基于虚拟电抗的双馈风电场接入柔直系统交流线路保护方案

The paper proposes a pilot protection scheme based on virtual reactance variance to address weak-feed characteristics (low fault current, ambiguous direction) of DFIG wind farms integrated with VSC-HVDC, enabling fast and reliable internal/external fault discrimination with up to 300 Ω transition resistance tolerance.

双馈风电场接入柔直系统故障响应复杂多变,突出特征为故障电流幅值低、方向不明确的弱馈性,致使基于工频量的交流线路传统保护失灵频发、可靠性骤降.为此,该文提出一种基于虚拟电抗差异特征的交流线路纵联保护方案.首先,建立了考虑低电压穿越(LVRT)控制策略的双馈风机等值模型与融合换流器控制特性的柔直换流站等值模型,用于刻画风电-柔直系统在故障状态下的真实响应;其次,根据系统故障等值网络,构建了不同故障场景下交流线路两端的虚拟电抗,揭示了双端虚拟电抗在区内外故障下存在显著差异,并在此基础上,提出一种基于双端虚拟电抗方差的快速判据;最后,依托RT-LAB半物理实验仿真平台对典型故障场景开展验证,结果表明所提保护方案能准确甄别区内外故障,耐受过渡电阻可达 300 Ω,通信需求低,具备较高的灵敏度和适用性.