基于稀疏量测的海上风电场集电线路故障选线方法研究

针对海上风电场多分支集电线路故障定位大都依赖于多测点的问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)的集电线路故障选线方法,基于稀疏量测利用局部连接实现集电线路故障选线。该方法以少量节点电流信号作为特征量,建立以稀疏样本的CNN初始网络损失最小为目标的量测位置优化模型,利用离散二进制粒子群(BPSO)算法进行模型求解得出最优量测位置。算例分析表明,所提方法可在稀疏量测下以较高精度实现故障选线,对采样频率要求较低,不受故障起始角、故障电阻、故障位置等因素的影响,且对量测噪声具有较好的鲁棒性。

基于改进DDAE的风电场集电线单相接地故障测距

为解决风电场混合接线的集电线短路后难以精确定位的问题,提出基于改进深度去噪自编码网络的故障测距方法。分析集电线故障零序电流可知,暂态电流值、稳态电流幅值、稳态电流相位与故障距离呈现强非线性关系,借助深度学习挖掘这一复杂关系以实现集电线精确定位。在深度自编码框架上添加距离回归输出端口,采用联合训练以提升定位网络的准确性、抗噪性和鲁棒性。其过程为:借助PSCAD/EMTDC搭建集电线模型,将给定时窗内故障零序电流序列和对应距离作为故障样本,仿真不同情况故障生成样本集;在训练集上训练改进深度自编码网络,得到最优网络用于精确测定故障距离。借助各测点零序电流幅值关系可先确定故障区域,将故障信号送入已训练好的网络即可确定故障所在精确位置。文中方法对集电线多分支、混合短线路有着良好的适应能力,定位性能明显优于传统机器学习算法,且受过渡电阻、采样率、噪音、故障相位角影响较小。

基于改进模糊C-均值聚类的陆上风电场集电线路回路划分与拓扑结构优化

【目的】在“双碳”目标以及我国能源结构加速转型的双重驱动下,风电产业规模不断快速增长,亟须降本增效以应对平价上网压力。集电线路的造价在投资中占比较大,存在可观的优化空间。为了降低投资成本,提出了一种改进模糊C-均值(fuzzy C-means,FCM)聚类算法。【方法】利用改进FCM聚类算法对陆上风电场集电线路回路进行划分。该算法综合考虑了方位角与欧式距离,以保障回路间线路不交叉,并使相邻机组聚集到同一回路;引入机位到聚类中心距离的修正因子,通过调节其数值限制回路容量。在回路划分的基础上,利用动态Prim算法对各回路进行集电线路优化选线。最后,通过某陆上风电场算例验证方法的有效性。【结果】与只考虑方位角的聚类方法相比,考虑方位角和间距的改进FCM算法优化效果更好,单回、双回连接对应的集电线路总造价分别降低了2.6%和5.4%。【结论】所提算法能够有效降低集电线路的总造价,具有一定的应用价值,可为风电场集电线路设计提供参考。

基于图神经网络的海上风电场集电线路故障区段定位方法

海上风电场由于风机或线路的投退会引起集电线路拓扑变化,现有基于人工智能算法的集电线路故障区段定位方法,在拓扑变化后定位性能会下降。为此,基于图采样聚合算法构建海上风电场集电线路故障区段定位模型,把线路区段映射为边图模型的节点,各区段故障前后的电流有效值作为节点特征,将故障区段定位问题转化为图节点分类问题。仿真结果表明,所提定位方法充分挖掘了集电线路的拓扑结构特征和电流数值特征,定位准确率高,抗干扰能力强,且有效提高了定位模型对拓扑变化的适应能力。

海上风电场集电线路故障区段定位迁移学习方法

准确定位集电线路故障区段是海上风电场集电海缆故障快速恢复的关键,对于保障海上风电场的经济利益具有重要意义。在海上风电场实际运行中,可能会发生各种未知故障,集电线路的拓扑也会发生变化,基于数据驱动的集电线路故障区段定位方法在实际风电场中的应用效果会变差。针对这一问题,提出了一种基于领域对抗和图卷积神经网络的集电线路故障区段定位方法。在新的应用场景下,可缩小旧数据和新数据之间的分布差异,所提取的公共特征能够使模型对新场景具有良好的适应性。仿真结果表明,所提方法比传统机器学习方法定位精度更高,领域对抗迁移学习机制显著提高了模型在未知场景中的适应能力。

广西沿海风电场35 kV集电线路设计优化策略研究

笔者针对广西沿海地区地域特点,从小孤立档和桉树基准高度两个方面对风电场35 kV集电线路的设计优化策略进行了研究。通过改进小孤立档的挂线工艺,无须考虑挂线过牵引效应,有效减少了小孤立档的终端塔用量;同时,提出一种基于桉树轮伐期确定基准树高的方法,使集电线路导线高度从常规设计的29 m降至25 m,全面降低集电线路跨越林区所需铁塔高度。研究成果可为其他具有类似地域特点的地区以及110 kV以上电压等级线路设计提供参考。

基于双曲正切函数动作特性的风电场集电线路反时限保护方法

为解决风电场集电线路保护存在的选择性失配与速动性弱化问题,分析风电场集电线路保护与箱变熔断器间的动作配合策略,理论推导双馈异步风电机（doubly-fed induction generator,DFIG）故障电流稳态工频交流分量幅值随电压跌落程度与Crowbar阻值的变化规律,揭示集电线路保护发生选择性失配的机理与速动性弱化的原因。提出一种基于双曲正切函数动作特性的风电场集电线路反时限保护方法,实现风机箱变熔断器与集电线路保护之间的反时限动作特性配合。利用PSCAD/EMTDC搭建含DFIG的规模化风电场模型模拟多种故障条件对集电线路反时限保护方法进行验证,仿真结果表明该方法能够全面优化熔断器与集电线路保护的配合特性,解决不同集电线路保护之间的选择性失配难题,同时大幅提升动作域内集电线路保护的速动性能。

风电场汇流线路同步采样及差动保护

介绍了风电场内低压汇流系统现有继电保护配置方案及其存在的问题,提出了风电场含机组升压变压器在内的汇流线路差动保护实现方案。提出了基于IEC 61850-9-2协议的合并单元级联的光纤以太网通信方案,实现了风电场内同一汇流母线上的各发电机出线电流及汇流线路电流的同步采样及传输。该方法同样适用于类似配电网、微网等区域范围内的数据同步采集。推导了含风力发电机升压变压器在内的差动保护方程,并分析了变压器及电缆电容电流等对汇流线路差动保护的影响,提出了相应的解决方案。

基于K-means聚类分析的风电场集电线路保护方法

为解决现有大规模风电场集电线路保护存在误动风险的问题,分析了具有低电压穿越能力双馈风机在故障条件下输出电流与机端电压跌落深度的内在关联,根据风机故障电流的成分特性,提出一种基于聚类分析的风电场集电线路保护策略。通过采集不同运行条件下的故障电流的直流分量、工频分量、转速频率分量等故障信息组成历史特征样本集,利用聚类算法刻画故障历史数据特征和类别属性,并采用距离相似度判据判定实时特征样本属性,从而实现集电线路保护判断。在DIgSILENT中搭建了规模化风电场模型,模拟多种集电线路故障情况。仿真结果表明在故障条件下该方法无须设定整定值,且不会受到风机馈出电流的影响造成非故障线路保护误动,有效地解决了风电场集电线路保护选择性失配的问题。

LVRT控制策略及风电场继电保护研究综述

对当前国内外风电系统LVRT控制策略及风电场继电保护问题进行了综述。首先分析不同类型风电机组的LVRT控制策略,讨论其对保护的影响,其次分析了风电机组和风电场的故障特征,最后讨论了风电场内集电线路、风电场送出线路的故障特征和相应的保护策略。针对传统风电场继电保护的适应性问题,建议构建满足风电机组本体保护条件和风电并网技术要求,并兼顾各类风电机组LVRT实现方式和附加硬件结构的风电机组LVRT协调控制策略,进一步在该协调控制策略作用下进行风电场的继电保护研究,开发适用于风电场集电线路、送出线路保护新原理与新技术,解决风电场继电保护面对的问题。

桂北某高山风电场集电线路覆冰设计

为了解决冬季桂北某高山风电场覆冰严重的问题,在对区域覆冰气候条件分析、走访调查、临近线路设计运行情况调研的基础上,提出适合该风电场集电线路的设计冰厚。

风电场集电线路电流速断保护整定研究

风电场的接线方式和运行方式与常规火电厂不同,机组往往通过箱变升压后经集电线路相连,再升压后并入电网,因此集电线路保护对风电场的稳定运行十分重要。而风力发电机组提供的短路电流与常规同步发电机组的特征并不相同,所以需要对风电场内部集电线路电流保护的整定计算进行深入研究。通过分析双馈风机机端电压发生对称性深度跌落时,转子撬棒保护动作后的定子短路电流表达式,并结合线路电流保护的需要重点分析了定子短路电流中的稳态基频部分,并进行了仿真验证,在此基础上给出了风电场集电线路的电流速断保护的整定方法,并给出了整定计算实例。

考虑混搭风电机组的海上风电场集电线路拓扑动态优化方法

随着海上风电朝着深远海、大型化的方向发展,市场上风电机组的迭代速度加快,而海上风电场整体开发周期长,与风电机组的机型研发速度不相匹配,故在海上风电场的开发过程中可能会将不同型号的风电机组进行组合布机;但要如何在不同机型的搭配方式中,从经济性与可靠性的角度选择出最佳的拓扑结构进行连接,是混搭风电机组拓扑结构优化的主要难点之一。因此,构建考虑混搭风电机组的海上风电场集电线路拓扑结构动态优化方法,以改进K-means算法和改进Prim算法完成海上风电场的回路划分、路径设计;采用动态交叉优化策略完成拓扑中海缆交叉的处理,权衡每个拓扑方案的经济性与可靠性成本,进行最佳拓扑结构输出;最后通过不同混搭风电机组场景下的拓扑优化结果,验证该方法的有效性。

高比例柔性负荷接入下的风电场集电线路方法

为保证风电场集电线路输送潮流时的稳定性,在高比例柔性负荷接入下提出了风电场集电线路入廊规划方法。调度接入工业高载能负荷与柔性负荷2种高比例柔性负荷,并将其作为风电场集电线路入廊规划方法的目标函数;构建风电场集电线路潮流约束,限制线路输送潮流,设计高比例柔性负荷约束,结合潮流约束与高比例柔性负荷约束构建线路入廊规划方法,并使用蚁群算法获取全局最优解,得到最佳规划线路。经实验验证:该方法接入高比例柔性负荷后,具备明显的削峰填谷能力。

风电场电气设计要点综述

随着近年来风电的迅速发展,根据现行的风电设计规范和相关的技术标准,从风电场设计原则、电气主接线、集电线路、主要设备选型、防雷系统、电气二次、升压站通信系统7方面综述了风电场电气设计中的一些要点,对提高风电场电气设计水平,加快风电场设计速度,提高工程建设和管理的效率有着重要意义。

风电场集电线路行波故障测距及行波衰减研究

文章以某风电场安装集电线路行波检测装置为例,基于行波传输理论,利用仿真建模和风电场集电线路实际故障情况,研究出风电场集电线路发生故障时行波传输衰减特性。合理应用行波检测装置,有效减少风电场停电时间,降低故障成本。

风电场中性点接地电阻阻值优化方案研究

以某风电场为例,通过分析单相接地故障后集电线路的零序电流分布情况,发现中性点接地电阻阻值选择不合理时,集电线路零序电流保护不能同时满足灵敏性与选择性的要求。通过优化中性点接地电阻阻值和集电线路零序保护整定方法,达到了继电保护要求,提高了集电线路的运行稳定性。

风电场集电线路精细化保护研究

为解决风电场集电线路保护存在的快速性和选择性问题,提出了基于单端电气量的风电场集电线路保护方案。集电线路上新增两套无通道保护,满足集电线路故障双端快速隔离。基于正常运行潮流方向和故障方向的不同,提出了单套保护自适应故障位置判据,满足了单套保护同时保护系统侧和风机侧故障的苛刻需求;干线和风机故障有选择隔离时间判据和满足并网点区段故障快速隔离电流判据;提出了不对称故障利用对端断路器动作信息的区段隔离判据和集电线路出口保护整定值的改进方案,并利用出口三段式保护兼顾了集电线路后备保护的需求,满足了风电场集电线路故障有选择、快速和可靠的隔离要求。

一起风电场跳闸故障引起的继电保护定值配合分析

结合一起风电场35 kV集电线路零序电流Ⅱ段保护拒动,35 kV#1接地变零序电流Ⅱ段保护动作,停电范围扩大的跳闸事件,分析了风电场小电阻接地系统35 kV零序电流Ⅱ段保护定值的配合情况,并根据实际运行情况给出了新的整定值,同时提出了改进建议。该建议在特殊情况下为零序电流Ⅱ段保护定值整定及配合提供了解决思路,能有效提高风电场35 kV系统运行的稳定性。

高湿度高山风电场调研及设计特点分析

笔者通过对高湿度高山风力发电场、电力电缆生产厂家的走访、调研,结合规程规范对风电场接线设计、电缆集电线路选型、敷设工艺要求、运行维护注意点等事项进行了充分有效的沟通、交流并进行经验总结。