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提升给煤机低电压穿越能力的研究及应用摘要：给煤机是火电厂的重要辅机设备，如果在故障发生时,给煤机系统有低电压穿越装置,暂时支撑变频器的电源电压则可避免给煤机跳闸,为系统的安全运行多一份保障。
所以非常有必要在给煤机系统中增加低电压穿越装置。
关键词：给煤机；低电压穿越；应用前言近年来，因给煤机低压跳闸引起的事故停炉，在全国范围内的火电厂中时有发生。
目前火电机组给煤机普遍采用变频器来实现电动机的无极调速、给煤机的软启动、经济运行等功能，但多数火电厂机组的低压辅机变频器低电压穿越能力较差，甚至不具备低电压穿越能力。
火电厂由于高压变频器的低电压穿越没达到应有的能力，造成了变频器的跳闸事故，产生了巨大的经济损失。
因此，为了保证火电机组的可靠供电，火电厂给煤机的低电压穿越能力非常重要。
1低电压穿越装置介绍1.1低电压穿越装置系统的组成电力设备在正常运行时,如遇到雷击、短路故障和大电机启动、车祸、建筑施工(起重机,挖掘机等)、人为失误、动物触线、短路故障、切换操作、配电装置故障等会引起系统电压电压暂降,也称电压跌落、电压凹陷和晃电等等。
是指电压有效值的突然下降,然后又迅速恢复正常的现象。
当系统电压超出变频器额定电源范围之外(欠压保护值),变频器(过流、欠压)将会保护动作停机,此时变频器处于闭锁输出状态,变频器所带电机停转。
低电压穿越装置可以在电网电压跌落到90%以内时,系统不工作,处于热备用状态;当电压跌落到0%~90%范围内时,系统瞬时〔<200μs〕启动工作,输出500V左右的直流电送到变频器的直流母线端,为其提供电压支撑,保证了变频器不会因交流电压的下降而停机,起到了对变频器的支撑作用。
当交流电压恢复正常后,低电压穿越装置自动退出支撑,处于待机状态,为下次电网出现电压暂降或停电做好准备。
低电压穿越系统由RTM模块、主监控、充电机、显示屏、开关电源、电池巡检仪、电池组、回路中的继电器、接触器、熔断器、空开等部分组成，如图1所示。
风电机组低电压穿越能力研究风电机组低电压穿越能力研究【摘要】本文的研究内容共分为三个局部，首先是对低电压穿越能力定义，然后以此引出了低电压穿越的技术类型，最后一局部主要研究的是低电压穿越模型建立的原理。
【关键词】低电压；原理；风电机组；功能自2005年起我国的风电机组装机容量出现了迅猛的增长，其增长的速度和装机容量的建设，在世界范围内处于领先的地位，由于我国的风能潜力巨大，所以未来其将成为我国能源的主要来源。
1、低电压穿越能力的定义风力发电行业建设的初期阶段，风电机组在我国的电力机组中所占的比例相比照拟小，一旦发生风电场风电机组的脱网事故，对电网冲击的影响是有限的。
但是，随着风电机组装机容量随着风力行业的开展而不断的增大、电网的穿透率也相应的提高，如果出现风力发电机从电网上大规模脱网事故将对电力系统的恢复起到制约的作用，对电力系统的可靠性、平安性和稳定性都会带来不利的影响，确保风电机组不脱网，并且其对于电网电压的恢复还起到了一定的作用，这些都要求风力发电机能够具备低电压穿越能力。
我们可以将其概述为：当风力发电机的端电压出现降低，并且处于一定值的时候，风电机组不会从电网脱网，进而继续保持运行，其还能够为整个系统提供无功来实现系统电压的恢复。
而当风力发电机具备了低电压穿越的能力，就可以有效的防止保护动作的时间，当故障排除之后就可以快速的恢复运行。
最简单的我们可以定义为：小型发电系统在一定的时间内承受一定限值的电网低电压而不退出运行的能力。
2、低电压穿越技术类型低电压穿越对于风电机组来说作用是非常重要的，低电压穿越技术实现的类型主要分为三种，第一是比拟常用的短路保护技术，第二种是我国引入的新型拓扑结构，第三种技术是采用合理的控制算法的技术类型。
以下着重对第一种技术进行研究，其中比拟典型的是crowbar 电路。
其实现过程主要有两种，一种是利用硬件电路的增加实现，另外的一种是可以不增加硬件电路来实现。
不进行硬件电路增加实现低电压穿越。
／２０２３ ０９基于风力发电系统低电压穿越技术研究李仲阳（国电电力湖南新能源开发有限公司）摘 要：当电网因故障导致电压跌落时，会导致与该电网相连的风力发电机组大面积脱网，不利于电网的稳定运行，因此需要保证风电机组在电网电压跌落时不脱网，对低电压穿越能力提出了更高的要求。
本文根据国家电网低电压穿越标准，对双馈风力发电机在电压跌落时的动态特性进行了分析，通过在直流母线和转子出线端增加转子电流续流二极管，并结合软件控制算法实现了低电压穿越功能。
仿真结果表明，本文提出的低电压穿越技术在电网故障时能实现风力发电机组不脱网运行，为电网的稳定运行提供了重要保证。
关键词：风力发电；低电压穿越；双馈感应发电机；续流二极管０ 引言双馈感应发电机（ｄｏｕｂｌｙ ｆｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ＤＦＩＧ）因其变流器容量小，具有有功功率和无功功率可以实现解耦控制的优点，已成为主流机型，双馈风力发电机定子与电网连接，转子通过机侧变流器提供励磁，在电网电压跌落时定子电压也跌落，导致定子电流瞬间增大。
由于定转子的强耦合关系，转子电流也会突增，机组因过流停机，系统剩余能量经过机侧变流器流向直流母线，会引起母线电压激增，ＩＧＢＴ击穿。
为了实现剩余能量的有效泄放，目前常见的解决方法是将转子并联Ｃｒｏｗｂａｒ电路、直流母线并联斩波电路等［１ ２］。
１ 低电压穿越要求及控制流程１ １ 网压跌落要求风电场并网点电压在电压轮廓线及以上的区域内时，要求风电机组不间断并网运行；并网点电压在电压轮廓线以下时，风电机组可以从电网切出［３］。
在并网点电压跌至２０％额定电压时，风电场内的风电机组具有并网运行６２５ｍｓ的能力。
在发生跌落后２ｓ内，风电场并网点电压能够恢复到额定电压的９０％，风电场内的风电机组需一直并网运行，同时向电网发无功以帮助其恢复正常。
１ ２ 机组控制流程实现机组低电压穿越（ｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｒｉｄｅｔｈｒｏｕｇｈ，ＬＶＲＴ）主要包括以下模块：网侧变流器（ｌｉｎｅ ｓｉｄｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＬＳＣ）模块、机侧变流器（ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｓｉｄｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＧＳＣ）模块、网压测量模块和主控模块。
风力发电低电压穿越技术综述摘要：改革开放以来我国经济快速发展，电力的需求也越来越大，多种发电技术百花绽放，但老旧的燃煤发电环境污染问题依然有待改善，核电的发展受诸多地理因素的限制，随着近期国家提出“碳中和”目标，新能源电力得到了快速的发展，风力发电的占比程度也逐步提升，与此同时也给电网的稳定运行带来很大的挑战。
由于目前低电压穿越能力已经成为风力发电的重要技术，如果瞬间发生电压低落，能够很好地防止风力发电机出现脱网情况。
本文笔者主要针对风力发电低电压穿越技术进行分析，分析电压跌落对风力发电产生的影响，并提出实现风力发电低电压穿越技术的有效方案。
关键词：风力发电；低电压穿越技术目前我国在风力发电的过程中，偶尔会出现电压跌落的情况，如果出现这样的问题，就可以通过低电压穿越技术，可以为电网提供无功功率，从而保证电网快速恢复运行。
因此，为了更好地保证电网的稳定运行，低电压穿越技术就成为了目前我国保证电网稳定运行重点工作。
同时，我国针对当前电网的发展趋势出台多项新的要求和规范，这就需要低电压穿越技术也要不断的更新，从而满足电网发展的需求。
1.风力发电机种类分析1.1定速异步发电机在风力发电机中定速异步发电机就是将电网与发电机定子直接链接，当出现电压跌落情况时，发电机定子电压就会出现异常下降情况，同时也会造成发电机定子的磁链出现直流现象，如果定子磁链出现故障就会导致发电机出现励磁分量。
这时候的发电机处在高速运转下就会产生转速差，转速差越大转子电流也会越大，造成转子电流异常增加。
1.2双馈异步发电机由于异步发电机和双馈异步发电机的链接原理基本相同，都是需要与电网进行连接，因此双馈异步电动机也会产生电压跌落问题，但是，与定速异步发电机不同的是，双馈异步电动机的转子侧方是需要连接变流器的，当转子运行时就会产生暂态电流，这种电流对发电机的影响很大，很容易影响发电机的使用寿命。
当发电机出现电压跌落时，就会造成变流器损坏，对电网也会有很大的影响，影响电力发电的稳定运行。
新型直驱永磁风力发电机组低电压穿越控制论文摘要：本文从能量的角度对直驱永磁风力发电系统发生电网电压跌落时的特性进行分析，针对电压跌落过程中出现的变流器直流电容和发电机的能量不平衡问题，提出了一种将直流侧的不平衡功率转化为飞轮电机的转动势能，基于PSCAD/EMTDC，对系统进行仿真分析。
仿真结果表明，故障期间各发电机转速和直流电容电压都没有超过设定的上限值，直驱永磁风力发电机组成功实现低电压穿越。
0 引言在"十二五"规划中，新能源和可再生能源继续被作为战略性新兴产业的重要内容。
随着风力发电在电网供电中所占的比例逐渐提高，当电网发生故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在一定的电压跌落范围内，风电机组能够不间断并网运行的能力 [1]，受到了越来越多的关注。
本文在综合已有直驱永磁发电机组低电压穿越方法的基础上，提出了一种新的低电压穿越控制策略。
该控制策略可以将不平衡能量转化成发电机的转动势能，电网故障恢复后还可以将不平衡能量回收利用，避免了能量的浪费。
1 飞轮储能单元数学模型飞轮储能单元变换器的主要作用是控制飞轮驱动电机根据需求实现发电/电动运行，使得飞轮储存/释放所需求的能量，以达到控制目标。
飞轮电机数学模型与永磁发电机类似，飞轮电机控制电压可表示为：其中电机的电转速且ωsf=pfωf在d-q轴系、飞轮电机转子磁场定向、ifd=0 的矢量控制下。
电机的电磁转矩可表示为：当飞轮系统处于加速储能状态时，飞轮电机作电动机运行，电机驱动飞轮转动，飞轮相当于电机的负载；当飞轮系统处于释放能量的减速状态时，驱动电机以发电机形式运行，飞轮驱动电机转动，飞轮相当于电机的驱动装置。
因此，飞轮可等效为具有一定转动惯量的质量块，以飞轮的转矩量表示其数学模型：飞轮通过转速的变化获得相应的转矩，储存或释放需求的功率。
若忽略损耗，在稳态的情况下，则作用在飞轮上的转矩Tf即等于驱动电机的电磁转矩Tfe，可将其表示为：在转速恒定或者转速已知的情况下，通过控制电机转矩就可控制电机输出功率，即通过控制定子 q轴电流，就可控制飞轮系统的功率Pf可表示为：2 直驱永磁风力发电系统控制策略2.1 机侧变流器控制策略发电机侧变流器实现发电机转速的控制。
风电变流器的低电压穿越能力研究与改善概述风电变流器作为风力发电系统的核心组件之一，起着将风能转化为电能的重要作用。
然而，由于复杂的环境条件和电力供应不稳定性，风电系统需要具备良好的低电压穿越能力，以保证风力发电系统的安全和可靠运行。
低电压穿越能力低电压穿越能力是指当配电网供应电压下降时，风电变流器仍然能够稳定运行的能力。
由于供电不稳定、短时电压波动或突然断电等情况的存在，风电站常常面临低电压情况，而低电压穿越能力的强弱直接影响风电系统的可靠性和效益。
风电变流器低电压穿越能力的研究与改善1. 系统建模与模拟为了研究风电变流器的低电压穿越能力，首先需要建立系统模型，并进行仿真模拟。
通过分析系统的动态响应，可以评估风电变流器在低电压条件下的运行情况，并找到改进的方向。
模型的建立需要考虑变流器的控制策略、电路拓扑、电压变化等因素。
2. 控制策略优化控制策略是影响风电变流器低电压穿越能力的关键因素之一。
传统的控制策略往往采用比例积分调节器进行电压控制，但在低电压情况下，这种控制策略可能会导致系统失效。
因此，需要优化控制策略，使其适应低电压条件下的运行要求。
一种常见的优化方法是采用模糊控制策略。
模糊控制可以根据系统的实时输入输出关系进行推理，并根据一系列的规则进行决策。
通过模糊控制策略的优化，可以提高风电变流器的低电压穿越能力，并增强系统的稳定性。
3. 电路拓扑优化电路拓扑是风电变流器的关键设计要素之一，对低电压穿越能力有重要影响。
传统的拓扑结构如全桥、半桥等存在电流扭曲问题，容易在低电压穿越时产生瞬时过流，影响系统的稳定性。
为了改善低电压穿越能力，可以采用多电平逆变技术。
多电平逆变技术通过增加逆变器的电压级数，减小电流峰值，从而降低了低电压穿越时的瞬时过流。
此外，还可以采用新型的拓扑结构，如基于谐波注入的逆变器、混联变流器等，以提高系统的低电压穿越能力。
4. 电容器组件的改进电容器是风电变流器中重要的组件之一，对低电压穿越能力有重要作用。
基于储能方法的风力机组低电压穿越研究摘要：在我国发展可循环经济的背景下，新能源的开发利用值得重视，风电作为可循环的清洁能源收到越来越大的关注。
但是，如何做好风电机组与电网之间的协同配合是电力系统的稳定运行的关键。
本文介绍了基于储能方法的风力机组低电压穿越研究，希望能对相关学者提供借鉴。
关键字：储能方法；风电；研究1 概述近几年来，风电在我国整个电力生产中所占的比重越来越大，随着风电机组的单机容量不断增大和风电场规模的不断扩大，风电机组与电网间的相互影响已日趋严重。
当出现电网故障时，现有的风电保护原则是将风电机组立即从电网中脱网以确保机组的安全。
这样，一旦电网发生故障，迫使大面积风电机组因自身保护而脱网，将严重影响电力系统的运行稳定性。
因此，国家电网公司根据近几年风电机组在电网中的运行特性，发布了新的风电机组并网标准（Q/GDW392-2009）《风电场接入电网技术规定》，也是目前我们国家实施的最新的风电场接入规则，其中明确提出了风电机组应具有低电压穿越能力，如图1.1所示，横坐标为电压跌落的时间，纵坐标为跌落的深度，从图中可看出，只有在电网电压跌落在曲线下方时，并网风电机组才能脱网，否则要继续并网运行。
图1.1低电压穿越要求本文针对风力发电机中永磁机组的低电压穿越能力进行研究，目前永磁同步风力发电机低电压穿越解决方案是在直流母线上并联卸荷电阻电路方案，这种方案是将功率损耗在卸荷电阻上，效率较低且卸荷电阻发热问题严重。
本文主要研究利用储能单元对能量的存储和回馈达到低电压穿越要求。
所研究的方案中，由储能介子和双向变换器组成储能系统，通过吸收、释放电能平衡风力发电机出口母线电压，从而使发电机与电网故障相隔离，提高风电机组的低电压穿越能力。
储能介质可选择锂电池、液流电池、超级电容等，为研究方便，本选择以超级电容为依托，研究储能系统在低电压穿越中的方法。
2系统结构与模型2.1 系统结构图2.1所示系统中，风力机直接驱动永磁同步发电机，永磁同步发电机再通过全功率变流器与电网连接，储能单元则通过双向变流器与风机出口连接图 2.1带储能系统的永磁同步风电系统图2.2为储能系统结构图，其中S1，S2表示IGBT,D1、D2表示二极管，L 表示电感；RSC和CSC构成超级电容的最简单模型，其中RSC表示等效串联电阻。
背景近几年来我国的风力发电机组装机容量始终在快速增加，并呈现逐年递增的趋势，其安装的类别大致可分为以下两种：恒速恒频风电机组和变速恒频风电机组[5]。
VSCF(Variable Speed Constant Frequency,变速恒频)风电机组能够使风力机随着因风速变化引起的捕捉风能的变化而改变发电机的转速，这样的柔性控制策略的优点是：使风机能够吸收阵风的能量；减少传动杆的机械应力；同时可以让风力机最大程度的捕获风能，从而提高风力机风能利用率。
正是因为这些优点是CSCF(Constant Speed Constant Frequency,恒速恒频)风电机组无法与VSCF风电机组相比的，所以VSCF技术是目前国内外风电研究领域的热点。
在VSCF机组之中，还有两大分支，分别是双馈感应异步发电机风电机组和直驱永磁同步发电机风电机组。
DFIG(Doubly Fed Induction Generator,双馈感应异步发电机)是早期大量建设的机组，至今仍占据风电市场的大半份额，是现在VSCF机组中的主流机组。
DFIG 要满足并网发电的要求，其发电机转速必须要高，但风力机的转速达不到要求的高速，故风力机与发电机之间通过升速齿轮箱连接，使其可以在低风速条件下提高转速，满足发电要求。
但是升速齿轮箱以及发电机中碳刷和滑环的存在会使系统结构复杂，不便维护与维修。
D-PMSG(Direct-Driven Permanent Magnet Synchronous Generator,直驱永磁同步发电机)是近几年才发展起来了的机组，以永久磁铁励磁代替电励磁，同时用增加磁极对数的方法解决低风速下发电问题，抛弃了升速齿轮箱，减少了中间环节的传动部件，简化了系统结构，缩减了维修费用，从而使系统的可靠性得以增加。
并且机组采用了全功率PWM变流器，提高了机组发生电网故障时的抵抗能力，由此可知D-PMSG将会成为VSCF机组未来的发展趋势[6]。
浅析双馈式风力发电机低电压穿越技术【摘要】本文主要从双馈式风力发电机低电压穿越技术的角度进行探讨。
首先介绍了双馈式风力发电机的基本原理和结构，然后详细说明了低电压穿越技术的概念和应用。
接着分析了双馈式风力发电机在低电压状态下的工作原理，并以实际案例进行了深入分析。
最后对该技术的发展趋势和未来的技术改进提出了展望。
通过本文的阐述，读者可以更全面地了解双馈式风力发电机低电压穿越技术的重要性和应用前景，为风能利用领域的发展提供参考。
【关键词】风力发电机，双馈式，低电压穿越技术，原理，应用案例分析，技术改进，发展。
1. 引言1.1 引言双馈式风力发电机低电压穿越技术是一种在风力发电领域中广泛应用的关键技术之一。
随着风力发电产业的快速发展，如何有效处理双馈式风力发电机在低电压情况下的运行问题已成为产业发展中亟待解决的难题。
本文将对双馈式风力发电机低电压穿越技术进行深入浅析，探讨其原理、应用案例以及技术改进与发展方向，旨在为风力发电行业的技术进步和产业发展提供一定的参考和借鉴。
双馈式风力发电机是一种较为成熟和常见的风力发电机型号，其具有高效率、稳定性强等优点，在风力发电领域占据着重要地位。
而双馈式风力发电机在实际运行中面临的低电压问题，往往会导致发电机输出功率下降、系统稳定性降低等负面影响。
如何设计和应用有效的低电压穿越技术，成为提高发电机运行效率、保障系统安全稳定运行的关键。
通过深入研究和探讨双馈式风力发电机低电压穿越技术，可以更好地了解其运行原理和技术特点，为进一步完善相关技术和开发新型风力发电机提供参考。
本文将从以上几个方面进行详细剖析，旨在为读者提供全面的技术介绍和研究成果，帮助推动双馈式风力发电机低电压穿越技术在实际应用中的进一步发展和优化。
2. 正文2.1 双馈式风力发电机简介双馈式风力发电机是一种常用于风力发电领域的变速恒频发电机。
它的特点是在转子上设置有一个辅助绕组，这个绕组可以通过一个AC/DC/AC的转换器将电能输送到电网中。
风力发电机组低电压穿越技术探析摘要：近年来，随着科技水平的不断提高，风力发电技术体系日益成熟，风电产业规模呈现出爆发式增长态势。
但在接入电网出现运行故障、电压异常波动时，将会对风电系统与风力发电机组的运行状态造成影响，可能出现风电机组脱网解列问题，对发电企业造成严重的损失。
因此，本文围绕风力发电机组低电压穿越技术的应用问题进行探讨，希望通过改善风电机组低电压穿越性能，解决这一问题。
关键词：风力发电机组；低电压穿越技术；应用一、风力发电机组低电压穿越技术概述1.技术原理风电机组低电压穿越技术是当风力发电系统所接入电网出现各类运行故障、电压跌落现象时，将会实时向所接入电网提供无功功率支撑，以此做到对电网正常运行状态的快速恢复，在短时间内将跌落的电压值调整至安全范围，避免风电机组出现局部或是大规模脱网现象。
根据低电压穿越技术要求可知，在电网电压异常波动时，如若实时电压值、故障发生时间处于风机跳闸区域时，将会对风电机组采取必要的脱网解列措施，避免风电机组受到外部因素影响出现损坏问题。
而在实时电压值、故障发生时间保持在曲线上方区域时，会持续向所接入电网提供无功功率，风电机组将保持并网运行状态。
2.技术标准现阶段，在应用低电压穿越技术时，为取得应有的技术作用，保障风电机组运行安全稳定，必须满足不脱网运行、具备无功支持以及有功恢复使用功能的技术应用标准，具体如下。
（1）不脱网运行。
在风电场运行过程中，如若实时并网点电压值稳定保持在相应电压轮廓线上方区域中，要求风电机组稳定保持为并网运行状态，禁止风电机组出现脱网解列现象。
在电网电压脱落后，风电机组将在一定时间内仍旧保持并网运行状态，提供无功功率补偿，将电网电压值快速提升至额定值。
如若电网电压值在一定时间没有得到有效恢复、处于电压轮廓线下方区域时，将风电机组从电网中切出。
（2）无功支持。
根据技术实际应用情况来看，在出现电网三相电压对称跌落、并网点电压小于额定值90%现象时，都将对所接入电网提供无功电流，起到控制电网稳定运行、快速恢复正常电压值的作用。
浅谈风电场涉网性能——低电压穿越性能编制：韩树才项目：中宁天润项目提交时间：2014-12-24部门：宁夏事业部摘要随着风力发电技术的迅速发展和其装机容量的不断增大，风力发电技术面临着提高电能质量和电网稳定性的严峻挑战。
当电网发生故障导致电压跌落时，若风电机组不具备低电压穿越能力将会从电网切除，风电机组的大面积切机不仅将对电网稳定性造成巨大影响，而且还会对风机本身产生影响，因此风电机组具备较高的低电压穿越能力很重要。
关键词：风电场；电流保护；低电压穿越；集电线目录摘要 (2)一、风电场低电压穿越简述 (3)（一）风电场低电压穿越能力基本概念 (4)（二）风电场低电压穿越能力评估 (4)（三）风电场低电压穿越面临的问题 (5)二、风电场机组配置及特性改进 (8)（一）风电场电气结构保护配置 (8)三结束语 (9)参考文献 (10)一、风电场低电压穿越简述（一）风电场低电压穿越能力基本概念大容量风电场并网必须具备一定的低电压穿越能力（英文缩写 LVRT），在电网故障等紧急情况下提供一定的电压和无功支撑。
如出现过电压、过电流或转速上升等，严重危害风机本身及其控制系的安全运行；当电压无法恢复时，风电机组将会实施被动式自我保护解列，从电网中切除，从而更大地增加整个系统的恢复难度，甚至可能加剧故障，最终导致整个电网瘫痪。
因此必须采取有效的低电压穿越措施，以维护风场电网的稳定和提高电能传输效率。
低电压穿越能力主要体现在两个关键指标上：电压跌落幅值和持续时间。
电压跌落幅值：电网中严重的电压跌落基本上都是由系统故障引起的，继电保护将检测电压跌落的幅值并判断是否动作跳闸，直接决定电压跌落的持续时间，从而影响对并网风电场的低电压穿越能力要求如果能有效地辨识风电场并网处母线电压跌落的危害程度，自适应调整故障间隔的保护控制策略，将有效地整体降低健全间隔上风电机组感受到的电压跌落持续时间，从而提高风电场低电压穿越能力；持续时间：利用电容器的瞬间对大电感放电当电流达到峰值时，使电流延续通过，从而达到较长的放电时间，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时段，提高风电场的整体平稳运行能力。
因此，有必要将风电场低电压穿越能力规范要求引入到继电保护的动作特性中，研究改进风电场集电线路继电保护的动作特性，降低对并网风电机组拖网风险。
（二）风电场低电压穿越能力评估国家电网公司于2009年颁布《风电场接入电网技术规定》，规定风电场低电压穿越要求如图1所示，其关键点为：并网点电压跌落至额定电压的20％时，风电机组必须保持运行0.625ｓ；当并网点电压为额定电压的90％时，风电机组应稳定运行。
考虑到风电机组输出功率的非突变性，将图１所示的低电压穿越能力规范反映到风电机组中，表现为低电压运行状态下的风电机组大电流输出能力要求，以维持风电机组输入、输出功率的平衡。
图1 风电机组低电压穿越能力要求曲线因此，低于低电压穿越稳定值（标幺值为0.9）的电压跌落幅值对额定值的百分比，即以0.625s为分界点，基于功率平衡原则，对如图２所示。
整体而言，式模型所对应的曲线很好地拟合了低电压穿越规范曲线，证明了模型的正确性。
最大误差出现在625ms 至1s期间，电压跌落幅值百分比误差接近10V。
此时间段在Ⅱ段、Ⅲ段保护动作时限内。
此时为了保证保护动作的灵敏性，保护动作定值整定的一般较低，误差冗余度较大，因此，此误差对于评估电流保护动作特性等价的风电机组低电压穿越能力从在一定影响。
图2 风电机组低电压穿越能力规范拟合模型曲线（三）风电场低电压穿越面临的问题在整个风场建设过程中，使用合格、质量好的绝缘子等电气设备，并在安装前进行耐压试验，保证施工质量，以及定期检查设备运行状况，排除存在造成短路等现象的可能性；采取防雷措施，以减少因雷击而造成的单相接地故障；采取防止雷击措施，在架空线路上，采取安装金属氧化物避雷器等防雷措施等，以下对风电场低电压穿越性能面临的几方面原因简述：1、低电压产生原因：电网发生短路故障将会造成电压跌落，电网低电压将引起风电机组并网点电压下降。
造成电网短路的主要原因是由于电气设备载流部分的绝缘被破坏，这种绝缘损坏是由于未及时发现和消除的设备缺陷，以及设计、制造、安装和运行维护不良所致。
如长期运行过程中过电压、设备直接遭受雷击、绝缘材料自然老化和机械损伤等原因就常使设备绝缘损坏而造成短路；短路故障会引起电网的电压降低，造成很大的短路电流，影响电气设备的正常工作和电力系统的稳定性，甚至可能导致供电中断。
2、风电场质量支撑方面：以恒速风力发电组为例，目前为止主要采用异步发电机，这类机型具有无电刷、结构简单、成本低、维护费用低、操作简单等优点，因为得到了广泛的应用，但是其存在稳定性问题。
当电力系统发生短路故障时，异步发电机需要大量的无功功率来为其本身励磁，如果不能提供所需的无功，则发电机电磁转矩下降，和机械转矩之间的不平衡将会导致风机加速，直至不稳定最终切除电网。
该类型机组本身不具备低电压穿越能力，因此，必须对风机本身进行相应的改造。
3、风电场无功支撑方面：以恒速风力发电组为例，无功补偿对于提高其稳态和暂态特性是一个非常重要的手段。
一般情况下，风机机端并联固定电容器组，以提高稳态时风机的功率因数。
但当电网发生故障时，由于其不能动态实时提供风机在故障运行时所需的大量无功功率、不能保持恒定的风机机端电压，将会造成风机的切机，因此必须辅助增加其它动态无功补偿装置来实现其低电压穿越功能。
目前风机类型可概括为三类，即直接并网的定速异步机 FSIG、双馈异步式风机DFIG和同步直驱永磁风机 PMSG。
（见图3）图3其中定速异步机FSIG 和双馈异步式风机DFIG 都是定子侧直接联接电网。
这种直接耦合使得电网电压的降落直接反映在电机定子端电压上，导致定子磁链出现直流成分，不对称故障时还会出现负序分量。
定子磁链的直流量和负序分量相对于以较高转速运转的电机转子会形成较大的转差，从而感生出较大的转子电势并产生较大的转子电流，导致转子电路中电压和电流大幅增加。
1、定速异步机FSIG 的低电压穿越（英文缩写 LVRT）实现电压跌落期间 FSIG 的主要问题是电磁转矩衰减导致转速的飞升。
最简单的方法是在可靠判断出故障后，利用快速变桨来减小输入机械转矩，限制转速上升。
但风机桨叶具有很大的惯性，该方案需要风机有很好的变桨性能。
变桨控制不足机的运转反而需要吸收电网的无功。
一般减少无功吸收的方法是按最大功率输出安装电容器组。
但在风力发电这种能量波动大的场合会带来系统电压的波动，且会磨损发电机械，故障时临近母线会出现过电压，但可通过安装静态无功补偿SVG或静态同步补偿器来调节电压。
总的来说，DFIG在电压跌落时面临的问题不是很大，其低电压穿越实现可以配合变桨和其他措施实现。
2、双馈异步式风机DFIG 的 LVRT 实现与前两种机型相比，DFIG 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。
由于变流器DC会出现过、欠电压，因此可以考虑与 PMSG 一样在变流器DC上接储能系统，以保持变流器DC电压稳定。
这种基于能量管理的控制方案主要是从维持 AC / DC /AC 变流器直流母线电压的角度考虑问题，没有直接涉及到双馈电机本身的 LVRT 特性。
3、同步直驱永磁风机PMSG 的 LVRT 实现本场所用33台金风1500WM型同步直驱永磁风机 PMSG，金风科技已于2010年6月在德国通过由Windtest验证的低电压穿越测试，并于2010年8月在国内通过由中国电力科学研究院验证的规模化工况条件下的低电压穿越测试。
该测试的测试地点位于甘肃瓜州自主化示范风电场，项目装机总容量为30万千瓦，全部采用了金风科技1.5MW 直驱永磁风力发电机组。
测试之前，金风科技在一天之内即完成对全部参测22台机组的低电压穿越升级改造。
10月22日，在西北电网甘肃瓜州东大桥变电站330kV人工单相短路试验条件下，有19台机组在大风满发工况下成功实现不对称低电压穿越，一次性通过比例高达86.4%。
本次测试则是国内首次由数十台机组在实际运行条件下进行的工况测试，因此测试数据也更加具有实际应用价值和普遍说服力。
事实证明，只要通过一定的技术改造，所有风机都能实现电监会所要求的具备低电压穿越能力，在风机脱网之后，由于负载被切除，电网电压会波动，采用直驱永磁技术的风电机组由于本身具备离网的自我保护功能，低电压穿越改造技术简单，成本较小，另外在电网侧加一些无功补偿的设备，由电网自身来补偿。
因此永磁直接驱动型变速恒频风力发电系统已被证实在这方面拥有出色的性能。
二、风电场机组配置及特性改进（一）风电场电气结构保护配置以图4所示的中宁天润香山第三风电场为例进行分析。
3条35kV集电线路汇集33台风电机组，通过35kV/110kV升压站并网发电，但是目前风电场内集电线路保护配置均将风电机组作为负荷考虑，不考虑故障时风电机组提供的短路电流，保护配置一般安装在风电场升压变压器的低压侧。
风电机组至集电线路之间分支线上主要配置的熔断器保护。
图4风电机组低电压保护的动作定值，其中动作时间最快（低电压穿越能力最低）的运达750型风电机组动作时间为100s，其余机组的动作时间均在200s以上。
特别是金风750型风电机组，其电压低（瞬时）与电压低（持续）动作定值仅差10V，而动作时间却相差300倍；再考虑到金风1500型风电机组的低电压保护动作时间为1s，有理由相信金风机组的低电压穿越能力具备较大的提升空间，并且提高低电压穿越能力改造技术简单，成本较小。
在2014年12月20日11:52分，本场香山第三风电场配合中国电科院及国网公司，做满负荷情况下单瞬接地短路试验，当时平均风速13.5m/s,负荷50MW，本场有几组风机报直流电压高故障，下图5为实验记录数据曲线。
图5电压跌落期间根据图5数据曲线和本场风机报直流电压高故障，可以初步分析问题在于能量不匹配导致直流电压的上升可，风电机组由于仅配置了有限的低电压穿越容量，缺乏电容保护动作提供等价容量的支撑，机组脱网。
采取储存或消耗多余的能量以解决能量的匹配问题，可以从变流器设计选择器件时放宽电力电子器件的耐压和过流值,并提高直流电容的额定电压。
这样在电压跌落时可以把DC2链的电压限定值调高,以储存多余的能量,并允许网侧逆变器电流增大,以输出更多的能量。
但是考虑到器件成本,增加器件额定值是有限度的,而且在长时间和严重故障下,功率不匹配会很严重,有可能超出器件容量,因此这种方法较适用于短时的电压跌落故障。
对于更长时间的深度故障,可以考虑采用额外电路单元储存或消耗多余能量，在DC2链上接一个储能系统,当检测直流电压过高则触发储能系统的IGBT,转移多余的直流储能,故障恢复后将所储存的能量馈入电网，直接用电阻消耗多余的DC2链能量，增大功率输出和储能以解决功率匹配，同样可以考虑减小电机的发电功率来平衡功率。
