[发明专利]适应继电保护的全功率风电机组故障阻抗构建方法及系统

说明书

本发明公开了一种适应继电保护的全功率风电机组故障阻抗构建方法及系统，包括：将对称故障下风电机组的正序有功电流与故障前有功功率输出和端电压情况相结合，使对称故障期间的有功电流输出在故障前有功功率输出的基础上，随着端电压的下降而成比例的下降，构建全功率风电机组的正序等效阻抗；此外，将不对称故障下风电机组的负序无功电流与负序端电压情况相结合，使风电机组不对称故障期间输出的容性无功电流随着负序端电压的上升成比例的上升，从而构建全功率风电机组的负序等效电抗。本发明能够使得全功率风电机组具有明确的正、负序等效阻抗特性，对电网提供故障主动支撑的同时，避免触发正序有功电流传输极限而导致系统失稳。

技术领域

本发明涉及风电机组故障穿越技术领域，尤其涉及一种适应继电保护的全功率风电机组故障阻抗构建方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着风电机组装机容量的不断上升，风电机组在电网故障期间需要向电网提供主动支撑。

目前对于对称故障下，风电机组的正序无功电流输出具有要求，可表示为：

I_gQ+＝K_Q+(0.9-U_g+),U_g+0.9 (1)

其中，U_g+为全功率风电机组正序端电压，I_gQ+为输出正序无功电流，K_Q+为正序无功电流系数。当风电机组端电压小于0.9p.u.后，根据端电压相对于0.9p.u.的变化量成比例地向电网输出无功电流；如图1所示。

而对于故障期间正序有功电流的行为，则没有明确的规定。目前的常见方法是：优先保证无功电流输出后，由变流器的剩余电流容量去尽可能地维持故障前的有功功率输出。这种方式使得风电机组的有功电流特性呈现非线性和不确定性，不利于继电保护装置的可靠动作。此外这种有功电流的输出方式还有可能触及故障后系统的有功电流传输极限而导致系统失去稳定性，如图2所示。一方面给电网的支撑作用带来了不确定性，另一方面这种不确定性也给继电保护装置的可靠性带来影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种适应继电保护的全功率风电机组故障阻抗构建方法及系统，考虑并网变流器能力极限，通过构建全功率风电机组的故障正序以及负序阻抗，使故障期间全功率风电机组的故障外特性具有一致性和确定性，对保证继电保护的可靠性具有积极作用。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种适应继电保护的全功率风电机组故障阻抗构建方法，包括：将对称故障下风电机组的正序有功电流与故障前有功功率输出和端电压情况相结合，使对称故障期间的有功电流输出在故障前有功功率输出的基础上，随着端电压的下降而成比例的下降；在此基础上，构建全功率风电机组的正序等效阻抗。

作为进一步地方案，对称故障下风电机组的正序有功、无功电流具体为：

I_gQ+＝K_Q+(0.9-U_g+),U_g+0.9

其中，I_gP+为输出正序有功电流，I_gQ+为输出正序无功电流，K_P+为正序有功电流系数，K_Q+为正序无功电流系数，U_g+为全功率风电机组正序端电压，P₀为故障前全功率风电机组的有功功率输出。

作为进一步地方案，所述风电机组的有功特性呈现出电阻性，使其有功电流输出具有线性特征，利于继电保护装置的定值整定与可靠动作，同时避免触发系统有功电流传输极限而造成系统失稳。