风电场集电线继电保护研究(2)
致谢 29
参考文献 30
1 引言
1.1 课题研究背景及意义
由于现代社会的快速发展，能源的利用也随之增长。虽然这样推动了世界工业化的进程，提高了人类的生活质量和社会的发展水平，但是由于人类社会的能源结构是以不可再生化石能源为主，而这类能源本身的储量有限，因此在不可再生能源的使用过程中，环境污染、气候变暖和能源短缺等问题越发严重，这个严峻的问题使得各国开始重视开发并利用可重复利用的资源。可再生能源，特别是风电的增长与管理和运营电力的新形式活动的重要性。
风力发电正在增加其在许多国家的发电方式中的份额。除了水电以外其他可再生能源中风电能够带动各地区传统能源消费比重的逐渐下调，风电产业的发展状况对于国家能源结构的调整意义重大。
困扰我国多个地区的雾霾若要从根本上加以解决，风电必将是最为关键的环节之一，风电有望成为雾霾的克星，与光伏、燃气等一起为清洁能源行业的发展壮大做出积极贡献，而且风能发电在技术上日趋成熟，商业化应用不断提高，而伴随着技术的进步与发展，风能利用的成本将会变得越发经济。因此，在各种各样的可再生能源中，风力发电无疑相对其他可再生能源有更高的竞争能力。
风力发电主要用于只有一种电源模式的主流电力系统配电网。因此，含有风电场电源的配电网模式多为多电源供电，这种供电方式的出现导致了配电网的能量流动和短路电流发生了根本变化，从而使得电力系统网络潮流分布出现了进一步的影响。所以控制继电保护装置动作的操作就有可能发生故障。
风电场作为分布式能源，风电场的接入将改变集电线路短路电流的电流强度，持续时间和地点。风电场接入电力系统网络对继电保护装置动作的影响，包括继电保护装置的误动、失去灵敏度，甚至拒动等情况都与风电场电源接入的位置有关。
本文针对含有风电场的电力系统配电网，提出了一种不同于常规的短路电流周期分量计算模型。虽然风电场的机组类型不同，其故障特性也不同，但我国大部分风电场内的集电线路的保护整定暂时还不考虑这些差异，按常规方法进行保护整定计算。本文主要研究基于双馈异步风电机的风电场集电线路继电保护的相关研究。
1.2 风电场集电线路继电保护研究与发展现状
近几年来，风力发电产业的迅速发展，为我国的电力产业发展做出了巨大的贡献，而机遇总是与挑战并存。2013年全国风电新增装机容量16089MW，与2012年相比增加3130MW，自2010年以来，风电装机数据首次企稳回升。2013年全国累计风电装机容量91413MW，西藏那曲超高海拔试验风电场的建成投产，标志着我国风电场建设已遍布全国各省市自治区。同时，2013年全国新增风电并网容量14490MW，累计并网容量77160MW。
全国风力发电量134.9TWh，是继火电、水电之后的第三大电源。2013年我国风力发电量约占全国总发电量的2.5%，与火电仍高居78.5%相比，仍显得微不足道。
风力发电场连接到电力传输网的典型配置是形成一组通过与具有用来获取和控制共享基础设施的中压（MV）网络相连的风力发电机。变压器连接风电场到输电网是根据工厂的额定功率的大小。
大规模的风电场并网后，一旦电力系统网络发生故障，将会对风电场造成很大的影响，严重时会损坏风机，而大规模的风电场机组脱网会反过来影响电力系统网络，进一步加剧电力系统网络的事故。根据电力系统安全稳定运行的经验，可靠稳定的继电保护能有效、快速的切除故障。