鼠笼式风电场电磁暂态等值建模研究

"本文主要探讨了鼠笼式风电场的电磁暂态等值建模方法，旨在提高风电场在继电保护分析中的效率和准确性。文章提出了以故障初始时刻鼠笼式风机功率的标幺值作为分类依据，运用K-means算法进行机组分群。在处理单个机群内多种型号风机时，采取容量加权的参数聚合策略，计算出等值风电机组的转子动力学、阻抗和变压器参数。通过PSCAD/EMTDC软件平台对比详细模型和等值模型的故障电流，验证了等值模型的有效性。此外，文章还涉及了转子接地保护在发电机组直流起励过程中的应用和可能的误动问题，分析了导致误动的原因，并提供了相应解决方案。" 在风电场的电磁暂态分析中，鼠笼式风机的等值建模是一个关键环节。通常，鼠笼式风机的多样性使得模型构建变得复杂。该研究提出了一种新的多机等值方案，利用故障初始时刻鼠笼式风机功率的标幺值作为分类标准，运用K-means聚类算法对机组进行分组。这种方法能够有效地简化模型的构建，同时保持模型的精度。K-means算法根据功率标幺值将机组分成不同的群体，以最小化准则函数的收敛值，确保分类的合理性。 在单个机群内部可能存在不同型号的鼠笼式风机，为此，研究采用了基于容量加权的参数聚合方法。这意味着，根据各机组的容量比例来确定等值模型的参数，包括转子运动方程参数、阻抗参数和箱式变压器参数。这样的处理方式使得等值模型能够更准确地反映实际风电场的动态特性。 为了验证提出的等值建模方案，研究者在PSCAD/EMTDC这个广泛使用的电磁暂态仿真平台上建立了详细模型和等值模型。通过比较两者在相同故障条件下的故障电流响应，发现等值模型的仿真结果与详细模型高度吻合，这证明了等值建模方法的有效性和实用性。 此外，文章还关注了转子接地保护在发电机组直流起励过程中的行为。转子接地保护是防止发电机转子一点接地故障的重要措施，但实际运行中可能会出现误报警或误动作。文中通过两个实际案例，分析了直流起励过程如何影响转子接地保护的性能，指出了励磁绕组轴电压、电容充放电过程以及接地碳刷与大轴滑环间的电阻接触不良等因素可能导致保护误动。为了解决这些问题，文章提出了相应的改进措施，旨在优化转子接地保护系统的可靠性和稳定性。 该研究不仅提供了鼠笼式风电场的高效等值建模方法，还对转子接地保护系统进行了深入分析，对于提升风电场的继电保护设计和故障诊断具有重要的理论与实践意义。