我国的风能资源相对丰富集中，大规模的大容量的特点，通过主变压器集中接入到电网中，然而当前的风电场的送出升压变压器的保护措施仍旧为常规的保护[8]，常规变压器主保护通过变压器各侧在故障发生前后的电压、电流频率不变，计算差动电流，判断是区内还是区外故障。然而在风电场中使用的具有低电压穿越能力的双馈异步风力发电机组在故障发生前后故障电流的变化却和普通的发电机不同，常规的保护是否可以正确动作，可靠不动作需要进行研究讨论。

1。2 国内外研究现状

1。3 本章小结

目前研究可以看到具备低电压穿越能力的双馈式风电场故障期间的短路电流频率会根据故障前的运行情况变化而不再保持不变，不保持工频。基于相量值的差动与制动电流将以多个频率分量大范围波动，不再保持稳定，差动保护均无法准确稳定地动作。

风电场差动保护的研究方向可以朝着如何改进现有的常规保护进行，如基于相量原理和采样值原理的差动保护，使得它们可以在风电场特有的短路电流下不误动，防止二次谐波制动元件误动作导致拒动。

为了研究大容量风电场变压器差动保护适应性相关问题，在分析理论的同时需要利用仿真软件如MATLAB搭建具有低压穿越能力的双馈风电机组的仿真模型，分析其短路电流的特性，判断对于不同差动保护的影响，从而提出改进意见，最后通过建模仿真来验证适应性的分析。

2 含双馈风机风电场建模

从第一台用于发电的风车诞生到如今，人们不断提高着风力发电技术，风机材料的使用，功率调节的技术，容量的大小都有了突破和创新。当前的风力发电系统可以大致分成恒速恒频风电系统和变速恒频风电系统。前者输出功率随着风速变化而变化，风速变化时风机偏离其与最大风能相对应的最佳速度，这会降低发电效率。变速恒频发电系统通过调节发电机转子电流的大小和相位调节风力机转速系统，通过适当的控制可以实现各种风速下最大风能的获得，总的来说，变速恒频风电系统的优点是可以实现风力机在很大风速范围内按最高的效率运行。论文网

双馈电机是变速恒频电机系统中的一种，其技术较为成熟，其电动机工况和发电机工况都可以用改变转子交流励磁频率来调节双馈电机转速，从而保持定子输出电压、频率不变，不但可以调节其功率因数，还可以提高系统稳定性。在风力发电领域有非常广泛的应用。

本章节对于双馈发电机结构及工作原理进行介绍。双馈发电机的结构与绕线式异步电机相近，定转子都有对称的三相绕组。双馈电机与普通异步电机的区别在于前者转子绕组频率由外加交流励磁电源供电，其频率可以随之变化调节而后者转子电流频率取决于电机的转速。通过分析双馈电机的机构，推导出数学模型，再简化为等值电路，根据其功率控制和矢量控制搭建完整的双馈风机模型。

2。1 风力机获取最大风能原理

风力机是将风能转变成机械能的装置。由贝茨理论可以知道，风吹叶片可以使风力机输出机械功率：

其中  ：空气的密度/；

      ：功率系数，是一个与叶尖速比和桨距角（）有关的函数，；

      ：风力机的机械角速度/；

      ：风轮半径/；

      ：风速/；

风力机有定桨距和变桨距之分，保持其桨距角不变，这时风能利用系数就和叶尖速比有关，这时就存在一定的最佳叶尖速比可以使得风能的利用率最高，获得最大的风能，图2。1为风力机性能特性。