风电场集电线继电保护研究(3)
所以，风电场继电保护的研究也是今年来研究的热门课题。该文献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；通过含搭建恒速恒频风电机组风电场的模型，应用仿真的手段研究风电场接入电力系统网络后，对继电保护的影响，分别探讨了对电力系统网络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。
自从2009年以来，风电场发生了多起大规模风电机组脱网事故，这让从事风电研究的科学工作者意识到了继电保护技术对于风电场的安全稳定运行是至关重要的。回顾2013年风电行业的总体发展情况，可以看出，国家从多个方面都在对风电行业进行有力的支持并已初步显现出成效，各企业和业内人士也均对今后风电发展的势头增添了更多的信心。风电能够带动各地区传统能源消费比重的逐渐下调，风电产业的发展状况对于国家能源结构的调整意义重大。困扰我国多个地区的雾霾若要从根本上加以解决，风电必将是最为关键的环节之一。风电有望成为雾霾的克星，与光伏、燃气等一起为清洁能源行业的发展壮大做出积极贡献。
1.3 本文主要研究的内容
本文主要通过研究基于双馈风力发电机的风力场集电线路继电保护研究，完成以下工作：
1) 针对风电场集电线路整定计算规则改进短路电流周期分量的一种经典计算方法——运算曲线法，并分析运算曲线法与传统短路电流求解方法的优劣。
2) 对相间短路电流的分类及其特性进行了分析，其中对方向元件进行了介绍并讨论其是否适用于风电场集电线继电保护，并讨论相间短路电流保护的整定计算。
3) 分析风电场中性点接地方式，并根据中性点接地对于单相接地短路进行零序电流整定计算。
4) 根据实际的风电场数据进行集电线路整定计算，并通过计算数据比较本文提出的短路电流周期分量计算方法与传统计算方法的优劣。
2 短路电流周期分量计算方法
本文主要介绍一种关于短路电流周期分量的非常常用的运算法——运算曲线法。这种方法有较强的实用性，我们在这里对其进行有利于风电场机组的一些改进，使其更符合风电场继电保护的整定原则。根据已经通过计算得出的双馈异步风电机定子侧的短路电流表达式，我们能够对其进行简捷的运算，从而得到整个风电机组支路的短路电流周期分量的相关数据，并通过这些数据得到一条具有普遍意义的运算曲线。并运用经典运算曲线法去计算短路电流周期分量的另一部分——系统支路短路电流周期分量的幅值，最终可以得到短路点短路电流周期分量的幅值[1]。
2.1 电力系统等效电路
以故障点作为分界点，将电力系统简化为由很多等值风电机和无限大母线组成的电力系统网络，消除中间节点，保留电源节点和短路节点，选用多机等值方法，将并网的双馈异步发电机进行化简。通过化简，将双馈风电机组所接入的电力系统的简化为一个二支路网络，如图2.1所示。
图2.1 短路电流实用计算方法的二支路等效网络
为了简化计算，本文在含双馈风电机组的电力系统短路电流实用计算中作如下假设：
1）双馈异步发电机所接入的电力系统网络三相对称。
2）电力系统中发电机电势等相角，有利于系统支路的等值简化。所有发电机的相角都相同，发电机之间电流交换接近零，这样算出的故障点短路电流比计算了发电机相角差的实际的短路电流要大。