Page 69 - 电力与能源2024年第六期

第 45 卷 第 6 期 电力与能源
2024 年 12 月 705

DOI：10.11973/dlyny202406016

含双馈风力发电机组的配电网故障特征研究

甘恭维
（国家电投集团湖北电力有限公司风电分公司，湖北 武汉 430060）

摘 要：风力发电系统接入电网的位置和功率均具有随机性，一旦配电网发生故障，传统的三段式电流保护装
置可能不再适用，导致继电保护装置的性能受损，容易发生误动作。针对双馈风力发电机组的数学模型和控
制策略，推导了三相配电网发生对称短路故障时故障电流的特性，并着重研究了具有低电压穿越能力的双馈
风力发电机组在故障下的输出电流特性。为验证文中提出的算法，搭建了仿真模型。仿真结果表明：相比于
传统的电力系统，双馈风力发电机输出的电流具有幅值衰减、频率偏移、谐波含量高等特点。
关键词：双馈风力发电机组；故障电流特性；分布式发电系统
作者简介：甘恭维（1991—），男，助理工程师，主要从事风力发电及储能技术等方向的工作。
中图分类号：TM315 文献标志码：A 文章编号：2095-1256（2024）06-0705-04
Research on Fault Characteristics of Distribution Networks with Doubly-Fed Induction
Generator Wind Turbines

GAN Gongwei
（Wind Power Branch，Hubei Electric Power Co.，Ltd.，State Power Investment Corporation，Wuhan 430060，

Hubei Province，China）

Abstract：The integration of wind power generation systems into the grid is random in terms of both location and
power output. When a fault occurs in the distribution network, traditional three-stage current protection devices
are no longer applicable, which affects the performance of the relay protection system and may lead to malfunc⁃
tions. This paper derives the fault current characteristics of a three-phase distribution network in the event of a
symmetrical short-circuit fault, considering the mathematical model and control strategy of doubly-fed induction
generator (DFIG) wind turbines. It also focuses on the fault current characteristics of DFIG wind turbines with
low-voltage ride-through capability under fault conditions. A simulation model is built to verify the proposed algo⁃
rithm. The simulation results show that, compared to traditional power systems, the current output of DFIG
wind turbines exhibits characteristics such as amplitude attenuation, frequency shift, and high harmonic content.

Key words：doubly-fed induction generator （DFIG），fault current characteristics，distributed power generation

system
［6］
相比于分布式电源发电系统，我国的供电系 发广东部分地区电力系统全面瘫痪 。分布式供
统仍然以集中供电为主，具有发电系统机组容量 电系统可弥补集中式供电系统的缺点，具有灵活
大、电力系统规模大、输电系统电压等级高等特 接入电源和负荷的优点。分布式供电系统还具有
点 ［1-4］ 。随着用电需求量的不断增长，发电区域与 初期建设投资成本低、建设周期短、运行方式灵活
［7］
用电高峰区域存在偏差，导致电力系统的输电规 等特点，可实现不间断供电和就地供电等 。
模越来越大。 新能源发电系统的输出功率具有随机性、波
电力系统的可靠性愈发重要的同时，电网也 动性等特点，当接入电网的新能源发电系统容量
［5］
变得越来越脆弱 。例如，2014 年，广东发生了超 占比越来越大时，电力电子装置的大量使用会使
强台风，当地的风力发电场遭遇严重破坏，进而引 电力系统的惯性降低，使其对故障更加敏感。不