風電場對變壓器保護的影響分析

1、引言

雙饋感應發電機組（Doubly-Fed Induction Generator，DFIG）因其所獨有的優越性在風力發電中得到了廣泛的應用，成為目前風電機組的主流機型。因此，雙饋風機的并網對原有繼電保護的影響成為集中研究的熱點。為了研究雙饋風電機組的頻率偏移特性對變壓器保護的影響，首先搭建雙饋風力發電機組。介紹了DFIG風電機風機側定子磁鏈定向矢量控制和網側功率解耦控制方法的設計。基于機組容量加權的參數聚合法把風電場等值成一臺等值風電機組。本文正是根據這些原理搭建50MW DFIG模型，以某地區實際風電接入為例對變壓器保護進行仿真。

2、雙饋電機組風電場暫態特性分析

在PSCAD/EMTDC電磁暫態平臺建立某地區50MW雙饋風電機組集中接入仿真系統如圖1所示。

系統參數如下：220kV側系統，短路容量：1719MVA，短路電流：4.32kA。短路阻抗模30Ω。送出線路參數：正序阻抗0.132+j0.38Ω/Km，負序阻抗0.396+j1.15Ω/Km，線路全長10.2Km；風電場主變壓器參數：額定容量50MVA，阻抗電壓百分比U（%）=10.32，短路損耗181.7kW，空載損耗32.4kW。風電集群再升壓變壓器額定容量50MVA，額定電壓38.5kV/121kV/235kV，阻抗電壓百分比UA12（%）=13.65，UA23（%）=23.04，UA13（%）=7.49。仿真在t=4s時在風電場的送出線中點K點發生三相故障系統側電流，風電場側電流，系統側電壓和系統側電壓如圖2和圖3所示，圖4為輸出功率變化。

雙饋感應風力發電機為變速恒頻發電系統，在正常運行狀態下，轉速的變化范圍在0.7pu～1.3pu之間。當電網電壓跌落時，風機電磁轉矩減少，為了維持風機電磁轉矩和機械轉矩的平衡，這時系統側變頻器工作在整流狀態，機側變頻器工作在逆變狀態，通過穩態解耦控制增大勵磁電流。……