,在送出线路的风电场侧不需要配置保护,而在系统侧需要配置距离保护电流保护等,并采用三相重合闸方式。同时,完善双馈感应风力发电机自身的保护配置也十分重要。结论本文对线路发生故障时,双馈感应风机的输出特性进行了研究,分析了电网发生不同故障时,风电机组的输出特性。同时,通过分析双馈感应风机在线路故障时的输出特性,提出适合风电场的继电保护配置方案。并且,使用了的动态仿真工具对电网的不同故障进行了动态仿真。结果表明当线路发生故障单相两相及三相时......”

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