Matlab/Simulink风电场集电线路继电保护研究(3)
图2.3 仿真的风机短路电流波形
通过图2.3可以看出，风机在发生短路故障时，电流变化的波形是一个减幅振荡的波形，然后随着时间逐渐衰减，最后趋于平稳且短路电流很小。这和理论上所研究的风机短路电流性质是相符的，说明通过Matlab/Simulink仿真的风机电流波形是合理正确的。
3 风电场对电网继电保护的影响
分析完风力发电机的故障电流特性后，便开始进一步研究风电场并网对电力系统继电保护的影响。因为短路电流的大小会直接影响到继电保护的配置，所以首先分析风电场的接入对系统故障时短路电流的影响。为了研究系统发生故障时风机集电线路上短路电流的变化，本文利用Matlab/Simulink工具建立了由普通异步电机组成的风电场接入单机无穷大电力系统的仿真模型[4]。通过仿真分析风机并网对系统故障时短路电流的影响。并结合风电场及电力系统中的具体参数，通过实例对风电场集电线路进行保护配置和整定计算。进而比较仿真的短路电流实际数值与保护整定计算理论值之间的差异，讨论系统保护配置不考虑风电场影响时可能会发生误动或拒动的情况，即发现原有保护配置方案的不足，以便作出调整与改进。
3．1 含风电场的电网仿真建模与故障分析
3.1.1 系统概述
图3.1为典型的风电场接入单机无穷大系统的接线图。风电场由50台单机容量为2.0MW的普通异步风力发电机构成，总装机容量为100MW。它们分别分布在三条集电线路上，第一条集电线路上含有10台风机，第二条和第三条集电线路均装设20台风机。风力发电机的出口电压为690V，通过箱式变压器升压至35kV，然后经过长度为10km集电线路送至升压变电站，将电压升至220kV，最后接入无穷大系统[4]。
图3.1 典型风电场并网的接线简图
3.1.2 系统建模
将所要仿真模拟的系统在Matlab/Simulink中进行建模。首先分别建立三个风电机组构成风电场，风电机组用SimPowerSystems库中的Wind Turbine模型代替，然后连接三相变压器，将它们分别置于三条集电线路上，线路模型用Three-Phase PI Section Line来模拟。在第一条集电线路上添加一个短路故障设置元件Three-Phase Fault于线路元件后面，在短路设置之后插入三相电流电压测量元件Three-Phase V-I Measurement，即放在仿真系统中集电线路的保护安装处，以测量系统保护装置处的电压和电流。将测量输出端口连在示波器Scope上，以便显示测量的电压和电流的波形。接着再连上一个变压器，作为电力系统中的主变。最后接上三相电源负载Three-Phase Source，把第二条和第三条含有风电场的集电线路并入系统母线中。由于Matlab/Simulink中风机的模型是向量模型Phasor Type，所以powergui采用的是Phasors向量分析。最终得到的风电场配网系统的仿真模型如3.2所示。