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风力发电低电压穿越技术1. 低电压穿越技术的提出在风电场容量相对较小并且分散接入时，系统故障时风电场退出运行不会对系统稳定造成影响。
随着风电装机容量在系统中所占比例增加，风电场的运行对系统稳定性的影响将不容忽视。
世界各国电力系统对风电场接入电网时的要求越来越严格，甚至以火电机组的标准对风电场提出要求。
包括低电压穿越（Low Voltage Ride Through ，LVRT ）能力，无功控制能力，甚至是有功功率控制能力等，其中LVRT 被认为是对风电机组设计制造技术的最大挑战。
2. 低电压穿越的定义及要求定义：低电压穿越（LVRT ），指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。
要求①：我国对于风电装机容量占其他电源总容量比例大于5%的省（区域）级电网，要求该电网电机组能够保证不脱网连续运行。
3. LVRT 国内外研究现状风力发电系统，根据发电机转速，可以分为失速型与变速恒频型，其中变速恒频又可以分为双馈型和直驱型；根据传动链组成，可以分为有齿轮箱和直接驭动型；有齿轮箱又可以分为多级齿轮+高速发电机型与单级齿轮+低速发电机型。
目前市场上风机类型可概括为三类,即直接并网的定速异步机FSIG(fixed speed induction generator)、同步直驱式风机PMSG(permanent magnetic synchronous generator)和双馈异步式风机DFIG(doubly-fed induction generator)。
这三种机型, FSIG 属于淘汰机型，以后的发展趋势是PMSG 和DFIG 。
①目前，各国对低电压穿越的要求不同，其中在行业中影响最大的是德国的E.ON 标准。
②低电压穿越特性曲线主要是由故障期间的电压最低值（即低电压穿越曲线中U/UN 的最小值）电压最低点的时间长度和故障恢复时间来决定。
风电机组应具有低电压穿越的能力。
低电压穿越能力的技术要求如图所示：
注：风电场并网点三相电压在图中电压轮廓线以上，风电机组应具有不间断并网运行的能力；并网点有一相电压在图中电压轮廓线以下时，风电场内风电机组允许从电网切出。
风电机组应具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行
625ms 的低电压穿越能力。
风电场并网点电压在发生跌落后2s 内能够恢复到额定电压的90%时，风电机组应具有不间断并网运行的能力。
在电网故障期间没有切出的风电机组，其有功功率在故障清除后应以至少10％额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。
风电场的低电压穿越下图为对风电场的低电压穿越要求。
风电场并网点三相电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行；并网点电压只要有一相低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。
一、电压运行范围（新） 当风电场并网点的电压偏差在其额定电压的－10％～＋10％之间时，风电场内的风电机组应能正常运行。
当风电场并网点电压偏差超过＋10％时，风电00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2-101234电网故障引起电压跌落要求风电机组不脱网连续运行风电机组可以从电网切出时间（s ）并网点电压（p .u .）0.625场的运行状态由风电场所选用风电机组的性能确定。
二、电压控制要求1、风电场应配置无功电压控制系统；根据电网调度部门指令，风电场通过其无功电压控制系统自动调节整个风电场发出（或吸收）的无功功率，实现对并网点电压的控制，其调节速度应能满足电网电压调节的要求。
2、当公共电网电压处于正常范围时，风电场应当能够控制风电场并网点电压在额定电压的－97％～＋107％范围内。
3、风电场变电站的主变压器应采用有载调压变压器。
风电场具有通过调整变电站主变分接头控制场内电压的能力，确保场内风电机组在条款1所规定的条件下能够正常运行。
（依据：GB/T 12325-2008《电能质量供电电压偏差》，提出当风电场并网点的电压偏差在－10％～＋10％之间时，风电场内的风电机组应能正常运行。
）根据风电场接入电网技术规定，在2009年2月后通过审查的，风机必须带有低电压穿越功能，如不具备一律不允许并网。
新疆达坂城风电场，目前购置的华创CCWE-1500/70.DF机型具备低电压穿越能力，当风电场并网点的电压偏差在其额定电压的－10％～＋10％之间时，风电场内的风电机组应能正常运行满足风电场低电压穿越能力要求；能够在并网点电压突降到20%Ue时625ms不切除。
摘要风力发电机因为电网故障引起网电压跌落到一定值以下并且保持625ms不脱离电网而继续维持运行，并仍能为系统提供有功功率以至少每秒10%额定功率的变化率恢复至故障前的能力称作是低电压穿越能力。
关键词低电压穿越技术；风电机组；并网目录1.低电压穿越技术 (1)2.低电压穿越特性及与保护动作时间关系 (2)3.实现低电压穿越需要风电场各种保护的配合 (3)3.1.风电机组保护 (3)3.1.1.对于电压越限所进行的保护 (3)3.1.2.对于频率越限所进行的保护 (3)3.1.3.对于电流所进行的保护 (3)3.2.风电机变流器保护 (3)3.3.箱变保护 (3)3.4.风电场内部电网保护 (4)3.5.集电线路的保护 (4)3.6.母线保护 (4)3.7.风电场中的主变保护 (4)3.8.高压母线保护 (4)3.9.继电保护 (4)4.风力发电场中的并网技术严格要求 (4)引言中国在颁布《在再生能源法》并且实施配套政策后，在2011年颁布国家标准GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》对低电压穿越技术的明确规定。
是目前主流的风电机组是双馈型和直驱型风电机组，因具有优异的无功和电压控制能力而得到广泛的应用，但由于变流器容量、低电压穿越期间的控制不同，具体情况有差异。
国内外对这项技术的研究工作都取得了巨大成果，并且对不同机组提出了多种方案。
风电场电气部分由一次部分和二次部分构成，一次主要包括风电机组、集电环节、升压变电站、厂用电；二次主要包括风电机组监控与保护、箱变监控与保护、变电站监控与保护、线路监控与保护。
风电场是由主变、箱变、无功补偿设备、集电线路等组成。
中国在2008年4月9日吉林大范围风电机组切机事故，故障位置从白城至开发变66KV线路（19km），发生两相短路（B-C）。
这事故说明即使风电场都具备低电压穿越技术，风电场也有低电压穿越失败的可能，风电场无功补偿装置如果没有具备快速电压调节能力，将会造成大量无功涌入电网。
有关风力发电低电压穿越技术的分析摘要：近些年来，风力发电在供电总量中的比重逐年增加，再加上风力穿透功率的不断上升，风力发电对于地区性电网稳定性影响越来越大，如果电网出现故障导致电压跌落，风力机组通过解列来解决问题势必会造成系统的不稳定，严重还会造成局部甚至是整个系统的全面崩溃，而低电压穿越技术就是在这个背景下开始受到各界的关注。
文章首先描述了我国目前风力发电低电压穿越技术的相关规定，其次分析不同风机主要机型在电网电压跌落时表现的具体特征，最后对不同机型暂态特征以及低电压穿越技术进行了详细分析。
关键词：风力发电；低电压；穿越技术中图分类号： TM315 文献标识码： A1.前言当今世界风力发电厂装机容量正处于逐年上升的态势，目前在欧美一些发达国家，风力发电在全国电网供电中所占的比重非常高，例如欧洲的丹麦风力大点比例已经超过了20%，而风力发电有比较容易产生运行故障，所以必须考虑在电网发生故障的时候风机的运行状态对整个电网稳定性的影响，所以目前世界上众多的电网公司都集合自身实际对风力发电机组并网提出了更多更高的技术性要求，而低电压穿越技术正是能够解决这个问题的新技术，而低电压穿越技术又是公认的风电机组设计中最难的一项技术，穿越技术的使用性能将会直接的影响到风机的大规模使用。
低电压穿越技术就是在风机并网点电压出现跌落现象的过程中，风机仍然能够保持并网，甚至还可能会给电网提供一定量的功率，支持电网的恢复，还有可能直接坚持到电网恢复正常。
电压跌落必然会给电机带来相应的暂态过程，例如过电压、过电流或者是转速上升等现象，情况严重还会影响到风机以及风机控制系统安全运作。
通常情况下如果是电网出现故障，风机就会实行被动式的自我保护程序，也就是立刻解列，还会保障风机的安全运行，这在风力发电电网穿透率相对较低的时候是可以接受的，但是一旦风力发电在整个电网中占得比重很大，那么整个系统的恢复难度就会增加，可能会增加故障产生的可能性，严重的会导致整个系统的解列瘫痪，所以有效的低电压穿越技术能够有效的稳定风场电网。
低电压穿越技术一、低电压穿越技术概述随着风力发电在电网中所占比例的增加，电网公司要求风力发电系统需像传统发电系统一样，在电网发生故障时具有继续并网运行的能力。
电网发生故障引起电压跌落会给风力发电机组带来一系列暂态过程（如转速升高、过电压和过电流等），当风力发电在电网中占有较大比例时，机组的解列会增加系统恢复难度，甚至使故障恶化。
因此目前新的电网规则要求当电网发生短路故障时风力发电机组能够保持并网，甚至能够向电网提供一定的无功功率支持，直到电网恢复正常，这个过程被称为风力发电机组“穿越”了这个低电压时间（区域），即低电压穿越（Low Voltage Ride Through，LVRT）。
1.风力发电机组故障穿越并网要求各国相继提出了越来越严格的故障穿越标准，要求机组在电网故障情况下能够按照标准规定的时间继续并网运行。
图4-26为德国、英国、美国和丹麦4国故障穿越标准中电网电压跌落程度与风电机组需持续并网运行的时间的规定。
图4-26 各国故障穿越标准各国制定的故障穿越标准中，除包含图4-26所示的并网时间要求外，一般都包含以下4个方面的规定：（1）公共耦合点的电网电压有效值的跌落程度与要求机组继续并网运行时间长短的关系。
（2）电网线电压有效值的跌落程度与输出无功功率的关系。
（3）故障切除后，有功功率的恢复速率。
（4）频率的波动与输出有功功率的关系。
我国国家电网公司制定了风力发电机组低电压穿越标准。
标准规定：风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时能保持并网运行625ms的低电压穿越能力，如图4-27所示。
风电场并网点电压在发生跌落2s内能够恢复到额定电压90%时，风电场内的风电机组能够保持不脱网运行。
2.关于双馈风力发电机的低电压穿越的特殊性图4-27 中国的低电压穿越标准与其他机型相比，双馈异步风力发电机在电压跌落期间面临的威胁最大。
电压跌落出现的暂态转子过电流、过电压会损坏电力电子器件，而电磁转矩的衰减也会导致转速的上升。
中国电网导则：低压穿越新要求IkerEsandiUriz（Ingeteam公司西班牙纳瓦拉市 31612）摘要：传统设计上，双馈感应发电机对电压跌落非常敏感。
过去，当发生电压跌落时，这类型风机即可从电网解列，以避免电压跌落故障进一步传播。
双馈机组的主要缺陷是在发生电压跌落故障时，在发电机转子绕组侧感应出过电压，通过在转子绕组终端短接的方法来保护变流器，同时，在发电机受控状态下，使机侧变流器从转子绕组切出。
如上所述，这个方案可以保护变流器，但是有大电流通过转子绕组。
为了减小电流，多数制造厂家的方案是转子绕组中接入限流电阻。
与此相比，Ingeteam开发了“智能撬棒”，可以保护变流器和发电机，带有主动式响应功能，来实现风机的低压穿越要求。
关键词：低压穿越、改进方案、新型撬棒0 导语这篇文章所描述的是，根据中国新的电网导则对低电压穿越的要求，由Ingeteam提出的实现低压穿越的改进方案。
电网导则中提出低压穿越的要求是指在电网电压出现深度跌落时，要求风力发电机组能继续保持并网运行状态。
中国电网导则所要求的低压穿越的电压图形如下图1所示。
图1：中国电网导则所要求的低压穿越电压图形对所有电压故障，如果并网点的测量电压值在红线以上区域，要求风机必须保持并网运行状态，而在其它情况下，允许风机脱网。
此外，风机需具备通过注入无功电流来支持电网电压恢复的功能。
尽管和其它电网导则相比，所要求的电压跌落程度并非苛刻，但此电网导则的苛刻点是支持无功电流注入的所要求的短暂相应时间。
即在发生三相电压深度跌落瞬间，风机必须在75毫秒之内开始注入无功电流，注入的无功电流值符合以下公式的要求：I T ≥1.5×(0.9-U T)×I N ，（0.2 ≤U T ≤0.9）（1）此处的U T是指风机并网点的测量电压。
无功电流注入时间的要求即意味着电流提供设备的要求。
1 双馈感应发电机的低压穿越问题传统设计上，双馈感应发电机对电压跌落非常敏感。
