关于风力发电机组实现低电压穿越策略分析
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风电机组低电压穿越改造问题分析摘要:当前在国内风力发电机组中出现数起风机大面积脱网事故,严重影响电网的安全运行,为避免大面积脱网带来的安全隐患,要求风力发电机组具有低电压穿越性能维持发电机组的连续运行,本文通过变频器低电压穿越治理概述、改造方案、实现方法及效果评价主要研究风电机组低电压穿越改造问题。
关键字:风电机组;低电压穿越;改造问题对于风电机组而言,低压穿越是其重要的性能之一,这会帮助出现问题的电网,可以在风电场电压下降至20%-90%的额定电压时,仍可以保持运作,进行并网,从而实现低压穿越,不为故障所影响,进而确保电力系统的运作正常,防止风电机组脱网。
此外,当电网出现问题时,低压穿越可以维持并网的进行,从而为电网的自我修复提供缓冲时间,进而确保电力系统更加稳定,安全性能也大幅提高。
一、风电机组低电压穿越标准根据国家能源局2009[1465]号文的要求规定,风电机组运行要满足Q/GDW 392-2009《风电场接入电网技术规定》的要求,关于对低压穿越的要求主要有四点:第一,当电压恢复正常后,对风电机组的有功功率是有具体规定的,在电网出问题的规定时间内,那些还在电网运作内的风电场,在问题排除后需及时恢复有功功率,这里所说的及时是指恢复速率为:每秒增加10%的额定功率直至恢复正常值。
第二,在风电机组进行并网时,倘若电压稳定在90%之上,那么机组可持续正常运作。
第三,在电压降低的这段时间内,对于机组的无功功率的支撑能力也是有详细要求的,在电力系统出现三相短路问题时,风电机组的并网电压便会下降,当电压降到高于额度的20%,低于90%时,这时风电场的无功支撑若是发挥作用,便有助于电压的有效恢复。
详细来讲,即:风电机组并网处的电压出现单相亦或是单相故障,致使电压降低,该机组可以根据上述原理继续工作,防止脱网。
此时,运行下降的最大电压是额定值的五分之一,对于机组的运行时间要求为大于等于0.625s。
第四,电网故障如果可以在两秒内解决,电压恢复正常,那么,这段时间内,要求机组必须和电网相连,不能脱离。
风力发电低电压穿越技术分析【摘要】随着现代科学技术的不断发展,风力发电行业的发展也越来越快速,风力风电机的建设,也坐落于国家的大部分区域中。
低电压穿越技术是指,风力电网出现故障,或被干扰时,风力发电机能够在网运行,并仍能够提供与电网无功功率,从而帮助电网恢复正常的过程,而这个过程中,电网需要“穿越”这个低压时间,即低压穿越技术。
通过该技术的实施,可以一定程度上,保障电网的安全,保障电网运输电力安全。
【关键词】风力发电;低压穿越技术;电网随着我国经济的不断发展,风力发电技术也日趋完善。
风力发电机建设的规模也越来越大。
通过风力发电技术的完善,及风机的广泛建设,不仅促进了我国风力发电行业的快速发展,也使相关区域的电力资源更为充沛。
低压穿越技术,是风力机组电网中,常见的电力维稳技术,通过该技术的应用,也使风力发电运行,更为稳定。
随着我国将加大对风力发电行业的投入,进行风电机组的低压穿越技术研究,也十分必要。
本文对风力发电低电压穿越技术进行分析,希望为相关部门提供参考。
1.我国风电并网低电压穿越相关规定不同国家或地区根据电网状况不同,所提出的低电压穿越要求不尽相同。
我国根据实际电网结构及风电发展情况制定了风电场接入电网技术规定,其中,对风电机组低电压穿越能力也做出了详细的规定。
只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力发电机脱网,当电压在凹陷部分时,发电机应提供无功功率。
2.不同类型风机电压跌落暂态现象当前市场上主要风机类型可分为三类,即直接并网的定速异步发电机、同步直驱式风力发电机和双馈异步式风力发电机。
1.定速异步发电机的暂态现象定速异步发电机的定子直接接电网,电网电压降落引起电机定子端电压下降,造成定子磁链出现直流成分,如果发生的是不对称故障,还会出现负序分量。
这样相对于高速旋转的电机转子会产生较大的转差,转差增大,转子电势也会增大,从而形成较大的转子电流。
2.1双馈异步式风力发电机的暂态现双馈异步式风力发电机的定子也是和电网相接相连,因此电网电压的降落造成的系统响应和定速异步机相同。
UP系列1.5MW双馈式风力发电机组低电压穿越功能实现方案国电联合动力技术有限公司风电设备技术研究所UP系列1.5MW双馈式风力发电机组低电压穿越功能实现方案1.低电压穿越的背景及意义1.1 低电压穿越的背景近年来,变速恒频风力发电技术在兆瓦级以上风力发电机的应用成为研究热点,在新安装的变速恒频风力发电机中,双馈感应发电机(DFIG)占到很大的比重,它使用双PWM变流器控制双馈感应发电机的励磁电流,一方面由于双馈感应发电机转子和定子间的电磁关系,变流器只需供给转差功率就可以调节风力发电机的转速,实现了对风能的最大捕获,大大减少了变速风力发电系统变流器的额定容量;另一方面,发电系统可以通过改变励磁电流的幅值和相位实现独立调节发电机输出的有功、无功功率,这可以保证风力发电厂运行与单位功率因数,减小电力系统的损耗。
另外也可以按照风场的要求来发出一定容量的有功和无功功率的容量。
双馈感应式变速恒频风力发电技术可以提高风能捕获能力和转换效率,改善并优化风力发电机组的运行条件,使得发电机组与电力系统之间能实现良好的柔性连接,便于实现并网操作,是一种优化的具有良好应用前景的风力发电解决方案。
但是真是因为DFIG风力发电系统使用了小容量变流器,因此减弱了DFIG系统抵御电网电压跌落的能力。
国内外进行的一些研究表明,当电网电压跌落到一定数值时,如果不加任何处理措施,DFIG系统将切出电网。
因此,需要研究在电网电压故障下如何使DFIG风力发电系统能够保持和电网的连接,并且能够对电网提供支撑来提高电力系统的稳定性。
1.2 风电机组低电压穿越的概念当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时,在一定电压跌落的范围内,风电机组能够不间断并网运行。
英文简称名称LVRT(Low V oltage Ride Through),该定义摘自《国家电网公司风电场接入电网技术规定(修订版)2009年2月》第3.8节。
1.3 风电机组低电压穿越对风电机组各设备的要求风电机组的低电压穿越对风电机组各设备有特殊的要求。
浅析双馈式风力发电机低电压穿越技术双馈式风力发电机是一种常见的风力发电机类型,其具有低启动转矩、高风能利用率和良好的可调谐性等特点,因此在风力发电行业中得到了广泛的应用。
双馈式风力发电机在发电过程中可能会遇到低电压穿越的问题,这种情况在风力发电系统中并不少见,因此针对双馈式风力发电机低电压穿越技术的研究和分析具有重要的意义。
双馈式风力发电机低电压穿越技术主要是指当风速下降,风力发电机所受的风能也会减小,导致风力发电机输出电压下降,当输出电压降至一定水平以下时,会影响风力发电机的正常运行,甚至会导致系统的停机。
研究双馈式风力发电机在低电压工况下的性能和运行特性对于提高风力发电系统的可靠性和稳定性具有重要的意义。
双馈式风力发电机低电压穿越技术涉及到的主要问题是风力发电机的控制策略和控制逻辑。
在低电压工况下,风力发电机需要根据实际情况采取相应的控制策略,以保证风力发电机的正常运行并最大限度地利用风能。
一种常见的控制策略是采用双馈风力发电机转子侧变流器的控制方式,即通过调节转子侧变流器的参数来调整转子的功率因数,以保证风力发电机在低电压工况下仍能保持较高的输出功率和效率。
双馈式风力发电机低电压穿越技术还涉及到风力发电机的电气保护和安全控制。
在低电压工况下,风力发电机容易发生电气故障和过载现象,因此需要采取相应的电气保护措施来保护风力发电机的安全运行。
还需要针对低电压穿越情况制定相应的安全控制策略,以避免因电压过低导致的系统故障和停机情况。
针对双馈式风力发电机低电压穿越技术的研究还需要对其性能进行分析和评估。
通过对双馈式风力发电机在低电压工况下的功率特性、效率特性和稳定性进行分析和评估,可以为风力发电系统的设计和运行提供重要的参考依据。
还可以通过对双馈式风力发电机在低电压工况下的性能进行模拟和仿真研究,来验证控制策略和电气保护措施的有效性和可靠性。
双馈式风力发电机低电压穿越技术是风力发电领域的重要研究方向,其研究对于提高风力发电系统的可靠性和稳定性具有重要的意义。
风力发电低电压穿越技术浅析摘要:随着工业化的进程加快,能源问题日趋尖锐化,世界各国都在开发新的可再生能源,利用风力发电也在全球范围内日趋盛行。
我国的风电的装机容量在近几年内也获得了快速地增长。
低电压穿越是风里电网中的重要技术,我国的风力电网系统的快速发展对低电压穿越技术提出了新的要求和挑战。
关键词:风力发电系统;低电压;穿越1低电压穿越概述低电压穿越即LVRT,指在电网发生故障或者电压下跌时,在一定的下跌范围内风机能够保持并网不脱落,向电网提供无功功率,直到电网恢复正常,从而“穿越”这个低电压时间或低电压区域。
具体来说,当电压发生故障时,风发机组在这段时间内地控制不能引起电网的相位变化和功率波动。
电网电压发生跌落的这段时间,电网只管输电系统的短路电流而忽视风电场内部的短路电流。
可以这么说,低电压的穿越技术是决定一个风电系统技术高低的重要指标。
世界各个国家和地区根据其电网状况不同,对低电压穿越技术的指标提出的要求不同。
技术指标的制定往往为各国关注的焦点,特别是发达国家将其作为经济发展的战略重点。
德国的输电系统运营商E.on公司在2003年提出了低电压穿越的概念,2006年制定了并网标准。
由于德国北部的风机密度高,对LVRT的要求如下:当电压跌落至15%~45%时,要求风机一直提供无功支持,并能保持并网至少625ms。
而在电压跌落至90%以上,风机一直保持并网运行。
我国在2009年制订了风电场并网标准。
当电网跌落低于额定电压的1/5,风力发电机保持与电网相连接,并保持运行625ms,风电场并网点电压跌落后,三秒钟之内能还原至90%的额定电压。
2 LVRT技术在风力发电低压穿越中的应用(1)已建成风电场的改造对于已经建成的风电场,如果不具有LVRT能力,必须适应当前的并网规则要求,对风电场进行改造,目前有几种方案可供选择:在风电场采用动态无功补偿装置,动态提供风电机组暂态过程所消耗的无功,以恢复机端电压;安装可控串补效限制风电场机端输出电流,提高风电场机端电压;利用串联制动电阻在电网故障时提升风电机组端电压,并吸收过剩有功功率,进而提高风电场LVRT能力;安装超导储能装置,提高风电场机端电压。
浅析双馈式风力发电机低电压穿越技术一、双馈式风力发电机简介双馈式风力发电机是一种能有效调节转子速度的风力发电机,其主要特点是在转子绕组中引入了一个次级电流,较大地提高了发电机的转矩与功率因数,从而提高了风力发电机的整体性能。
与传统的固定式风力发电机相比,双馈式风力发电机有着更高的风能利用效率和更好的低电压穿越能力。
其工作原理主要是通过定子绕组的多级变压器和双馈路,使得风力发电机能够在较低的电网电压下继续运行,从而提高了风电的可靠性和稳定性。
1. 低电压穿越现象在一些特殊情况下,比如电网故障或者风速急剧下降等情况下,风力发电系统所接入的电网电压可能急剧下降,甚至出现短暂的停电情况。
针对这种情况,传统的固定式风力发电机可能因为电网电压下降而无法继续正常运行,甚至发生机组停机。
而双馈式风力发电机则能够通过其特有的双馈路和多级变压器的设计,使得发电机能够在较低的电网电压下继续运行,从而避免了由于电网电压下降而引起的停机现象,提高了风力发电系统的可靠性。
双馈式风力发电机低电压穿越技术的主要原理是通过其次级电流的调节,使得风力发电机能够在电网电压下降的情况下,自动地调节转子速度和输出功率,以保证发电机的安全稳定运行。
具体来说,当电网电压下降时,通过次级电流的调节,可以在一定程度上提高转子的磁场励磁,从而提高发电机的输出功率,使得风力发电系统在低电压情况下仍能够继续正常运行。
双馈式风力发电机低电压穿越技术具有以下几点优势:(1)提高了风力发电系统的可靠性和稳定性。
在电网电压下降的情况下,双馈式风力发电机可以通过调节次级电流和转矩,使得发电机能够在较低的电网电压下继续运行,避免了由于电网电压下降而引起的停机现象,提高了风力发电系统的可靠性。
(2)提高了风能的利用效率。
通过低电压穿越技术,双馈式风力发电机可以在较低的电网电压下继续正常运行,保证了风能的稳定利用,提高了风力发电系统的整体性能。
(3)降低了对电网的影响。
浅析双馈式风力发电机低电压穿越技术双馈式风力发电机在风电场中使用越来越广泛,具有功率大、转速调节范围宽广、响应迅速等优点,但在低电压条件下运行时,容易出现穿越现象,严重影响了风电场的稳定运行。
因此,针对双馈式风力发电机的低电压穿越问题,人们提出了许多解决方案,其中较为常见的有功率控制策略、双馈式风力发电机容量调整策略、控制双馈式风力发电机的电动机及逆变器等。
功率控制策略是一种经济、简单的方法,通过调整风力发电机的输出功率实现防止低电压穿越现象。
具体方法是当电网电压下降时,风力发电机通过控制转子的转速,降低输出功率,从而防止其穿越。
然而,在实际应用中,这种方法存在着一定的缺陷,容易造成浪费风能现象,降低风电场的发电效率。
双馈式风力发电机容量调整策略是一种改进的方法,其思路是调整双馈式风力发电机的容量,提高其在低电压条件下的适应性,从而避免低电压穿越问题的出现。
这种方法比较灵活,容易操作,无需改变发电机的结构,但是实现上需要配备相应的控制器以及一定的调试成本。
另外,这种方法不能完全避免低电压穿越现象的出现,因此还需要配合其他控制策略的使用。
控制双馈式风力发电机的电动机及逆变器是一种相对较为复杂的方法,其思路是通过调整电动机及逆变器的控制方式,实现对发电机输出电流的调节,从而防止低电压穿越现象的发生。
这种方法虽然实现难度较大,但具有较高的控制精度和稳定性,可适用于各种不同类型的风力发电机。
同时,由于其控制精度高,可以有效防止风电场的系统失稳问题。
总之,解决双馈式风力发电机低电压穿越问题是一个复杂而又关键的技术问题,需要在实际应用中不断进行探索和实践。
各种控制策略的使用可以相互补充、协同作用,提高风电场的运行效率和稳定性,实现可持续发展。
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。
关于风力发电机组实现低电压穿越策略分析内容摘要:根据电网公司要求,为了保障电网稳定,需要并入电网的风力发电机组必须具备低电压穿越功能。
由于现在风机厂家繁多,采用的设备杂乱,所以为已并网的不具备低电压穿越功能的风机改造工作带来了很多不便。
所以主要就我公司采用的上海电气sec-1250机型针对低电压穿越改造工作进行分析,从而得到风力发电机组实现低电压穿越功能策略思路。
关键词:风力发电机低电压穿越双频异步发电机 crowbar1、低电压穿越问题的提出(仅针对类似上海电气sec-1250变速恒频双馈异步发电机讨论、其他类型风机原理相似)对于双馈风力发电机,在电网电压跌落的情况下,由于与其配套的变流设备属于ac/dc/ac型(如上图),容易在其转子侧产生峰值涌流,损坏变流设备,导致风力发电机组与电网解列。
在以前风力发电机容量较小的时候,为了保护转子侧的励磁装置,就采取与电网解列的方式,但目前风力发电的容量都很大,与电网解列后会影响整个电网的稳定性,甚至会产生连锁故障最终导致电网崩溃。
于是,根据这种情况,国外的专家就提出了风力发电低电压穿越(lvrt)的问题,其含义为:1)风电场必须具有在电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行625ms的低电压穿越能力;2)风电场电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90%时,风电场必须保持并网运行;3)风电场升压变高压侧电压不低于额定电压的90%时,风电场必须不间断并网运行。
2、lvrt概念的解释及其参考标准当电网发生故障时,风电场需维持一段时间与电网连接而不解列,甚至要求风电场在这一过程中能够提供无功以支持电网电压的恢复即低电压穿越(lvrt)。
目前对于风力发电低电压运行标准,主要以德国e.onnetz公司提出的为参考。
双馈风力发电机由于其自身机构特点,实现lvrt 存在以下几方面的难点:1)确保故障期间转子侧冲击电流与直流母线过电压都在系统可承受范围之内;2)所采取的对策应具备各种故障类型下的有效性;3)控制策略须满足对不同机组、不同参数的适应性;4)工程应用中须在实现目标的前提下尽量少地增加成本。
3、电网电压跌落后dfig(double fed induction generator)运行的暂态过程分析在电网电压跌落情况下,风电机组中的双馈感应发电机会导致转子侧过流,同时转子侧电流的迅速增加会导致转子励磁变流器直流侧电压升高,发电机励磁变流器的电流以及有功和无功都会产生振荡。
这是因为双馈感应发电机在电网电压瞬间跌落的情况下,定子磁链不能跟随定子端电压突变,从而会产生直流分量,由于积分量的减小,定子磁链几乎不发生变化,而转子继续旋转,会产生较大的滑差,这样便会引起转子绕组的过压、过流。
如果电网出现的是不对称故障的话,会使转子过压与过流的现象更加严重,因为在定子电压中含有负序分量,而负序分量可以产生很高的滑差。
过流会损坏转子励磁变流器,而过压会使发电机的转子绕组绝缘击穿。
4、关于crowbar 部分croebar主要是由触发板、晶闸管、电流监视元件组成。
由于并网行双馈异步发电机的定子绕组连接在电网上,在运行过程中,由于各种原因引起的电网电压波动,跌落甚至短路故障都会影响发电机的不间断运行,通常采用在双馈异步发电机转自侧安装crowbar电路。
出现电网电压跌落时,通过功率开关器件将旁路电阻连接到转子回路中,这就为电网故障期间所产生的大电流提供了一个旁路,从而达到限制大电流,保护励磁变流器的作用。
采用的crowbar电路如下:励磁变流器在电网故障期间,与电网和转子绕组一直保持连接,因而在故障期间和故障切除期间,双馈感应发电机都能与电网一起同步运行。
当电网故障消除时,关断功率开关,便可将旁路电阻切除,双馈感应发电机转入正常运行。
直流侧过电压保护流程:出现过电压故障→转子回路中出现反向过电压→启动crowbar雪崩二极管→击穿雪崩二极管→合入碳化硅非线性灭磁电阻从上面可以看出来,无论是灭磁过程还是过电压保护过程,定子的端电压都是会发生突然性的跌落,这时候会在转子绕组中出现暂态的磁链直流和交流分量,直流分量会在很短的时间内进行衰变(因为转子回路中电缆和转子本身存在电阻),但是交流分量由于转子回路中的容性和感性元件的存在,导致衰变缓慢。
另外就转子过电流分析,当控制系统检测到转子过流后,首先关闭网侧的igbt,开启crowbar→转子电流开始衰变,输出有功p减少,但是此时却要从电网吸收大量的无功→转子电流缓慢的衰变→一定程度时crowbar关闭→转子侧igbt重新工作→风机开始自动调整。
采用 crowbar 电路的转子短路保护技术存在这样一些缺点:首先,需要增加新的保护装置从而增加了系统成本;另外,电网故障时,虽然励磁变流器和转子绕组得到了保护,但此时按感应电动机方式运行的机组将从系统中吸收大量的无功功率,这将导致电网电压稳定性的进一步恶化,而且传统的 crowbar 保护电路的投切操作会对系统产生暂态冲击。
因此,在风控系统中提出了改进方案:在转子短路保护电阻切除后,将转子电流控制指令设定为该时刻转子电流的实际值,从而防止由于转子电流控制器指令电流与实际电流不等而引起的暂态冲击。
然后通过逐渐改变转子电流指令,实现转子电流控制器的软起动。
在转子电流控制器的作用下发电机将逐步恢复到正常运行。
这缓解了crowbar保护电路的投切操作对系统产生的暂态冲击,在一定程度上缩短了发电机低电压穿越的过渡时间。
5、利用新型旁路系统的解决方法需要改动控制系统,变流器和变桨系统。
我国的标准将是20%电压,625ms,接近awea的标准。
针对不同的发电机类型有不同的实现方法,crowbar触发以后,按照感应电动机来运行,这个只能保证发电机不脱网,而不能向电网提供无功,支撑电网电压。
当然这种改动需要变频设备增加一部分可调容量,类似上海电气1250机型选用森瑞克斯1250容量的变频器,就不适用这种方式,改进的方法只有更换大容量的变频器元件。
另外,控制系统要嵌入动态电压暂降补偿器,当有暂降时瞬时将电压补偿上去,先保住控制系统不跳。
而采用新型旁路系统就是在双馈感应发电机定子侧与电网间串联反并可控硅电路。
在正常运行时,这些可控硅全部导通,在电网电压跌落与恢复期间,转子侧可能出现的最大电流随电压跌落的幅度的增大而增大,为了承受电网故障电压大跌落所引起的的转子侧大电流冲击,转子侧励磁变流器选用电流等级较高的大功率igbt 器件,这样来保证变流器在电网故障时不与转子绕组断开时的安全。
电网电压跌落再恢复时,转子侧最大电流可能会达到电压跌落前的几倍。
因此,当电网电压跌落严重时,为了避免电压回升时系统在转子侧所产生的大电流,在电压回升以前,将双馈感应发电机通过反并可控硅电路与电网脱网。
脱网以后转子励磁变流器重新励磁双馈感应发电机,电压一旦回升到允许的范围之内,双馈感应发电机便能迅速地与电网达到同步。
再通过开通反并可控硅电路使定子与电网连接。
这样可以减小对igbt耐压、耐流的要求。
对于短时间内能够接受大电流的igbt模块,可以减少双馈感应发电机的脱网运行时间。
转子侧大功率馈入直流侧会导致直流侧电容电压的升高,而直流侧的耐压等级依赖于直流侧电容的大小,因此直流侧设计crowbar电路,在直流侧安装电阻来作吸收电路,将直流侧电压限制在允许范围内。
6、增加低电压穿越功能后机组实验实例(实验风机东汽1500机型,低电压安装策略为增加旁路系统和无功功率补偿装置)1)1450 转、450kw 工况下 3相对称跌落实验结果:根据变流器出口电网电压、电流信息,根据 iec 给出的公式用matlab 进行处理后得到的电网电压有效值、电网电流有效值、正序基波有功功率、正序基波无功功率、正序基波有功电流、正序基波无功电流见下图2)1610 转、600kw 工况下 2相对称跌落实验结果:根据变流器出口电网电压、电流信息,根据 iec 给出的公式用matlab 进行处理后得到的电网电压有效值、电网电流有效值、正序基波有功功率、正序基波无功功率、正序基波有功电流、正序基波无功电流见下图7、风电机组单纯低电压穿越与动态无功补偿装置svg配合满足电压跌落实现低电压穿越功能低电压穿越功能改造的造价应该是在运风场最关心的问题,所以如何在保证稳定行的基础上提高经济性也是我们考虑的一个方向。
就现在风电场采用的无功补偿装置主要有svc,主要还是以可控硅代替原始接触器,实质还是利用电容进行无功补偿,反应速度慢,且还消耗有功,而国外新的无功补偿装置svg可以用于系统的快速无功补偿,且补偿精度高,对电网无冲击等优点。
如果能将风机在脱网时所需要的无功需求指令同时发送到35kv的svg上,利用svg快速无功补偿与风机无功补偿相配合的策略,我想可能会将风电场的稳定性提高到一个新的标准上。
低电压穿越功能的实现,不应仅仅以地区电网为例,详细分析系统故障对风电机组机端电压的影响,依据不同的风电场接入方案计算风电机组lvrt能力的电压限值,对风电机组进行合理的 lvrt能力设计。
这不仅仅是只从单台风机进行考虑,而是必须通过地区电网整体进行。
8、结论本文通过对低电压穿越的实施策略进行了研究分析,得出了以下几点结论,为实际应用中做设计参考。
1)对于风力发电在电力系统的容量比例越来越大,风机实现低电压穿越是必然趋势。
电网电压跌落时,对风机的变流系统、中控系统、驱动链、变桨系统均会产生严重影响。
故障下一般需要使用crowbar这种短接保护措施来保护发电机和变流器。
但仍需考虑成本,可靠性和可能达到的最佳性能指标,工作极端环境适应性等,不断进行比较改进,优选出最佳方案,减小电压跌落情况下触发crowbar电路时转子暂态电流跳变幅度。
2)考虑到并网风力发电机与传统的并网发电设备最大的区别在于,其在电网故障期间并不能维持电网的电压和频率,这对电力系统的稳定性非常不利。
电网电压跌落后可能需要风电场提供无功支持,传统意义上的无功补偿不能满足快速响应,导致滞后投无功,引起电网的电压不断升高,造成电网电压高使风机再度产生脱网的风险,形成恶性循环。
因此,风电机组的低电压穿越,仍需进一步的研究。
参考文献《上海电气sec-1250风机设计原理说明书》作者:上海电气有限公司《金风科技低电压穿越资料》作者:金风科技有限公司《对东汽风机低电压穿越实验的报告书》作者:深圳市禾望电气有限公司研发部《svg动态无功补偿说明书》作者:思源清能电气电子有限公司作者简介:杜强汉36岁硕士研究生中广核风力发电有限公司生产工程师主要从事风电运维管理及技术改造工作注:文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。