李斌，李明浩，趙黎麗，王欣

（1.天津大學(xué)智能電網(wǎng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300072；2.貴州電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心，貴陽550002）

風(fēng)電場接入對高壓送出線路重合閘的影響

李斌1，李明浩1，趙黎麗2，王欣1

（1.天津大學(xué)智能電網(wǎng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300072；2.貴州電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心，貴陽550002）

風(fēng)電場接入對高壓送出線路的重合閘配置具有重要影響。針對送出線路發(fā)生故障后風(fēng)電場的故障特性，分析了風(fēng)電場對不同重合閘方式、時(shí)間定值和檢定方式的影響，提出適用于風(fēng)電送出線路的重合閘方案。以雙饋風(fēng)機(jī)為例，結(jié)合現(xiàn)場錄波數(shù)據(jù)，研究了送出線路發(fā)生單相故障和相間故障后風(fēng)電場的故障特征，并仿真驗(yàn)證了故障特征的正確性。在此基礎(chǔ)上對比分析了單重方式和三重方式的優(yōu)缺點(diǎn)，得到了220 kV及以上送出線路應(yīng)優(yōu)先采用綜合重合閘的結(jié)論；分析了單相重合閘及三相重合閘時(shí)間定值的整定依據(jù)，并且對不同風(fēng)電場的三相重合閘檢定方式進(jìn)行了研究，提出了一種“持續(xù)檢母線無壓”的新型檢定方式，使送出線路發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)能夠在最短時(shí)間內(nèi)重合成功，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場快速并網(wǎng)發(fā)電。

風(fēng)電場；送出線路；重合閘；重合時(shí)間；檢定方式

隨著風(fēng)電的快速發(fā)展，風(fēng)機(jī)容量不斷增加，大規(guī)模風(fēng)電場接入電網(wǎng)后對電力系統(tǒng)的影響值得關(guān)注[1]。風(fēng)電場通過超高壓送出線路對電網(wǎng)輸電，目前送出線路采用的保護(hù)配置及重合閘方式直接采用常規(guī)超高壓線路的常用方案，并沒有完全解決風(fēng)電場接入后的適應(yīng)性問題，難以同時(shí)保證風(fēng)電場的經(jīng)濟(jì)性和電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠性[2-3]。

文獻(xiàn)[4]對故障時(shí)風(fēng)電并網(wǎng)電壓進(jìn)行理論計(jì)算，結(jié)合故障時(shí)的實(shí)際錄波結(jié)果，論證了在風(fēng)電場送出線路投入單相重合閘的可行性。文獻(xiàn)[5]指出風(fēng)電場并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線發(fā)生故障時(shí)風(fēng)場側(cè)采用“檢同期”方式難以重合成功。文獻(xiàn)[6]分析了自動(dòng)重合閘重合永久性故障時(shí)系統(tǒng)電壓兩次跌落造成風(fēng)電場連鎖脫網(wǎng)的機(jī)理，提出了使用改變重合閘功能配置以及延長重合時(shí)間等方法。文獻(xiàn)[7-9]對雙饋風(fēng)機(jī)的低電壓穿越策略進(jìn)行了研究，指出撬棒電路的投入方式會(huì)影響低電壓穿越的動(dòng)態(tài)特性。文獻(xiàn)[10-13]分析了不同風(fēng)機(jī)的控制方式和暫態(tài)特性，并通過仿真建模加以驗(yàn)證。文獻(xiàn)[14-15]分析了風(fēng)電場的無功補(bǔ)償問題，驗(yàn)證了故障時(shí)SVG能為風(fēng)電場提供一定的電壓支撐，防止大量風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)，提高風(fēng)電場并網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

大規(guī)模風(fēng)電場往往經(jīng)超高壓聯(lián)絡(luò)線接入電網(wǎng)。當(dāng)風(fēng)電場送出線路發(fā)生故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作，由于風(fēng)電場故障特性有別于傳統(tǒng)電廠，在故障期間對保護(hù)動(dòng)作性能將產(chǎn)生重要影響。而且，在保護(hù)動(dòng)作后的三相跳閘或單相跳閘后，風(fēng)電場的運(yùn)行特性是否能夠保證重合閘成功、快速恢復(fù)風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行是必須研究解決的問題。本文系統(tǒng)分析了風(fēng)電場接入對高壓送出線路重合閘方式、時(shí)間定值、檢定方式的影響，通過故障錄波與仿真加以驗(yàn)證，最后提出了適用于風(fēng)電送出線路的重合閘方案。

表1 風(fēng)電場送出線路重合閘方式Tab.1Reclosing mode of transmission lines with wind

1 風(fēng)電場對送出線路重合閘方式的影響

超高壓輸電線路的重合閘方式可采用單相重合閘、三相重合閘或綜合重合閘方式。其中綜合重合閘方式是指在發(fā)生單相接地故障時(shí)采用單相重合閘方式，而發(fā)生相間短路時(shí)采用三相重合閘方式。在考慮高壓輸電線路的故障概率、系統(tǒng)過電壓等技術(shù)問題的基礎(chǔ)上，通常只投入單相重合閘功能。對于強(qiáng)調(diào)瞬時(shí)性故障情況下快速恢復(fù)供電或聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的輸電線路，通常采用綜合重合閘方式。然而，風(fēng)電場在故障跳閘后的運(yùn)行特性、重合后的恢復(fù)并網(wǎng)過程都與傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)有本質(zhì)區(qū)別。因此，對于風(fēng)電場送出線路的重合閘方式需要結(jié)合風(fēng)電場自身特性進(jìn)行研究論證。目前，我國一些省區(qū)的風(fēng)電場并網(wǎng)線路重合閘方式如表1所示。

1.1 風(fēng)電場送出線路的單相重合閘

220 kV及以上風(fēng)電場送出線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，風(fēng)電機(jī)組為防止轉(zhuǎn)子變流器過流過壓，將投入撬棒電路對風(fēng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)并實(shí)現(xiàn)低電壓穿越功能。當(dāng)保護(hù)跳開線路故障相而進(jìn)入非全相運(yùn)行階段后，由于健全相仍然與風(fēng)電場保持電氣聯(lián)系，因此風(fēng)電機(jī)組始終保持并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，因此可以認(rèn)為經(jīng)過短延時(shí)后瞬時(shí)性故障消失，單相重合閘成功重合，恢復(fù)風(fēng)電場運(yùn)行。

與常規(guī)電源不同的是，風(fēng)電場機(jī)組在單相故障發(fā)生時(shí)會(huì)投入撬棒電路而進(jìn)入異步運(yùn)行狀態(tài)。不同風(fēng)機(jī)撬棒電路投入的時(shí)刻、持續(xù)時(shí)間等控制方式可能不同。異步運(yùn)行狀態(tài)使得風(fēng)電場從系統(tǒng)吸收大量無功，如果風(fēng)電場容量較大，則會(huì)引起無功不足，造成系統(tǒng)電壓下降，引發(fā)風(fēng)電場送出線路出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。因此風(fēng)電場側(cè)應(yīng)提供足夠容量的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，或者改善雙饋風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的無功控制策略，以保證風(fēng)電場送出線路成功的完成單相重合閘操作。

1.2 風(fēng)電場送出線路的三相重合閘

當(dāng)送出線路發(fā)生相間故障時(shí)，斷路器三相跳閘，風(fēng)電場將與系統(tǒng)失去聯(lián)絡(luò)，此時(shí)風(fēng)電場與本地負(fù)荷存在孤島運(yùn)行的可能，如圖1所示。而雙饋風(fēng)機(jī)自身不具備調(diào)頻能力，因此風(fēng)場出力與負(fù)荷的不匹配極易導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組的電壓保護(hù)或頻率保護(hù)動(dòng)作切機(jī)。

圖1 風(fēng)電場孤網(wǎng)運(yùn)行示意Fig.1Diagram of the wind farm in islanding operation

在并網(wǎng)開關(guān)斷開前，系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)滿足功率守恒，假設(shè)風(fēng)電場與電網(wǎng)之間沒有無功交換，其公式為

式中：Pw為風(fēng)電機(jī)組輸出的有功功率；Qw為風(fēng)電機(jī)組輸出的無功功率；PLoad為負(fù)載的需求有功功率；QLoad為負(fù)載的需求無功功率；PGrid為風(fēng)電機(jī)組向電網(wǎng)輸出的有功功率。

對于并聯(lián)的RLC本地負(fù)載，可得

式中：UPCC為風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入微電網(wǎng)孤島系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)公共耦合點(diǎn)處的電壓有效值；ω為公共耦合點(diǎn)處的電壓角頻率。

聯(lián)立式（1）和式（2），可得

式中：λ=RC/L ，為并聯(lián)的本地RLC負(fù)載的品質(zhì)因數(shù)；ω0=1/LC ，為并聯(lián)的本地RLC負(fù)載的諧振角頻率。

基于式（2）和式（3）分析，可得出風(fēng)電場孤島系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電壓的幅值特征和頻率特征：

（1）風(fēng)電場孤島系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)機(jī)輸出的有功功率影響孤島系統(tǒng)的電壓幅值。即孤島系統(tǒng)的電壓水平取決于系統(tǒng)內(nèi)有功功率的匹配程度；

（2）風(fēng)電場孤島系統(tǒng)穩(wěn)定后風(fēng)機(jī)輸出的有功功率與無功功率比值影響系統(tǒng)內(nèi)的電壓頻率，同時(shí)，該頻率也受負(fù)載品質(zhì)因數(shù)和負(fù)載諧振角頻率的影響。

以我國某省的風(fēng)電場為例，其送出線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 某風(fēng)電場及送出線路示意Fig.2Diagram of wind farms and their transmission lines

220 kV送出線路因相間故障而三相跳閘后，風(fēng)電場進(jìn)入孤島運(yùn)行狀態(tài)。由以上分析可知PGrid變?yōu)?，Pw-PGrid顯著增大，電壓上升。式（3）中ω關(guān)于Pw-PGrid是增函數(shù)，隨著Pw-PGrid增加，頻率上升。

圖2所示風(fēng)電場送出線路三相跳閘后，其頻率錄波和電壓錄波變化如圖3和圖4所示。根據(jù)《GBT 19963—2011風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》可知并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電壓和頻率保護(hù)定值設(shè)定，在圖3和圖4的變化條件下，風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)機(jī)必然快速脫網(wǎng)，隨后電壓和頻率逐漸下降至0。

圖3 送出線路三跳后風(fēng)電場35 kV母線電壓頻率變化Fig.3Voltage frequency of 35 kV bus in the wind farm when the three-phase circuit breaker of the transmission line trips

圖4 送出線路三跳后風(fēng)電場35 kV母線三相電壓變化Fig.4Voltage of 35 kV bus in the wind farm when the three-phase circuit breaker of the transmission line trips

2 風(fēng)電場送出線路的重合閘設(shè)置

2.1 風(fēng)電場送出線路的重合閘方式

對于風(fēng)電場接入的送出線路，單相重合閘的優(yōu)點(diǎn)在于單相瞬時(shí)性故障率高，采用單相重合閘可以保證風(fēng)電場在非全相運(yùn)行時(shí)保持并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，隨后恢復(fù)風(fēng)電場正常并網(wǎng)發(fā)電。三相重合閘方式優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)線路發(fā)生瞬時(shí)性相間故障時(shí)，220 kV三相跳閘，風(fēng)電場母線電壓能在重合閘動(dòng)作后迅速恢復(fù)，脫網(wǎng)后的風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)檢測到系統(tǒng)電壓及頻率正常后，在風(fēng)速滿足條件的情況下自動(dòng)并網(wǎng)，投入發(fā)電，從而提高了風(fēng)電場的發(fā)電效益。

對于僅投入單相重合閘方式的輸電線路，瞬時(shí)性相間故障時(shí)線路三相跳閘不重合。按照電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)程和恢復(fù)供電的管理流程，輸電線路需要在確定故障位置、進(jìn)行故障處理并檢查無誤后，由調(diào)度部門下令合閘恢復(fù)供電。這樣一來，風(fēng)電場送出線路的停電時(shí)間必然很長，使風(fēng)電場損失了大量的發(fā)電量，影響經(jīng)濟(jì)性。容量較大的風(fēng)電場長時(shí)間不能并網(wǎng)還會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)有功缺額，造成系統(tǒng)頻率下降，增加系統(tǒng)其他電源的調(diào)峰深度，大規(guī)模風(fēng)電脫網(wǎng)還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。對于僅投入三相重合閘的輸電線路，瞬時(shí)性單相故障時(shí)會(huì)導(dǎo)致線路三相跳閘，使得風(fēng)電機(jī)組全部脫網(wǎng)，大大降低了供電可靠性。

我國風(fēng)電場送出線路較多的采用了單相重合閘方式。但目前風(fēng)電場利用小時(shí)數(shù)低，發(fā)電效益欠佳，如何從保護(hù)控制技術(shù)出發(fā)保障風(fēng)電場的長期安全可靠工作就顯得意義重大。

綜合重合閘方式同時(shí)具備以上兩種重合閘的優(yōu)點(diǎn)，既能在送出線路發(fā)生單相瞬時(shí)性故障時(shí)實(shí)現(xiàn)快速重合，保證風(fēng)電機(jī)組不脫網(wǎng)，又能在瞬時(shí)性相間故障后自動(dòng)重合故障線路，使脫網(wǎng)的風(fēng)電機(jī)組迅速并網(wǎng)發(fā)電。因此風(fēng)電場220 kV及以上送出線路可考慮采用綜合重合閘方式。

2.2 風(fēng)電場送出線路的重合閘時(shí)間定值

對于單相重合閘，當(dāng)發(fā)生單相故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作，線路跳開單相，此時(shí)風(fēng)電場仍能短時(shí)間內(nèi)正常運(yùn)行，因此單相重合閘時(shí)間定值應(yīng)盡可能小，以便線路快速恢復(fù)三相供電。該延時(shí)主要考慮瞬時(shí)性故障時(shí)故障點(diǎn)絕緣強(qiáng)度恢復(fù)時(shí)間，保證熄弧和設(shè)備的安全。因此單相重合時(shí)間定值一般不超過1 s。

對于三相重合閘，當(dāng)送出線路發(fā)生相間故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作，斷路器跳開三相，一般來說，風(fēng)電場有功出力與負(fù)荷不匹配，風(fēng)機(jī)因電壓保護(hù)或頻率保護(hù)動(dòng)作而在線路三跳后迅速脫網(wǎng)。因此風(fēng)電場送出線路的三相重合閘延時(shí)設(shè)置需要較長時(shí)間，以躲過風(fēng)機(jī)可能出現(xiàn)的最長低電壓穿越時(shí)間，一般該延時(shí)可設(shè)置為3 s或以上。這樣可以保證送出線路三相跳閘后風(fēng)機(jī)和風(fēng)場內(nèi)的無功補(bǔ)償設(shè)備退出運(yùn)行，避免三相重合時(shí)對風(fēng)電場的站內(nèi)設(shè)備造成影響。

2.3 風(fēng)電場送出線路的重合閘檢定方式

三相重合閘有以下幾種檢定方式：檢無壓方式、檢同期方式以及不檢而直接重合方式。傳統(tǒng)火電、水電廠往往采用大電源側(cè)“檢無壓”、小電源側(cè)“檢同期”的做法。盡管與電網(wǎng)容量相比，風(fēng)電屬于小電源，但風(fēng)電場送出線路的重合閘檢定方式卻不適合上述方法。以圖2所示的風(fēng)電場送出線路為例，當(dāng)線路上發(fā)生相間故障而三相跳閘后，風(fēng)電場側(cè)的風(fēng)電機(jī)組將陸續(xù)全部脫網(wǎng)。此時(shí)風(fēng)電場側(cè)重合閘無法滿足“檢同期”條件，導(dǎo)致重合不成功。因此，風(fēng)電場送出線路的風(fēng)電場側(cè)重合閘方式不宜采用“檢同期”方式。

對于風(fēng)電場送出線路三相重合閘，系統(tǒng)側(cè)可以通過“檢無壓”后成功合閘，風(fēng)電場側(cè)可以通過“不檢定”的方式隨后重合。為了避免風(fēng)電場側(cè)三相重合時(shí)風(fēng)機(jī)尚未脫網(wǎng)而產(chǎn)生沖擊，如圖5所示，送出線路3發(fā)生相間故障后，在三相跳閘的同時(shí)聯(lián)切A風(fēng)場側(cè)開關(guān)，使風(fēng)電場脫網(wǎng)。該方案可以保證風(fēng)電場內(nèi)設(shè)備不受到重合閘影響，但風(fēng)電場重新恢復(fù)運(yùn)行需要調(diào)度部門對聯(lián)切的風(fēng)場側(cè)開關(guān)發(fā)送合閘命令，耗費(fèi)時(shí)間長，影響風(fēng)電場經(jīng)濟(jì)性。

圖5 重合閘不檢定時(shí)的風(fēng)電場切除方案Fig.5Removal scheme of wind farms when the reclosing is not verified

為避免出現(xiàn)上述問題，如圖5所示，可采用在三相跳閘的同時(shí)遠(yuǎn)切B風(fēng)電場主變開關(guān)的方法使風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于風(fēng)電場內(nèi)工作人員可通過手合開關(guān)對主變斷路器進(jìn)行合閘，使風(fēng)電場快速恢復(fù)供電，不需要一直等待調(diào)度命令，提升了風(fēng)電場的經(jīng)濟(jì)性。但此過程需要人工操作，仍不能保證風(fēng)電場在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)運(yùn)行。

為了保證風(fēng)電場送出線路的風(fēng)場側(cè)三相重合時(shí)風(fēng)機(jī)已全部脫網(wǎng)，也可以考慮采用“檢母線無壓線路有壓”方式。斷路器三相跳開后，如果風(fēng)電場無法孤網(wǎng)運(yùn)行，風(fēng)電機(jī)組全部脫網(wǎng)，母線電壓逐漸下降至零，因此送出線路風(fēng)場側(cè)重合閘可以在滿足“檢母線無壓線路有壓”方式后重合。如果風(fēng)電場能夠在短時(shí)間內(nèi)孤網(wǎng)運(yùn)行，母線電壓保持額定，檢母線無壓失敗，重合閘不會(huì)動(dòng)作，避免了非同期合閘。該方案已經(jīng)應(yīng)用于一些110 kV風(fēng)電送出線路中。

上述方案仍然存在一定問題，由于風(fēng)電機(jī)組全部脫網(wǎng)后的電壓變化速度與投入風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)和本地負(fù)荷有關(guān)，不同工況下母線電壓滿足檢無壓條件的所用時(shí)間不相同，因此“檢母線無壓線路有壓”的時(shí)間定值難以確定。如果時(shí)間定值設(shè)置過小，母線電壓仍未衰減至滿足檢無壓條件，重合閘檢定失敗。風(fēng)場側(cè)斷路器需要等待調(diào)度部門發(fā)送合閘命令，這又延長了風(fēng)電場的并網(wǎng)時(shí)間。

根據(jù)風(fēng)電場無法孤網(wǎng)運(yùn)行的特點(diǎn)，風(fēng)場側(cè)重合閘可采用“持續(xù)檢母線無壓”的方式。如圖6所示，假設(shè)送出線路發(fā)生相間故障，保護(hù)動(dòng)作并使斷路器三相跳閘。對系統(tǒng)側(cè)斷路器而言，延時(shí)t1后系統(tǒng)側(cè)首先檢無壓重合，如果重合于永久性故障則系統(tǒng)側(cè)斷路器再次三相跳閘；如果重合于瞬時(shí)性故障則重合成功。對風(fēng)電場側(cè)而言，延時(shí)t2后檢線路有壓條件是否滿足，如果滿足則證明對側(cè)重合成功，啟動(dòng)持續(xù)檢母線無壓（t2～t3），一旦線路有壓和母線無壓條件同時(shí)滿足，風(fēng)電場側(cè)的重合閘即刻重合，風(fēng)電場可迅速并網(wǎng)發(fā)電。這種檢定方法大大提高了重合閘成功率和風(fēng)電場的經(jīng)濟(jì)效率。

圖6 風(fēng)電場重合閘動(dòng)作時(shí)序Fig.6Reclosure sequence diagram of wind farm

應(yīng)注意在風(fēng)場側(cè)投入“持續(xù)檢母線無壓”的同時(shí)還要投入“檢同期”方式，保證風(fēng)場在不脫網(wǎng)的情況下與電網(wǎng)同期并網(wǎng)。

3 仿真驗(yàn)證

仿真系統(tǒng)如圖2所示，風(fēng)電場由198臺(tái)1.5 MW雙饋風(fēng)機(jī)組成，雙饋發(fā)電機(jī)定子電阻0.005 5 Ω，定子漏抗0.054 Ω，轉(zhuǎn)子電阻0.003 8 Ω，轉(zhuǎn)子漏抗0.075 Ω，勵(lì)磁電抗3.33 Ω。雙饋風(fēng)機(jī)通過三組升壓變壓器接入220 kV母線，主變?nèi)萘?00 MW，空載損耗284.7 kW，負(fù)載損耗54.7 kW，短路電壓百分比為6%。風(fēng)場內(nèi)有功負(fù)荷1.5 MW，無功負(fù)荷1 Mvar。風(fēng)場通過220 kV送出線路與無窮大電網(wǎng)相連，線路全長22 km，其中線路正序電阻1.76 Ω，正序電抗9.47 Ω，零序電阻7.96 Ω，零序電抗21.99 Ω。

3.1 風(fēng)電場送出線路的單相重合閘仿真

風(fēng)電場輸出功率為297 MW，風(fēng)電送出線路出口在0.1 s時(shí)發(fā)生A相瞬時(shí)性接地故障，之后A相被保護(hù)快速切除。經(jīng)過單相重合閘1 s延時(shí)后重合成功，線路恢復(fù)運(yùn)行。

由圖7可知雙饋風(fēng)機(jī)可以在單相重合閘期間實(shí)現(xiàn)低電壓穿越而不脫網(wǎng)。重合閘動(dòng)作后線路恢復(fù)正常運(yùn)行，三相電流小幅震蕩。這是因?yàn)轱L(fēng)電場滿發(fā)運(yùn)行，對無功需求較大，而單相重合閘動(dòng)作后風(fēng)機(jī)由非全相運(yùn)行狀態(tài)恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，會(huì)從電網(wǎng)吸收無功，如果風(fēng)電場容量較大，會(huì)造成系統(tǒng)電壓下降，引發(fā)震蕩問題。因此風(fēng)電場側(cè)應(yīng)提供足夠容量的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置。

圖7 單相重合閘動(dòng)作時(shí)送出線路三相電流波形Fig.7Three-phase current waveform of transmission lines when single-phase reclosing acts

3.2 風(fēng)電場送出線路的三相重合閘仿真

風(fēng)電場輸出功率為150 MW，場內(nèi)無負(fù)荷。3 s時(shí)風(fēng)電場出口線路發(fā)生三相接地故障，0.05 s后保護(hù)動(dòng)作，斷路器三跳。在PSCAD環(huán)境下搭建模型進(jìn)行仿真，得到35 kV側(cè)母線電壓和頻率變化如圖8和圖9所示。

圖8 送出線路三跳后風(fēng)電場35 kV母線三相電壓波形Fig.8Voltage frequency of 35 kV bus in the wind farm when the three-phase circuit breaker of the transmission line trips

如圖8、圖9所示，斷路器三相跳閘后風(fēng)電場進(jìn)入孤島運(yùn)行狀態(tài)，風(fēng)電場輸出功率遠(yuǎn)大于場內(nèi)負(fù)荷，有功富裕，母線電壓和頻率均上升，無論是電壓保護(hù)還是頻率保護(hù)，都最終會(huì)使風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)，這與第1.2節(jié)中分析一致。

圖9 送出線路三跳后風(fēng)電場35 kV母線電壓頻率波形Fig.9Voltage of 35 kV bus in the wind farm when the three-phase circuit breaker of the transmission line trips

4 結(jié)論

（1）雙饋風(fēng)機(jī)可以在單相重合閘期間實(shí)現(xiàn)低電壓穿越而不脫網(wǎng)。單相重合閘動(dòng)作后風(fēng)機(jī)由非全相運(yùn)行狀態(tài)恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，會(huì)從電網(wǎng)吸收無功，造成系統(tǒng)電壓下降，引發(fā)震蕩問題。因此風(fēng)電場側(cè)應(yīng)提供足夠容量的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置。

（2）送出線路斷路器三相跳閘后風(fēng)電場進(jìn)入孤島運(yùn)行狀態(tài)。風(fēng)場出力大于本地負(fù)荷時(shí)母線電壓與頻率均上升，故障錄波與仿真均表明頻率保護(hù)優(yōu)先于電壓保護(hù)動(dòng)作，風(fēng)電機(jī)組全部脫網(wǎng)。

（3）單相重合閘的優(yōu)點(diǎn)在于能在風(fēng)電場送出線路發(fā)生單相瞬時(shí)性故障時(shí)實(shí)現(xiàn)故障相快速重合，風(fēng)機(jī)不脫網(wǎng)。三相重合閘的優(yōu)點(diǎn)在于重合于瞬時(shí)性相間故障后風(fēng)電場母線電壓能迅速恢復(fù)，風(fēng)電場自動(dòng)并網(wǎng)發(fā)電而無需等待調(diào)度命令，提高了風(fēng)場的經(jīng)濟(jì)性。綜合重合閘擁有以上兩種優(yōu)點(diǎn)，風(fēng)電場送出線路優(yōu)先配置綜合重合閘。

（4）單相重合時(shí)間定值設(shè)置較小以便線路快速恢復(fù)三相供電。而三相重合時(shí)間定值設(shè)置較大是為了確保風(fēng)機(jī)和無功補(bǔ)償設(shè)備退出運(yùn)行，避免重合時(shí)對風(fēng)電場站內(nèi)設(shè)備造成影響。

（5）針對風(fēng)電場側(cè)“檢同期”方式無法重合的情況，提出了一種“持續(xù)檢母線無壓”的檢定方式。風(fēng)場側(cè)重合閘能夠在風(fēng)電機(jī)組全部脫網(wǎng)后迅速重合，使風(fēng)電場并網(wǎng)發(fā)電。

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Impact of Wind Farm Integration on the Reclosing of High-voltage Transmission Lines

LI Bin1，LI Minghao1，ZHAO Lili2，WANG Xin1
（1.Smart Grid Key Laboratory of Ministry of Education，Tianjin University，Tianjin 300072，China；2.Electric Power Dispatching Control Center of Guizhou Power Grid Company，Guiyang 550002，China）

Wind farm integration into the power grid has a great impact on the reclosing setting of high-voltage transmission lines.Aiming at the feature of wind farm breakdown caused by transmission line failures，this paper analyzes the influence of this feature on different reclosing modes，reclosing time and test modes，and proposes a new reclosing scheme which can apply to wind power transmission lines.Taking the DFIG as an example，and with the help of the oscilloscope data collected on site，the feature of wind farm breakdown caused by single-phase failure and phase-tophase failure of the transmission line is investigated.The assumption on the breakdown feature is verified by simulation. The advantages and disadvantages of single-phase reclosing mode and three-phase reclosing mode are also analyzed，and the conclusion is drawn that composite auto is preferred in transmission lines with the voltage of 220 kV and above. Lastly，the thesis analyzes the basis for setting the reclosing time of single-phase reclosing and three-phase re-closing，as well as the test method for three-phase reclosing in different wind farms.On the basis of the above research，“Lowvoltage Reclosing of Bus Line Continuously”，a new test mode is proposed，which enables transmission line to reclose in the shortest time after the transient fault occurs，thus the wind farm is quickly connected to the grid.

wind farm；transmission line；reclosing；reclosing time；reclosing test mode

TM614

A

1003-8930（2015）12-0023-07

10.3969/j.issn.1003-8930.2015.12.05

李斌（1976—），男，博士，教授，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)保護(hù)

與控制。Email：libin_tju@126.com

李明浩（1990—），男，通信作者，碩士研究生，研究方向?yàn)殡?/p>

力系統(tǒng)保護(hù)與控制。Email：lmh_tju@126.com

趙黎麗（1975—），女，博士，高級工程師，主要從事電網(wǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算、運(yùn)行管理方面的工作。Email：lilizhao09@126.com

2015-04-29；

2015-06-27

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51277130）；貴州電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目（K-GZ2014-075）；天津市科技計(jì)劃項(xiàng)目（13TXSYJC40400）