《低电压穿越问题研究开题报告文献综述6400字》

风电场低电压穿越能力与继电保护研究开题报告文献综述一、研究背景及意义（一）研究背景电力系统重要组成部分是风电场。随着国家对清洁型能源的高度重视，风电场在我国发展迅猛，风电场容量迅速增大，数量急剧增多。电力系统要以安全生产的客观因素出发，从而对风电场稳定运行的要求更高。同时，风电场均设有与系统紧密相连的升压站，其中线路、母线及主变保护与电网保护的配置、检修维护、运行管理一样重要。此外电网内变电站对比来说，风电场内设备不止有这些，还有电力无功补偿（SVC）装置以及风机控制系统等有关自动装置。不仅仅如此，风电场的现状又是设备多样化、新型装置多、配置的专业检修维护人员少或者不配置的专业检修维护人员，因此风电场内许多保护与控制方面的问题也较突出。有必要对风电场继电保护与控制做进一步的研究。（二）研究意义目前，风电场主设备保护的原理研究在不断地深入，各种原理的保护装置也在不断地开发并推向市场，但是，在装置不断完善的过程中，现场设备的运行情况、配置和管理造成波动、机器设备存在缺陷的情况并不少。如风电入网接入形式直接导致的风电场经常性的解网、风电场的穿越性故障、风电场保护配置引起的故障等。本文以风电场低电压作为研究对象，进行研究，风电场对系统短路电流的影响，短路对风电场电压的影响，是由于风电机组不具备低电压穿越能力，系统短路时对风机的影响很大。本文的研究对今后研究风电场继电保护，分析短路电流特性起到了引导性的作用；经搭建恒速恒频风电机组风电场的模拟模型，应用仿真的手段研究风电场接入电网后，对继电保护的影响，分别探讨了对电网电流的保护和对变压器零序保护和后备保护的影响，得出了风电场对继电保护的影响应该从风电场的接入点的最佳位置进行研究的结论。因此，本文的研究在一定程度上丰富了风电场内继电保护的理论知识，同时对于进一步研究、实施保护控制技术、规划设计风电场以及提高风电场的安全运行水平等各方面均具有重要的意义。二、国内外研究现状及发展动态分析（一）低电压穿越问题的国内外研究现状国内外风电机组的主流机型为双馈式变速恒频风电机组。发电设施是双馈发电机。在发生电网故障时，当前的保护措施是马上从电网中取出双馈感应发电机以保证机组的完好无损。随着风电机组单机容量、风机数量的不断增大和增加以及风电场模式的不断扩增，风电机组和电网之间的影响越来越严重。如今越来越忧心，一旦电网发生故障，会形成大面积风电机组因自身保护而脱网的情形，将严重影响电力系统的运行稳定性。所以，紧接电网的双馈感应发电机容量的不断扩充，电网对其保护与控制的要求越来越高。在正常情况下，电网故障和电压下降情况一旦发生，要求发电机组不能离开电网，并且故障消除后，快速帮电力系统恢复稳定运行。换句话说，要求风电机组需要一定的低电压能力。而现状是国内风电机组生产厂家很多，据资料统计国产生产厂家有70多个，产品质量不一，风电场在系统有有故障时解网时有发生，严重影响了电网的稳定。目前，风力发电技术领先的国家，如美国、德国、丹麦对于风力发电系统的低电压穿越已经相继的给出了的标准。风电场在电网电压下跌至15%额定电压时还能维持运行625ms的低电压穿越能力；风电场网点电压在发生下跌故障三秒内快速恢复额定电压的90%时，风电场一定要保持并网运行。只有当电力系统出现在区域所示的故障时，才允许风力发电系统同电力系统脱离。（二）风电场继电保护研究现状近几年来，风力发电产业的迅速发展，为我国的电力产业发展做出了巨大的贡献，而机遇总是与挑战并存。大规模的风电场并网后，一旦电网发生故障，将会对风电场造成很大的影响，严重时会损坏风机，而大规模的风电场机组脱网会反过来影响电网，进一步加剧电网的事故。根据电力系统安全稳定运行的经验，可靠稳定的继电保护能有效、快速的切除故障。所以，风电场继电保护的研究也是今年来研究的热门课题。自2009年开始，风电场发生风电机组脱网事故急剧频繁，让从事风电研究的学者意识到了，低电压穿越技术对于风电场的安全稳定运行是至关重要的。经过实验研究双馈风力发电机能低电压穿越的原理，并提出了一种转子撬棒保护的低电压穿越策略，从理论上说明风机具有低电压穿越能力之后，可以帮助电网在故障后快速恢复；通过研究风电场内部的继电保护装置的配置情况以及各设备继电保护之间的配合整定，得出了具有低电压穿越功能的风电场在电网发生短路故障时，能提供短暂恒定的短路电流。风电场继电保护的研究是能让风机的低电压穿越，到风电场集电线路上短路电流的特性分析，从风电场到线路，越来越具体化，为后续深刻研究风电场的继电保护打下了基础。（三）风电场继电保护研究前景近几年来，风力发电技术的崛起，风电场的大规模建设投产，伴随着一系列的新的技术难题的出现。较大的电网事故的发生，似乎都与风电场自身存在的一些问题有着千丝万缕的联系。风电场乃至电网的安全稳定运行的基本保障是靠各种继电保护装置的正确动作来完成。一系列的重大事故的发生，给我们深入研究风电场的继电保护问题指明了方向，我认为今后的风电场继电保护的发展方向有以下几点：1.考虑风机的低电压穿越问题低电压穿越（LVRT）是指当风电场外部发生故障或扰动引起风电场并网点的电压降低时，在电压降低的范围内，一定时间内，风电机组有能力识别这一故障，不自动脱离电网继续运行，也有故障穿越的提法。随着风力发电技术的发展，自2011年以来，我国并网的风电场曾多次发生非正常脱网事故，主要原因是风电机组不具备低电压穿越能力。在风电场大规模的接入电网的情况下，为了不危及电网的安全稳定运行，在电网发生电压下跌的情况，风电机组坚决保障在一定时间内不脱离电网，并且要如同水电、火电等电源一样为电力系统提供有功功率P（恢复频率）和无功功率Q（恢复电压）的支撑。所以必须考虑风电机组低电压穿越能力，从继电保护装置的动作时间与动作特性上与之相配合，避免电压跌落时，继电保护装置将整个风电场切除，造成较大的损失乃至电网事故。2.故障信息检测与继电保护继电保护装置是通过事实检测保护安装处的检测信息，与整定数值进行比较，从而进行判断是否发出动作的命令。这样的保护装置对信息故障的快速识别、处理以及分析利用是继电保护装置能否及时、有效的动作的基础，所以，能不断地挖掘故障信息，并准确的利用故障信息，对继电保护技术发展研究的前景是很有利的。随着小波变换、人工神经网络（ANN）等数学方法在各个领域的广泛应用，人们也开始尝试着将这种新型的数学方法应用于电力系统继电保护的算法中。这种方法在分析故障信息时，充分发挥其特性，将突变性质的非平稳信号时域化、局部化，从而能准确的分析出故障的位置以及其它相关的故障信息。相信利用先进的数学基础知识对故障信息的检测与利用进行深挖掘和分析，将会成为继电保护算法研究的一个新的领域。3.自适应继电保护继电保护装置做为电力系统稳定运行的安全屏障，需要不断适应变化中的电力系统的运行模式，在电网发生故障时，能准确、快速的切除各种故障及相关设备，而自适应继电保护理论是利用自动控制理论技术，在数据产生变化时还能保持稳定值的标准特性，最后实现继电保护装置的科技智能化。在继电保护技术发展的历程中，自适应继电保护理论一直是个比较新颖的研究话题。自适应继电保护是根据系统不断产生的变化、检测到的故障信息改变自身的保护性能、特性以及定值的保护。自适应继电保护是指电力系统发生的不同情况的变化，自适保护装置都尽可能地去适应它，并进一步改善保护性能。所以，自适应继电保护将会是继电保护发展的目标。三、课题研究内容、目标以及拟解决的关键问题（一）课题研究内容随着风电装机容量的增加，提高风电机组低电压穿越能力以及如何与系统保护配合已成为发展风力发电的客观要求。本文拟在当前理论研究的基础上，结合现场实例进行分析，进一步深入研究风力发电机组低电压穿越能力、风电出线保护以及风电机组保护等问题，探索当前形势下解决这些问题的方法和思路。包括以下研究内容：第一部分为绪论，介绍研究背景及意义，国内外研究现状及研究内容，着重介绍当前风电场低电压穿越能力现状及问题，从低电压穿越简介、低电压穿越测试国内现状、风电场低电压穿越能力现状、三种低电压穿越能力实现原理、低电压穿越现今存在的一些问题等五个方面具体分析。第二部分是风电场低电压穿越能力以及继电保护相关概述，介绍了风电场结构特点、双馈风机的基本结构、风电场中继电保护的原理、任务及要求、风电场继电保护配置。第三部分为风电场低电压穿越能力现状及问题研究，首先介绍风电场继电保护配置及整定，其次介绍低电压穿越特性及与保护动作时间关系，最后提出当前风电场保护配置存在的问题，即风电场机组的保护与风电场内部电网保护两方面的问题。第四部分为风力发电机组继电保护研究。主要提出对单风电机组本体保护的改进、风电场内部继电保护的改进、发挥低电压穿越能力保护动作时序的作用三方面的对策。第五部分为继电保护改进对策的效果验证。首先对风电场线路保护装置闭环试验模型建立、风电场线路保护装置闭环试验平台搭建、风电场线路保护装置闭环试验项目进行分析，然后对实验结果进行分析，最后提出针对DFIG机群接入系统的保护改进对策。第六部分结论与展望。在为全文作出总结的基础上提出未来的展望。（二）研究目标风力发电技术是一种环保清洁而且无辐射无污染的可再生能源技术。随着风力发电电力容量占电力系统发电容量的比重越来越大，所以风力发电并网后对电网安全和稳定性的影响不可小觑。随着大规模及超大规模风力发电的并网运行，风力发的电接入电网后带来了一系列技术问题，例如风力发电低压穿越能力和继电保护研究就是值得探讨的大热点。实际上，大型风电并网运行过程中暴露出了一系列的问题，尤其是技术问题。本文仔细分析了风电场低电压穿越能力目前的状况和风力发电机组继电保护，继而分析风电和电网接入后，继电保护方面要注意的一些问题。（三）拟解决的关键问题1.风电场低电压穿越存在的问题。2.风电场保护配置存在的问题。四、拟采取的研究方案、可行性分析及难点（一）研究方案第一，文献研究法。通过书籍、网络全面搜集国内外专家的有关著作资料，通过搜集回来的重要信息对研究文献资料进行研究，为论文找到切实有力的依据，根据自己的观点增加前沿性的论证材料。第二，理论研究结合实际，因为本文研究的主体对象是风电场低电压穿越能力与继电保护，所以本文中所有理论和实证分析，都结合了风电场的实际情况进行分析。（二）可行性分析本课题时间可行，拥有充足的时间对本课题研究内容进行较为细致全面的观察和收集资料，时间上有保障。通过搜集和整理资料，采用理论和实践相结合的方法，将对风电场低电压穿越能力与继电保护进行研究。此外，课题经费已经到位，设备工作也准备好，具有独立分析理论的能力。课题研究得到充分保证，相信能为本课题提供足够的支持。（三）难点当前风电场保护配置存在的问题：风电场机组的保护与风电场内部电网保护问题。五、预期成果和可能的创新点（一）预期成果本课题研究的是风电场低电压穿越能力与继电保护，在论文前期，通过查阅课题相关的资料，了解到低电压穿越能力实现原理，包括转子短路保护技术（crowbar电路）、引入新型拓扑结构、采用合理的励磁控制算法以及低电压穿越试验设备原理。在风电场继电保护方面，也查阅了相关资料，了解到风电场继电保护配置及整定，有了基本思路，使自己受到论文研究的初步训练，预计能解决风电场低电压穿越能力及继电保护问题。在课题进行时，本论文用了充足的时间，通过查阅文献资料和上网查询等许多方式完成搜集资料，并对周边实际风电场进行了实地考察，掌握了风电场内继电保护的知识和理论，能够独立完成分析和撰写。通过此论文的撰写，预期不仅能使本人的理论联系实际的水平提高，分析问题的能力也大大有所提升。在理论分析方面预期也能做到分析恰当，条理较分明，层次清楚，逻辑较严密。（二）可能的创新点在目前理论研究的基础层面上，进一步结合现场实例分析研究，找出影响风电场安全稳定运行的有关继电保护方面可能存在的缺陷与问题，对所构建的风电机组低电压穿越能力及其相关系统继电保护之间配合的实现进行深入分析研究，主要包括模型建立、各模块基本理论及其相应计算方法、验证分析等。进一步深入研究风力发电低电压穿行能力和线路保护通道、风电出线保护以及风机保护等问题，探索目前情形下能解决这类问题的维修办法与思路。六、论文工作计划（1）前期准备阶段（2020年3月）确定选题，查阅文献，收集研究撰写需要的资料，撰写开题报告。（2）收集资料阶段（2020年4月-2020年5月）完成开题报告，研究风电场低压穿越方法及继电保护方案。（3）资料分析阶段（2020年6月——2020年7月）对已获得的资料进行整理，及时查漏补缺，并具体的分析工作，撰写学位论文。（4）中期检查阶段（2020年7月——2020年8月）在论文中期分析论文进展情况以及下一步的目标。（5）论文撰写阶段（2020年8月——2020年10月）认真撰写论文，及时与导师沟通修改。（6）论文完成阶段（2020年10月——2020年12月）完成相关论文，参加毕业答辩。七、主要参考文献钟勇.风电机组低电压穿越措施对输电线路继电保护的影响[D].合肥工业大学,2016.潘莉丽,白璟,陈德超,etal.关于低电压穿越能力的风电并网点继电保护的探究[J].工程技术(引文版),2016(5):00208-00208.王刘拴,吴有中,贾丽娟,等.具有低电压穿越能力的风电接入电力系统继电保护的配合[J].全文版:工程技术,2016,000(007):P.516-516.刘威.1.5MW风机低电压穿越功能实现的研究与控制[J].工程技术(全文版),2016(9):00215-00215.欧阳金鑫,唐挺,郑迪,等.低电压穿越控制下双馈风电机组短路电流特性与计算方法[J].电工技术学报,2017(22):216-224.高峰,黄鸣宇,乔颖,等.考虑低电压穿越的风电场双机聚合模型[J].电力建设,2016,37(006):86-95.黄涛.风电接入对继电保护影响机理及充分式保护新方案研究[D].东南大学,2017.赵裕童.风电场集电线路及其T接送出线路保护方案研究[D].华北电力大学,2019.杨加意.大容量双馈风电场送出线路差动保护的研究[D].南京理工大学,2017.白彩霞,孙骞,刘斌.低电压穿越策略对故障选相的影响[J].黑龙江电力,2018.王彦国,余群兵,徐光福.一起风电场解列保护拒动的分析及改进措施[J].四川电力技术,2017,000(006):76-81.孙玲玲,王宁,贾清泉,等.计及分布式光伏发电低电压穿越能力的主动配电网保护方法[J].电力自动化设备,2018,038(006):79-86.王小波,宋国兵,常仲学,等.直驱风电场集电线保护研究[J].西安交通大学学报,2017,51(001):122-127.陈鹏.适用于风电场规模化接入的电网故障计算方法及应用研究[D].华中科技大学,2016.赵天乐.考虑低电压穿越的光伏电站对并网线路差动保护影响研究[J].城市建设理论研究(电子版),2019.尚迪.分散式双馈风电场暂态模型及有源配电线保护的研究[D].西安理工大学,2019.徐岩,申南轩,朱晓荣,等.适用于继电保护整定计算的双馈风电机组等效模型[J].电力系