基于快速開關提升風電場低電壓穿越成功率的研究

吳玫蓉，張漢花

(國網寧夏電力有限公司電力科學研究院，寧夏 銀川 750011)

在電力系統中，風電場一般通過110 kV變壓器集中接入至高壓輸電網，10 kV側饋線一般均配置包括自動重合閘在內的完善的繼電保護裝置[1-2]。當在保護范圍內的10 kV饋線發生永久性故障時，自動重合閘會將故障再次帶入線路，造成風機并網點電壓兩次跌落，容易引發所連接的風電場低電壓穿越失敗[3-4]。目前，研究并網點發生一次電壓跌落時提升風電場的低電壓穿越能力的方法較多，主要包括：(1)設計新的勵磁變流器控制方案；(2)增加端電壓支撐裝置；(3)改進勵磁控制與硬件保護相結合[5-6]。文獻[7]提出通過改變重合閘功能配置、延長重合時間等方法阻止連鎖故障的發生，但犧牲了重合閘保護動作的靈敏性。本文提出了一種采用快速開關提升風電場低電壓穿越成功率的方法，該方法基于國家標準《風電場接入電力系統技術規定》(以下簡稱國標)對比快速開關較傳統斷路器應用于風電場低電壓穿越場景的優勢，通過快速保護開關本體與控制系統的精密配合，較大程度地減少了故障對系統的沖擊時間。在PSCAD/EMTDC平臺搭建某風電場接入電力系統的模型，仿真分別對采用傳統斷路器和快速開關的10 kV饋線發生各種故障后并網點的電壓情況進行對比，結果表明采用快速開關的饋線能夠顯著地縮小故障電流對系統的沖擊時間，提高風電廠低電壓穿越的成功率。

1 提升風電場低電壓穿越成功率的機理

根據國標[8]的要求：并網風電機組能在20%端電壓條件下不脫網運行，即處于圖1中的區域A時風電機組能夠保持并網運行，在區域A外部的風電機組將從系統中切除。……