[发明专利]适应三相跳闸形成的含风电孤网运行送出线的重合方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体地，涉及一种适应三相跳闸形成的含风电孤网运行送出线的重合方法。

背景技术

目前，我国风资源丰富且风场、风区集中，风电以分散的方式就近接入配电网，就地消纳部分电能，在一定程度上减轻远距离高压输电的压力。风电的接入给电网带来许多新问题，对于含风电带负荷的孤网，相当于将一个不稳定功率注入原本能维持自身稳定的电网中，由于不稳定因素的注入，势必会对原来的功率平衡产生影响，这就对保护和重合闸都提出新的要求。由于受风能资源的影响，风电场运行方式多变使含风电场带负荷的孤网的故障特性具有特殊性，常规故障分析如叠加原理不适应，无法进行数学分析。从近年来的运行情况来看，由于没有对满足国家标准GB19963的风电场特性进行具体分析，选相及重合闸的影响已经显现。如果风电场送出线路发生故障，具备无功支撑及低电压穿越能力的风电场运行工况不同，故障性质不同，重合的效果也大不相同。如果重合策略不合理，不但风电场要遭受二次冲击，也会影响电网及其他相邻并网风电场，而风电场的集群特性还可能放大这种影响，导致事故扩大，严重影响风电场及系统的安全稳定运行。

风电场故障特性随运行方式、风电机组类型而变。在风电场故障特性及相关保护方面国内外学者已进行了大量研究，取得了一定的研究成果。目前关于风电场的重合研究主要集中在风电接入配网对重合的影响，并且采用的重合策略与常规能源相同，如非同期重合闸、检同期自动重合闸、快速重合闸，并没有针对风电的接入提出新的重合策略。

目前含风电的双电源送出线三相重合闸配置不考虑风电的运行特性及其影响，按以下方式配置：按常规双端电源线路的重合闸进行配置(综合重合闸)，当风电场联络线发生两相短路故障、两相接地故障或三相故障时，断路器跳三相，系统侧采用检无压先重合，0.7s后风电场检测频差小于0.238Hz，电压幅值差小于±5％，捕捉相角差过零点重合。

采用这种重合策略存在如下问题：

1、大系统采用检无压重合都能重合成功，但是小系统侧检同期大部分失败：含风电带负荷的孤网送出线三相跳闸后，产生了盈余功率，孤网很难维持自平衡，导致孤岛系统失稳，引起小系统侧检同期失败；

2、风电机组的设计原则是追求最大风功率，因此风电场不具备调频能力，当送出线三相跳闸以后，风电场无法参与频率调节，造成含风电带负荷的孤网频率失稳，小系统侧检同期重合失败；

3、若重合策略采用不合理，不但风电场要遭受二次冲击，也会影响电网及其他相邻并网风电场，并且风电场的集群特性还可能放大这种影响，导致事故扩大，严重影响风电场及系统的安全稳定运行。

据调查，一个一类风区装机容量为50MW的单个风电场，年发电量大约为一亿五千万千瓦·时，当含风电场带负荷的孤网送出线线发生故障断路器三相跳闸后，若采用以上重合闸配置方式，孤网侧电压、频率发生波动，很快越限失稳造成小系统侧检同期失败，风电场解列转入热备用状态。在确定故障位置、进行故障处理后24小时内汇报调度，检查无误后方可送电，风电场将损失大约820000千瓦·时的送出电量且孤网内的电源进入备用状态会导致大系统有功缺额，造成系统频率下降，增加系统其他电源的调峰深度。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种适应三相跳闸形成的含风电孤网运行送出线的重合方法，以解决由于盈余功率的存在，送出线发生短路故障断路器三相跳闸后形成含风电场带负荷的孤网的频率和电压很快越限，小系统侧无法满足检同期要求，导致重合闸失败的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种适应三相跳闸形成的含风电孤网运行送出线的重合方法，包括以下步骤：

步骤1、含风电的带负荷的孤网送出线路发生故障时，保护速断动作三相跳闸，此时孤网中各类发电机出力暂时不变，负荷不变；即孤网中常规电源注入功率P₀、风电场注入功率P_f和负荷P_load不变；检测发生故障前送出线的传送功率即盈余功率△P₁，其中△P₁＝P_f+P₀-P_load；