為什么要研究含風(fēng)電系統(tǒng)的繼電保護適應(yīng)性？
A
繼電保護反應(yīng)故障特征動作,故障特征取決于系統(tǒng)中的電源和網(wǎng)絡(luò)拓撲。目前的保護裝置適應(yīng)于同步機作為電源的系統(tǒng),由于風(fēng)電電源的對故障的響應(yīng)與傳統(tǒng)同步機不同,因此有必要研究現(xiàn)有繼電保護原理與判據(jù)對于含風(fēng)電系統(tǒng)的適應(yīng)性。
Q
含風(fēng)電系統(tǒng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)故障特征的差異是什么？
A
由于風(fēng)電電源結(jié)構(gòu)和控制方式的特殊性,它們具有與同步機電源不同的故障特征,如圖1所示。
無論雙饋還是直驅(qū)風(fēng)機,故障過程中為保護變流器安全,提供短路電流的能力有限,表現(xiàn)為弱饋特征如圖1(a);電力電子器件開關(guān)及控制系統(tǒng)作用引入大量諧波如圖1(b);低電壓穿越等故障暫態(tài)控制使得風(fēng)電機組等效阻抗隨時間變化,由于控制主要作用于正序分量,因此正序負序阻抗相差較大如圖1(c)。此外雙饋風(fēng)電系統(tǒng)因異步電機的存在,而在某些故障類型下表現(xiàn)出電流頻率偏移特征如圖1(d)。風(fēng)電電源上述有別于同步機系統(tǒng)的故障特征,使得目前的繼電保護原理可能存在適應(yīng)性問題,即存在誤動或拒動可能性。
圖1風(fēng)電系統(tǒng)故障特征
Q
應(yīng)該從哪些方面著手來研究現(xiàn)有繼電保護原理對含風(fēng)電系統(tǒng)的適應(yīng)性？
A
首先,理論分析現(xiàn)有保護原理與判據(jù)的適用條件,即它們能夠反應(yīng)的故障特征;其次,分析現(xiàn)有保護所反應(yīng)的這些故障特征在風(fēng)電系統(tǒng)中是否存在,初步得出保護適應(yīng)性結(jié)論;最后,根據(jù)仿真數(shù)據(jù)和現(xiàn)場錄波數(shù)據(jù)驗證理論分析的正確性。
Q
現(xiàn)有保護在含風(fēng)電系統(tǒng)中的適應(yīng)性如何？
A
如下從單端量保護、雙端量保護、零序保護的角度,簡析現(xiàn)有保護的適應(yīng)性。
一、單端量保護
1)距離元件
距離元件是距離保護的測量元件,實現(xiàn)方式可分為測距式和補償式。測距式距離元件通過計算故障點到保護安裝處的距離判別區(qū)內(nèi)外故障,如工頻量距離、時域距離等。補償式距離元件通過比較保護范圍末端電氣量的幅值或相位關(guān)系來構(gòu)成保護判據(jù),如工頻變化量距離、比相式距離。
工頻量距離元件和比相式距離元件利用工頻全量,面向被保護線路,與背側(cè)系統(tǒng)阻抗無關(guān)。但由于存在相量提取環(huán)節(jié),理論上將受諧波與頻率偏移的影響。
