风电场无功调节情况分析

由表 １可见 。 各风 电场 Ｓ Ｖ Ｇ稳 定性 均较 差 ， 投 运率低 ， 维修周期 长 目前 福能新 能源公 司各 风电场 的 Ｓ Ｙ Ｇ主要存
在 的问题如 下 ：
ห้องสมุดไป่ตู้
（ １ ） 生产商设 计冷却功 率时对福建 省的气候 条件考虑 不 周， 未很好地解 决高污秽 等级要求 的防护等级 与高温环境 下
大部 分用 电设 备是根据 电磁 感应原理 工作的 ． 依靠建 立 交变磁场 进行 能量 的转换 和传 递。 为建立交变 磁场和感应磁 通需要 的 电功率 称为无功 功率 。 因此在供用 电系统 中除 了需 要有 功电源外 ， 还需要 无功 电源 ， 两者缺一 不可 。 提供 无功源 的装 置就 是无 功补偿 装置 ．无功 的补偿 主要 有低 压个 别补 偿、 低 压集 中补偿 、 高压集 中补偿 ３种方 式 。《 风 电场 接人 电
散热 及 防护 的问题 ． 但 水冷 Ｓ Ｖ Ｇ与 风冷 Ｓ ＶＧ的模块 结构 完
表 １ 福建省福能新能源公司各风电场 Ｓ Ｖ Ｇ运行情 况统计表 （ ２ ０ １ ６年 ｏ ６月 ３ ０日）
作者简介 ： 廖 燕坂 ， 福 建 省 福 能 新 能 源 有 限责 任 公 司 总经 理 助理 、 维 检 中心 主任 ， 电 气 工程 师 ， 毕 业于 福 建 冶金 工 业 学校 机 电 技 术 及 应 用 专 业， 从 事 多年 风 力发 电技 术 管理 工 作 。
的产 品存在 如干 扰 、 母排杂 散 电感过 大 、 散热不 合 理等 诸多
问题 。这 些都使得 内部换流器 件的安全受 到威胁 ． 经 常 出现 如炸机 、 器件击 穿的情 况。 （ ６ ） 据 了解 ， 目前福 建省 内风 电场在运 的 Ｓ Ｖ Ｇ基本 都是 风 冷的 ． 如果 更换 成水 冷的 能解决 以上 大部分 问题 ． 特别是

【分析】风电场动态无功调节装置容量配置【摘要】:通过对风机的动态无功调节能力的分析，提出新建风电场可以不配或少配无功补偿装置。

【关键词】：风电场动态无功调节装置；SVG；风机的无功调节能力；配置引言大部分用电设备是根据电磁感应原理工作的。

依靠建立交变磁场进行能量的转换和传递，为建立交变磁场和感应磁通需要的电功率称为无功功率，因此在供用电系统中除了需要有功电源外。

还需要无功电源，两者缺一不可，提供无功源的装置就是无功补偿装置，无功的补偿主要有低压个别补偿。

低压集中补偿，高压集中补偿3种方式.风电场接入电网技术标准，要求风电场采用高压集中动态补偿的方式进行无功补偿。

目前设计院一般设计SVG联接于35KV（10KV）母线做为风电场动态无功装置，以满足电网对风电场接入的技术要求。

1设备存在的问题SVG在2010年后才大规模应用，但考虑到性价比问题，容量小于15MW的SVG一般采用强迫风冷的冷却方式，而福建省的风电场往往处在高盐雾，高湿度地区，使用风冷系统并不理想。

通过对福能新能源公司各风电场SVG的运行情况分析，发现这种冷却方式的SVG 在福建省运行并不理想。

目前福能新能源有限公司在福建省内已投运风电场有9座.各风电场SVG的运行情况概述如表1.由表1可见，各风电场SVG稳定性均较差，投运率低维修周期长，目前福能新能源公司各风电场的SVG主要存在的问题如下：1、生产商设计冷却功率时对福建省的气候条件考虑不周，未很好地解决高污秽等级要求的防护等级与高温环境下要求的散热效果间的矛盾，造成如果达到额定出力，SVG功率模块与驱动模块将过温，只能降容运行；如果要解决这问题。

只能在SVG房加装空调6Mvar一组容量为SVG的所需空调功率至少50KV运行成本高。

2、驱动模块与功率模块因为散热需要，只能暴露在空气中，盐雾晰出的盐份与空气中的杂质附着在模块表面，造成模块的散热效果变差，也使模块的绝缘性能大大降低，故障率增加。

科 技论 坛
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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风 电场有功功率 和无功功率控制 分析
于 雪峰
（ 国华（ 齐齐哈 尔） 风 电有限公司， 黑龙江 齐齐哈 尔 １ ６ １ ０ ０ ６ ） 摘 要： 现 阶段 ， 风 电场 内的风电机组都是遵照 自治发 电的方式运行 ， 为 了保证风 电场有功和无 功功 率输 出的波动 ， 保证 电网 内的平 衡， 电网在运行过程 中必须 留出足够的旋转备用容量。主要 对风电场 有功功率和无功功率控制进行 了分析 。 关键 词 ： 风 电场 ； 有功功率 ； 无功功率 ； 控制分析 风 电技术发展 的核心是风 电机 组整机及 其关键部 件 的设计 制 表 １东北地区各省风 电场有功功率变化现值 单位 ： ＭＷ 造技术 。目前最 常用 的风 电机组包括 以鼠笼感应 电机作为发电机的 火电机组 火电机组 水 电 １ ｍ ｉ ｎ内可用于调整 风电装 风电坜 １ ｍ ｉ ｎ 总的 定速风 电机组 、 以双馈感应电机作为发 电机 的变速风 电机组 和装配 省份 开机 最低出力 开机 风电功率变化量的最小值 机窖 量 最大 功率变化 率限值， ％ 永磁 同步发 电机 的变速风 电机 组等 。定速风 电机组 与电 网直 接相 黑龙江省 ９ ５ ２ ５ ４ ７ Ｏ ９ ６ ４ ６ ７ ６ ４ ｌ ７ ７ ５ ４ ３ 连， 当风电机组并入电网时需要并人补偿 电容器 以提 高发 电机 的功 辽宁省 １ ０柏６ ４ ６ １ ０ １ ∞６ ｌ１ ５ １ ２ ６ ０ ０ ４ ４ 率 因数 。 胄林省 ５ ７ ４ ７ ２ ８ ７ Ｏ ２ ０ ５ ８ ２ｌ ３ ｏ ２ ８ ２ ８ ７ ５ 伴随着风 电场装机容量 的扩展 ， 风 电场对 电网的有功 和无 功功 率 的影响将越来越 突 出。为 了确保风 电场 以及接入 电网的稳定运 ｆ １ ） ３ ￣ １ １ 果电网故障或其在特殊 的方式下运行 ， 为 了防止 电网中线 行， 需要我们 对风电场接入 时的有功和无功功率进行 细致 的计算 分 路 和变压器等输 电设 备过载 ， 以保证系统稳定性 ， 这个 时候需要 对 析， 并需要研 究所 选用机组 类型的控制特性 。基于发展较薄弱 的地 风 电场有功功率提 出看法 ； （ ２ ） 由于 电网中有功 功率过剩 ， 电网频 率 区， 选用 变速风电机组有利 于维持 系统 电压 的稳定 。 过 高稿 于 ５ ０ ．５ Ｈ ｚ 时） 时， 这个 时候就要求风 电场降低其有功功率 ， １风 电场 有功 功 率控 制 降低 的幅度根据 电网调度部门的指令进行。在严重的情况下 ， 可能 １ ． １ 风电场有 功功率控制 问题 （ ３ ） 还有 一种特殊情况是 出现事故时 ， 如果 风 有功功率控制是风 电场一个非常重要 的能力 。 目前 ， 功率控制 需要切 除整个风 电场 ； 需要 电网调度部 门暂 时将 风电 最普遍 的应用是在发生事故时系统能力 降低 的情况 下 ， 帮助 系统复 电场 的并 网运行危及电网安全稳 定 ， 等 到事故处理完后 ， 电网恢 复正常运行再复原风 电场 的并 原到正常运行 ， 避 免系统 出现过载。需要功率控制能力 的原 因还包 场解列 ， 网运 行 。 括频率控制 ， 但频 率控制在风 电场 中应用不多 。 ２风 电场 无 功 功 率 控 制 和 电压 控 制 在风 电装机 比例较高的 电网， 风电场通过功率控制会对系统事 ２ ． １ 风电场无功功率和 电压调节问题 故复原产生特别明显 的作用 ，在风 电装机 比例较 高的电网地区 ， 功 风 电场为 电网提供无功 的能力尤其 重要 。如果没有无 功 ， 或者 率控制的作用更明显 。 国外对于风 电场并网技术 性文件都规定 了在 无功 注入点之间 的距离太 远 ， 电网电压会恶化 ， 甚至可 能导致 电网 持续运行和切换操作时必须要控制有 功功率 。 一是控 制最 大功率变 崩溃 。 风 电场无功与电压问题是所有风 电场并 网技术性文件的基本 化率 ； 二是特殊情况下控制风 电场 的输 出功率 。 另外 ， 许 多风电并 网 目的是保证风 电场并网点的电压水平 和电网的电压质量。 标准还要 求风 电场 必须具有降低有 功功率和参 与系统一 次调频 的 内容 ， ２ ． ２东北地 区风 电场无功电压控制分 析实例 能力 ， 并规范 了降低功率 的范 围和 响应 时间 ， 并且 参加一 次调频 的 Ｃ ０ １ 子项 目对 内蒙古赤峰市 、 通辽市 、 吉林省 、 黑龙江省 、 辽 宁省 调节系统技术参数（ 死 区、 调差 系数 和响应 时间等） 。 ０ １ ０年规划接人的风电场无 功电压控制进 行研 究 ， 分析风 电场应该 在我 国东北 ， 各地 主要 风电场接人电网的最大容量要受到 当地 ２ 这个无功容量范 围由风 电场额定运行时 的功 电网条件及系统调峰能力的影响 。由于风 电是一种 间歇性 电源 ， 输 具备的无功容量范围 ， 下面以我省电网为例说 明研究 内容 。 我省 ２ ０ １ ０ 出功率超过额定值 ８ ０ ％的概率一般不超过 １ ０ ％ 。对 电网公司和风 率 因数范围所确定。 １ ２ ６ ． ２ Ｍｗ，在 我省 电网 中，将 ５ ０ ０ ｋ Ｖ 电场开发 商来说 ， 风 电场 的输 出功率在某些 情况下 限制 ， 应 该是一 年风 电场总装机 容量将达到 ２ ． ０ Ｐ ｕ或 １ ． ０ ７ Ｐ ｕ ， 在 电网正常运行 和 Ｎ 一 １ 运行两种方式 种 比较好的选择。 这一选择 ， 很好 的解决 了电网改造投资 的问题 ， 同 母线 电压为 １ 时也大大 提高 了电网的利用率 ； 对于风 电场 而言 ， 在相 同的电 网结 下 ，将 Ａ地 区和 Ｂ地 区各 个 风 电场将 其并 网点 的 电压调 整 到 １ ０ ７ Ｐ ｕ或 １ ． ０ Ｐ ｕ 所需要风 电场的功率因数范围进 行了分析 ， 同样 的方 构条件下 ， 可 以建设规模更大 的风 电场 。 法还分析了我省其他风 电场 的功率 因数范围。 分析结果可 以得 出以 １ ． ２东北地 区风 电场有功功率控制研究 下结论 ： 黑龙江省 电网在 ５月份 、 辽 宁省电 网在 ７月份 、 吉林省 电 网在 （ １ ） 在 Ｎ 一 １ 运行方 式下 ， 电网电压支撑 能力较弱 ， 因此对 风 电场 ５月份 的负荷较低 ， 升机方式最小。根据这三省 ２ ０ １ ０ 研究水平年在 （ ２ ） 离 这种 负荷 及开机方式下进行 调峰能力计算 ， 可得到东北地 区可用于 提供的无功支持会 变少 ，部分风 电场 的功率 因数范 围将变 大； 在 电网电压较 高或较低 时 ， 需要 大量 的 调整风电功率变化量的理论最小值 以及风 电场 ｌ ｍｉ ｎ总的最大功率 电网枢纽变 较近的风 电场 ， 无功容量来 调整并网点 的电压 ， 功率 因数会很 低 ； （ ３ ） 对离 电网枢纽 变化 率限值 ， 结果如表 １ 所示 。 其调节电压的功率因数范 围视离 电网电压支撑点 表１ 是在没有 考虑 电网约束 、 风 电机 组性 能指标完全符合要求 变较近的风电场 ， 的 电气距 离的远近不 同而差别很大 ， 同时与其装机容量也有很大关 以及 其他 电网特殊 运行情况 下的结果 。 对离 电网枢纽变较远的风电场 而言 ， 电网较 弱 ， 电压支撑能力不 风电场最 大功率变化率 的影 响因素有很多 ， 主要有风 电场接人 系 ； 系统 的电网状 况 ， 电网 中其他 电源的调节特性 ， 风 电机组运 行特性 足 ，风电场的无功调节对改善地 区电网电压 的作用 比较 明显 ； （ ４ ） 接 ０ ０ ｋ ｖ 站 的风 电场总装机为 １ ３ ５ ０ ＭＷ，已形成百万干 及技术性 能指标等 。 其中电网中水 电机组 的比重对风 电场最大功率 入 Ａ区通榆 ５ 其单个风电场的功率 因数相对较低 ；（ ５ ） 对于接人 Ａ区 变化 率 的影 响最大 ， 但是水 电调节 情况也与很多 因数有关 ， 不 确定 瓦风电基地 ， ５ ０ ０ ｋ ｖ 风 电汇集站 ２ ２ ０ ｋ Ｖ侧 电线 的风电场 ， ５ ０ ０ ｋ Ｖ站 内的变压 器 性很 大 ， 也 比较复杂 。 因此 ， 对 于风 电场最大功率变化率很难给 出一 损耗较大 ，并且 ５ ０ ０ ｋ ｖ变的 ６ ６ ｋ ｖ 侧 的补偿 不能起 到明显的作用 ， 个确定值 。 另外 ， 各个地 区电网的情况也不尽相同 ， 在技术规定 中很 难 给出一个统 一的值适用 于各种情况下 的各 种 电网运 行要求 。因 此时 ，接人 ５ ０ ０ ｋ ｖ 汇集站 的单个 风电场影承担 风电场满发对 ２ ２ ０ ｖ 风 电送 出线路上 的全部损耗 以及风 电场空载时送 出线路上 的亢 此 ，技术规定 中只给 出风 电场最大功率变化 率的推荐 值 。风 电场 ｋ １ ０ ｍｉ ｎ最 大功率 变化量 一般 不超过其 装机容 量 的 ６ ７ ％， １ ｍｉ ｎ最 大 电无 功功率 。 因此 ， 应该要求接人 ５ ０ ０ ｋ ｖ 风 电汇集站 的风电场 的功率 因数 范 功率变化 量一 般不超过其装机容 量的 ２ ０ ％。除了风电场 的最 大功 率变化 率 ， 在电 网紧急情 况下

阐析风电场无功电压控制近年，随着我国对于能源发电的进一步重视，我国的能源发电行业也随之兴盛起来。

风能发电就是其中一种。

伴随着风能发电的迅猛增长，很大量的风能发电机组也相继地并入到了国家电网系统，这样一来就对我国的电网系统的安全运行和供电质量提出了比较大的挑战。

其中的无功电压就成为了外界非议最多的讨论点。

风能电场存在着一些缺点，例如风电场在进行有功输出时波动比较厉害，正是这种波动不能满足电网系统关于电压的相关要求，这种情况下，严重的后果是造成风电场的电力输出脱离电网系统。

因此，我们在进行风能输出的时候，需要一个自动控制电压的系统来进行风电机组的电压动态补偿对风电机组的电压进行整体的调控。

标签：风电场；无功电压；控制近些年，由于我国国务院针对能源问题的一系列法律法规的制定，例如：《可再生能源关于中长期的发展规划》。

这样的鼓励能源方面的一些举措，使得我国的风能源发电迅速的发展开来，并且按照国务院的相关规划，截止到2020年，我国的风电机组发电要达到1.5亿千瓦时。

基于上面的叙述，风力发电的自身的具有间歇性的特点，使得风力发电的有功输出极为被动，给未来的风能发电带来了很大的不确定性，这种不确定性就给国家的电网系统带来了很多的运行中的未知性。

根据我国在2005年出台更新的关于风电场并入电网系统的规划，要求我国的风电场必须配备相应容量的无功补偿设备装置。

这些装置包括三种主要的设备，第一，具有可以投切性能的电容电抗器，包括了由晶闸管控制的电容电抗器，英文缩写为TCR，由磁控制的电容电抗器，英文缩写为MCR。

第二，静止特性的无功发生器，英文缩写为：SVG。

第三，静止特性的无功补偿器，英文缩写为SVC。

1 当前的风电发电的主要特点（1）并入国家电网系统的单个风电场的电容逐渐增大。

（2）并入国家电网系统的风电机组的电压的等级也逐渐增高。

由于风电场通常处在电网系统的尾端，这样就让风电场的输电送电的距离变远，电源的电压也会变高。

风电场无功控制系统研究报告一、引言风能是清洁、可再生的能源，近年来得到了广泛的关注和利用。

然而，风电场的无功控制系统却是一个重要的问题，对于风电场的稳定运行和电网的安全是至关重要的。

二、无功问题及其影响在电力系统中，无功功率是交流电路中既不做功，又不产生热能的功率。

风电场作为一个巨大的电力负荷，会对电网的无功功率造成影响。

当风电场无功功率过大时，会导致电网电压波动过大，甚至引起电网失稳。

因此，风电场无功控制系统的研究对电网的稳定运行具有重要意义。

三、常用的无功控制方法1.静态补偿：使用无功补偿装置，如静止无功补偿器（SVC）或静态同步补偿器（STATCOM），通过控制无功电流的注入或吸收来实现无功补偿。

2.动态响应：根据电网的无功需求，控制风电场的功率输出，使风电机组能够提供需要的无功功率。

3.无功限值：在电网连接点处设置无功限值，控制风电场的无功功率，使其在允许范围内运行。

四、无功控制策略针对风电场的无功问题，可以采用以下控制策略来解决：1.基于线路电流的无功控制：根据电网的负载情况和需求，通过控制风电场的功率输出来调节电网的无功功率。

2.基于电网电压的无功控制：通过监测电网电压情况，控制风电场的功率输出，使其能够主动提供或吸收所需的无功功率。

3.预测性无功控制：借助天气预测和负荷预测等技术手段，提前预测电网的无功需求，从而调节风电场的功率输出，以满足无功需求。

五、无功控制系统的设计与实现为了有效控制风电场的无功功率，需要设计和实现相应的无功控制系统。

无功控制系统通常包括无功检测装置、控制算法、控制器和无功补偿装置等组成。

1.无功检测装置：用于监测电网的无功需求，可以使用电流互感器和电压传感器等设备进行检测。

2.控制算法：根据无功需求和风电场的特点，设计相应的控制算法，用于计算无功功率的调节量。

3.控制器：实现控制算法并发出控制信号，以调节风电场的功率输出。

4.无功补偿装置：根据控制器的信号，通过注入或吸收无功电流来实现无功补偿。

风电场无功调节情况分析汉梁风电场装备的风电机组为国产电气集团生产的双馈异步感应电机，单机容量为 1.5MW，风机技术指标明确功率因数可在-0.95~0.95间运行。

共装132台风机，装机容量为200MW。

单台风机功率因数和无功定值可在风机就地控制器设定，也可以在集控的全场风机监控系统中设定，此功能目前被风机厂商屏蔽。

单台风机无功发生极限也实时计算，但是计算结果在风机就地控制器中未显示也未送出到集控监控系统中。

主接线形式为：每11台风机出口经35kV箱变接入35kV汇流线，共12回35kV汇流线，送到220kV汇流站，在220kV汇流站的35kV母线侧装设SVC动态无功补偿设备。

无功补偿设备SVC两套均为荣信公司的TCR，每套容量为25MVar，分为一组固定容量电容器组和一组感性及容性并联结构，TCR运行方式为以电压为目标，维持电压在电压限制围的中间水平。

从现场SVC性能试验结果来看，在SVC投入情况下，线路电流大，造成场功率损耗很大。

汉梁风电场风机控制系统为阜特公司为电气配套，升压站监控系统为南瑞设备。

SVC一次设备的电容器组和电抗投退可在升压站监控系统中软操实现。

根据调度和风场要求，目前风机功率因数设定为-0.98~0.98运行。

下图1—图4为汇流线C上1号、2号、8号、10号风机在2011年4月1日15时至4月1日18时的无功曲线图。

从图中可看出，风机实时无功在AVC的调控下进行实时调整。

15:00:00至15:45:00期间风机运行在滞相，结合图9数据查询，各风机向电网送出无功在+70Kvar左右浮动，在15:45:00后各风机逐步调整，在15:50:00后运行在进相，此. . .时从电网吸收无功，结合图9数据查询，风机无功在-50 Kvar左右浮动。

在16:07:30秒时，各风机再次迅速调整，几十秒后全部运行在滞相，并且随着风机负荷的增加及AVC对无功功率的调整，风机所发无功进一步增加，峰值在+210Kvar 左右。

风电场有功与无功功率控制系统的数据分析与优化方法风电场是一种利用风能转化为电能的发电设备，正因为其具有环保、可再生等特点，近年来得到了广泛的关注和推广。

然而，由于天气条件的不确定性以及储能能力的限制，风电场在供电稳定性方面仍然存在一些挑战。

为了解决这个问题，有功与无功功率控制系统成为风电场运行中至关重要的一环。

一、风电场有功与无功功率控制系统的作用及原理风电场的有功功率是指风电机组所产生的有效功率，可以被电网直接采购和消耗。

而无功功率则是指在交流电网中，没有进行有用功率传输的电能，主要是用来维持电网的稳定运行和改善电能质量的。

有功功率和无功功率是风电场发电系统的两个重要指标，其合理控制和优化对于风电场的可靠性和功率输出至关重要。

风电场有功与无功功率控制系统的作用主要有两个方面。

首先，有功与无功功率控制系统可以确保风电场的电能输出稳定，并适应不同的电网条件。

当电网负荷需求大于风电场的发电能力时，有功控制可以提高有功功率的输出，满足电网的供电需求；而当有部分电网负荷由其他发电机组提供时，无功控制可以调节风电场的无功功率，以维持电网的稳定。

其次，有功与无功功率控制系统可以优化风电场的运行效率。

通过精确控制风电机组的转速和桨叶的角度，可以最大程度地捕获风能，并将其转化为有效的电能输出。

另外，通过合理控制风电机组的无功功率输出，可以改善电网的电压和频率稳定性。

风电场有功与无功功率控制系统的原理是基于风电机组控制器的智能化和自动化技术。

风电机组控制器通过对环境参数和电网条件的监测和分析，实时调整风电机组的工作状态和输出功率。

有功功率控制主要是通过调节风轮的桨叶角度和转速来改变风电机组的输出功率；无功功率控制则是通过调节发电机的励磁电流和无功功率因数来改变风电机组的无功功率。

二、风电场有功与无功功率控制系统的数据分析方法为了实现风电场有功与无功功率控制系统的优化，需要进行大量的数据分析和优化方法研究。

以下是一些常用的数据分析方法：1. 数据采集与预处理：首先需要在风电场中安装传感器来采集环境参数、电网条件和风电机组的运行数据。

ｏ ｖ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｉ ｇｉ ｎａ ｌ ＳＶＧ ｄｅ ｖｉ ｃ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｃ ｈｅ ｍｅ ｏ ｆ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｖｅ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｑ ｕｉ ｐｍｅ ｎｔ 。 Ｉ ｎｔ ｒ ｏｄ ｕｃ ｅ ｄ ｈｅ ｔ Ｇｕ ａ ｚ ｈ ｏ ｕ ｏ ｖ ｅ ｒ ｖｉ ｅ ｗ， ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ，ａ ｎｄ ｌ ｏｎ ｇ — ｔ ｅ ｒ ｍ ｐｌ ａ ｎ ｎｉ ｎｇ ｉ ｎ ａ ｒ ｅ ａ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ，ａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｔ ｈｅ ｍｅ ａ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎｄ
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无功补偿装置在风电场运行中出力不足分析及解决方案早晨的阳光透过窗帘，洒在了满是文件的办公桌上。

我泡了杯咖啡，深吸一口气，准备投入到这个棘手的问题中。

风电场无功补偿装置出力不足，这可是个头疼的问题，不过，既然已经接手了，那就得好好解决。

先来分析分析问题。

无功补偿装置，顾名思义，就是在风电场中起到补偿无功功率的作用。

但是，最近风电场运行中，这个装置出力不足，导致风力发电效率降低，甚至有时候还影响了电网的稳定。

这可不行，咱们得找出原因。

一、问题分析1.装置老化得考虑这个装置是不是因为长时间运行，设备老化导致的出力不足。

设备老化是个普遍现象，特别是那些长期暴露在恶劣环境下的设备，更容易出现故障。

2.设计不合理再来看看，这个无功补偿装置的设计是否合理。

或许在设计之初，就没有考虑到风电场的实际情况，导致在实际运行中出现了问题。

3.维护不及时还有，维护工作是否到位？设备运行过程中，总是需要维护的。

如果维护不及时，那肯定会影响设备的出力。

4.系统故障不能排除系统故障的可能性。

这个系统那么复杂，保不齐哪里出了问题，导致无功补偿装置出力不足。

二、解决方案1.更新设备对于那些老化的设备，咱们得考虑更新。

现在科技发展这么快，新型无功补偿装置性能更稳定，效率更高，更新设备是个不错的选择。

2.优化设计针对设计不合理的问题，咱们得重新审视一下这个装置的设计。

根据风电场的实际情况，调整设计方案，确保无功补偿装置能够发挥最大的作用。

3.加强维护4.故障排查对于系统故障，咱们得认真排查。

从硬件到软件，从电源到信号，一个一个环节查过去，找出问题所在，然后解决它。

三、实施步骤1.成立专项小组为了解决这个问题，得成立一个专项小组，专门负责无功补偿装置的更新、优化和维护工作。

2.制定实施计划制定详细的实施计划，明确每个环节的责任人和完成时间，确保整个项目的顺利进行。

3.落实责任每个环节都要明确责任人，确保每个人都清楚自己的任务，这样才能确保项目的成功。

风电场有功与无功功率控制系统的管理与运维综述一、引言随着全球对可再生能源的需求增加以及对环境保护意识的不断加强，风能逐渐成为重要的可再生能源之一。

风电场作为利用风能发电的重要设施，在能源结构调整中发挥着关键作用。

而风电场的有功与无功功率控制系统的管理与运维对于风电场的稳定运行和电网的安全性具有重要意义。

本文将综述风电场有功与无功功率控制系统的管理与运维相关内容。

二、风电场有功与无功功率控制系统概述1. 有功功率控制系统有功功率控制系统用于控制和调节风机的输出功率，确保风电场按照预定的发电能力稳定运行。

其主要组成部分包括风机控制器、功率转换器以及与电网进行连接的传输设备。

通过监测风速、风向、温度等环境参数，并根据预设的功率曲线，有功功率控制系统实现了对风电场内风机的输出功率的有效控制与调节。

2. 无功功率控制系统无功功率控制系统用于维持电网的稳定性，通过控制风电场的无功功率，保持电网电压的合理范围。

其主要组成包括无功发生器、电容器组以及与电网进行连接的传输设备。

无功功率控制系统能够主动响应电网的调度信号，并通过合理调节电容器的容量、投切无功发生器等方式，维持电网的无功功率平衡，提高电网的稳定性。

三、风电场有功与无功功率控制系统的管理与运维1. 系统监测与故障诊断风电场有功与无功功率控制系统的管理与运维的第一步是进行系统监测与故障诊断。

通过实时监测风电场的输出功率、电压、电流等参数，运维人员能够及时发现系统故障，提前做出相应的处理措施，以保证系统的正常运行。

同时，利用数据分析技术，对风机的运行状态进行评估和预测，提升系统的可靠性和运行效率。

2. 维护与保养风电场有功与无功功率控制系统的正常运行离不开维护与保养工作。

运维人员应定期对系统的关键设备进行巡检与维护，包括风机控制器、功率转换器、电容器组等。

在维护过程中，需注意设备的温度、电流等参数的监测，及时发现并处理设备的故障，以减少因设备故障带来的停机时间和维修成本。

风电场无功运行情况与分析吴小洪（中国福霖风能开发公司）摘 要: 利用调查研究的方法，结合风电技术发展,分析风电机组无功运行方式 关键词: 调查 技术一、引言随着《清洁生产促进法》和《可再生能源法》的颁布，风电作为最重要的可再生能源之一，迎来了大好的发展机遇，其开发利用对于我国实施能源战略和节能减排战略具有举足轻重的作用，受到了越来越广泛的关注。

目前在我国东北、西北、内蒙、河北以及沿海陆续树立起了千万座风塔，建立起了座座风电场，风电装机总容量已经突破300万，为节能减排、改善能源结构、保护环境作出了巨大的贡献。

二、风力发电系统简介风力发电系统主要由风力发电机组和升压变电站组成。

风力发电机组是将风动能转换为机械能，再将机械能转换为电能输送到电网的机电一体化设备。

升压变电站则把风机发出电能升压到电网电压,再送入电网。

系统组成如下：随着风电场规模汇集容量的增大,风力发电机组与电网之间的相互影响越来越大,有必要探讨风电机组并网后电网和风电机组的运行效率、安全性和稳定性问题。

三、电网最关注的问题风能是随机和不可控的，风机发出的电能是波动、随机的，必然引起风电机组的电压波动和闪变，异步电机以及双馈异步电机和直驱电机的电力电子（变频器）的使用，带来了谐波和间谐波。

由风的随机性，风电场的输出负荷是一个变化频繁的负荷，对相对稳定的电力系统来说是一个扰动干扰源，电力系统关注风电场并网后会对电力系统冲击影响，以及电能质量问题，为此国家电网公司出台了《国家电网公司风场接入电网技术规定（试行）》和《国家电网公司风电场接入系统设计内容深度规定（试行）》，两个试行规定对风力发电机组的上网性能如风机运行电压和频率范围以及风电场的有功控制、无功控制、电压调节等方面做出具体的和建议性规定。

1、频率的稳定，频率正常为50Hz,变化范围一般是±0.2 Hz2、电压的稳定，额定电压:220 kv,110 kv,35 kv,10.5kv; 变化范围一般是+7 ～-10%，而在事故状态下，不平衡度不超过2-4%。

风电场有功与无功功率控制系统的调度与维护近年来，随着全球能源危机的加剧以及环境保护的迫切需求，可再生能源逐渐成为全球能源发展的重要方向之一。

作为其中的重要组成部分，风能通过风力发电为人类提供了清洁、绿色的电力资源。

然而，由于风力的不可控性和不稳定性，风电场的有功与无功功率控制成为了风电发展中的一大挑战。

本文将深入探讨风电场有功与无功功率控制系统的调度与维护。

首先，风电场有功与无功功率控制系统的调度是指综合利用风能资源，保证风电场的有功和无功功率的平衡，实现电网稳定和电能质量的要求。

在风电场的调度中，需要兼顾风电机组的发电产能与电网的需求。

有功功率调度主要涉及发电机组的运行控制策略，以保证风电场的有功功率输出满足电网的负荷需求。

无功功率调度则是通过调节并控制风电场的无功功率输出，以维持电网的电压稳定。

因此，风电场有功与无功功率控制系统的调度是风电场正常运行的关键。

在风电场调度过程中，有功功率控制是维持电网运行稳定的核心。

其中，对风电机组的出力进行控制是影响有功功率输出的关键因素。

通常，一个风电场由多个风电机组组成，每个风电机组由一个或多个风力发电机组成。

为了实时掌握风电机组的运行状态，调度员需要关注风速、发电机组的性能特点、各机组之间的配合等因素。

根据电网的需求以及预测的风速变化，调度员会对风电机组的出力进行动态调整，保证风电场的有功功率的稳定输出，满足电网的负荷需求。

此外，风电机组的启停也是调度员重要的工作之一，根据电网负荷情况以及风电机组的可用性，合理安排机组的运行状态，确保风电场的有功功率的稳定调度。

除了有功功率的调度外，风电场的无功功率调度同样重要。

无功功率调度的目的是通过合理调整风电场的无功功率输出，维护电网的电压稳定，同时减少无功功率对电网损耗的影响。

在风电场的无功功率调度中，调度员需要根据电网电压的变化情况以及其与无功功率之间的关系，调整风电场的无功功率输出。

通过控制风电机组的无功功率，调度员可以合理维持电网的电压稳定范围，防止电网电压异常波动，保证供电质量和电网的安全稳定运行。

风电场的电能质量分析与改善随着全球对可再生能源的需求不断增长，风能作为一种清洁、可再生的能源逐渐受到重视。

风电场作为利用风能发电的重要设施，扮演着促进可持续发展的关键角色。

然而，随着风电场规模的不断扩大，电能质量问题也日益凸显。

本文将对风电场的电能质量进行分析，并探讨改善措施。

一、风电场电能质量现状分析风电场的电能质量指的是风力发电系统所提供的电能与标准电能之间的差异。

主要影响风电场电能质量的因素包括电压波动、频率偏差、谐波、闪变等。

这些问题的存在不仅会对电力系统的正常运行造成影响，还会对用户的用电设备产生不良影响。

首先，电压波动是指电网中电压出现的起伏变化。

风电场接入电网后，由于风力的变化，风机的输出功率会有所波动，由此引起电网电压的波动。

如果电网电压变化过大，就会对用户设备产生影响，甚至造成设备损坏。

其次，频率偏差是指电网电压的频率与额定频率之间的差异。

风力发电是通过转子的转动直接产生电能，而风机的旋转速度与电网的频率密切相关。

如果风力发电系统不能有效地跟踪电网频率，就会导致频率偏差，从而影响电网的稳定运行。

此外，谐波是指存在于供电电流和电压中比基波频率高的无功电波成分。

风电场中，逆变器等电力电子设备的使用会引入谐波，而高比例的谐波会导致电网电压波动、电动机发热等问题。

闪变是指电力系统中瞬时功率较大变化导致光强变化的现象。

风力发电系统中，风速的不稳定会导致风机的功率输出有较大幅度的变化，进而引起电能质量的闪变问题。

闪变不仅会影响生产设备的正常运行，还会对住宅区域的居民产生不适。

二、风电场电能质量改善措施为了改善风电场的电能质量问题，可以采取以下措施：1. 电力系统设计优化：在风电场的规划和建设阶段，应考虑电力系统的合理设计，包括合理配置变压器容量、采用适当的电缆和导线、防止并网运行引起谐波等。

通过优化设计，可以降低电能质量问题的发生。

2. 定期检修设备：风力发电机组在运行过程中可能会遇到各种故障，这些故障会对电能质量产生不利影响。

风电场电力质量问题的分析与解决方案研究近年来随着环保意识的逐渐加强，风力发电作为一种清洁能源备受关注。

但是，在风电场运营过程中，电力质量问题却不容忽视。

本文将从以下几个方面进行分析和探讨。

一、风电场电力质量问题的现状1.1 电压变化问题风电并网过程中，由于机组切入和切出、其他电源和负荷的变化等影响，会导致电网电压的剧烈变化。

如果电压波动较大，可能会影响电力设备的运行和寿命。

1.2 电流谐波问题风电场中，由于电网间隔断及电源电压波动等因素，可能会发生不同次谐波电流的流入，影响电力质量。

1.3 无功功率问题风电场并网时，由于电机响应时间、电网电压波动等原因，可能会存在一定的无功功率需求问题。

如果无功功率调节不当，可能会产生感性、容性无功、甚至是并网电流中的高次谐波电流等电力质量问题。

二、风电场电力质量问题的原因2.1 风电机组的型式与控制系统设计风电机组的型式和控制系统的设计是影响风电场电力质量的主要原因。

风电机组因其内部结构和控制系统的不同，会对电网电压的稳定性、电流谐波以及无功功率等电力质量问题产生影响。

2.2 电力负载特性和电力网络条件风电场的电力负载特性和电力网络条件对电力质量也有很大影响。

例如，在电力负载突然增加或减少的情况下，大功率设备启停的频繁变化，都可能会导致电力质量问题的出现。

三、解决方案研究3.1 风电机组型式及控制系统设计优化通过优化风电机组的型式和控制系统设计，可以减小风电场并网过程中对电力质量的影响。

例如，对于短时跌落、压缩和瞬时停电等问题，可以通过控制风电机组的输出，实现电网电压的稳定性和可靠性。

3.2 安装直流滤波器及补偿装置在风电场中，可以在电网侧直接安装直流滤波器和补偿装置，以减少谐波电流和无功功率的影响。

3.3 优化电力系统的设计在电力系统设计方面，可以通过增加电容、电感和变压器以及优化电力系统的架构等措施，减小风电场对电力质量的影响。

四、结论风电场电力质量问题不容忽视，需要通过优化风电机组、加强电力网络建设和优化电力系统设计等多种手段加以解决，构建一条高效、可靠和稳定的清洁能源链。

个， 最大可测量４ ９ 次谐波。 当记录时间间隔设为１ 分钟 ， 测量参数设为４ ￣－ ＇ ｔ － 时， 其存储容量可满足２ ４ ｄ ， 时持续测量要求。 该仪器电压测量精度为０ ． １ ％， 电流测 量精 度为 ０ ． ５ ％。
２、 测 试倍 号 的 抽 取
３ ５ ｋ Ｖ 进 线 测量信 号 的选取 ： 电压 信号 ： ３ ５ ｋ Ｖ － ｌ ￣ ： 线进 线测 量Ｆ ｒ ｒ 的 二次 回路 试验 端子 。 电流信号 ： ３ ５ ｋ ｖ ￣线进线测量Ｃ Ｔ 的二次回路试验端子。 ３ ５ ｋ Ｖ电容器 组进 线信 号 的选取 ： 电压 信号 ： ３ ５ ｋ Ｖ电容器 组进 线测量 Ｆ ｒ ｒ 的二 次 回路试 验 端子 ， 电流 信号 ： ３ ５ ｋ Ｖ电容 器 组进 线测量 Ｃ Ｔ 的二 次 回路 试 验端 子 。 ３、 测 试仪 器 的 设 置
以１ １ ０ Ｋ Ｖ单 回架空线 接人榆 林 西部地 电１ １ ０ ＫＶ 郝滩 变 电站 ， 站 内３ ５ Ｋ Ｖ－ ／ ￣ ： 线 侧 配有 一套 ３ ５ ＫＶ 静 态无 功 补偿装 置 ． 在运 行 中无 功量 可 连续 在－ ４ Ｍｖ ａ ｒ一 ８ Ｍｖ ａ ｒ 区间进 行 平滑 调节 。 其 中Ｓ Ｖ Ｇ 可 动态 容量 为 ～ ４ Ｍｖ ａ 卜一 一 ８ Ｍｖ ａ ｒ ． Ｆ Ｃ 固定 容量 为 ４ Ｍｖ ａ ｒ ． 无功 补 偿在 运行 中存 在的 问曩 国电草 山粱４ ９ ． ５ ＭＷ 风电场 ， 无功 电源主要包 括 风电机组及 场 内的无功补
中 图分 类号 ： Ｆ ２ ７ ０ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ２ ７ — ０ ３ ３ ９ ～ 叭
国 电 陕西新 能源 有 限公 司革 山梁４ ９ ． ５ ＭＷ风 电场 位于 陕ｊ Ｅ 靖边 县梁 镇 ， ２ ０ １ ２ 年８ 月 共计 ３ ３ 台１ ５ ０ ０ ＫＷ风 电机组 全 部并 网发 电。 风 电机 组 采用联 合 动力

风力发电机组的无功功率调节风电场主要由风力发电机组、箱式变电站、集电线路、主变压器组成。

通常这些设备均吸收一定的感性无功。

对于笼型异步发电机组成的风电场，发电机工作要吸收一定的无功功率，因此笼型异步发电机组成的风电场的无功呈感性。

对于由双馈异步发电机或永磁直驱式同步发电机组成的风电场，当风速较小、送出的风功率很低时，风电场的无功呈容性；风速较高、送出的风功率很大时，风电场的无功呈感性。

风电场的无功补偿应起到以下作用：（1）补偿风电场设备自身的无功消耗，包括风电场内的电缆线路、箱式变压器等。

（2）稳定和调节系统的电压。

由于风速的随机性导致了风力发电机组出力的波动，进一步引起风电场的并网点或当地电网其他节点的电压波动。

对于弱电网结构，风力发电机功率波动引起的电压波动尤其明显。

因此要利用风电场的无功补偿对电压波动进行抑制，起稳定电压的作用。

由于本地负载变化或运行方式变化引起的并网点电压偏低或偏高，风电场的无功要对并网点或其他节点进行电压调节，起调节系统电压的作用。

（3）对于电网故障引起的低电压，风电场的无功补偿尽可能向电网提供一定的无功，起到支撑电网的作用，具体情况根据风电场的无功设备而定。

（4）对于具有一定无功调节能力的双馈风力发电机或永磁直驱式风力发电机组成的风电场，除了具有上述三点外，还可以作为电力系统中的无功提供者，应向电网中提供无功，提高电网的功率因数。

一、直接并网的鼠笼型异步发电机对于恒速恒频发电机组，普遍采用普通异步发电机，这种发电机正常运行在超同步状态，转差率s为负值，电机工作在发电机状态，且转差率的可变范围很小（s＜5%），风速变化时发电机转速基本不变。

在正常运行时无法对电压进行控制，不能像同步发电机一样提供电压支撑能力，不利于电网故障时系统电压的恢复和系统稳定；发出的电能也随风速波动而敏感波动，若风速急剧变化，感应电机消耗的无功功率随着转速的变化而不断变化。

由于恒速恒频发电机组自身不能控制无功交换并且需要吸收一定数量的无功功率，因此通常在机组出口端并联电容器组。

图 １ 电 网 结 构 简 图
容量 的 百 分 数 ） 化 情 况 有 １ ０ 、 ０ 、 ０ 、 变 ０ ％ ８％ ５％
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本文 将接 人 变 电 站 １的 某 一 风 电场 内 部 作 为研究 对 象 ， 体计 算分 析 风 机不 同有 功 功 率 和 具
无 功 功率 以及 不 同馈 线 长 度下 ， 电场 内稳 态 运 风 行 特性 。风场 内部 结构 如 图 ２所示 。 其 中 ， 电 场 所 有 风 机 均 为 双 馈 式 风 电 机 风 组 ， 台风机 额定 容 量为 １ ５ＭＷ ， 每 ． 额定 电压 ０ ６ ．９ ｋ 经 变 比为 ０ ６ Ｖ ３ Ｖ 的箱 式 变 压器 升 至 Ｖ， ．９ ｋ ／ ５ｋ ３ Ｖ。３ Ｖ母 线共 有 ６回馈 线 ， 回馈 线 接 有 ５ｋ ５ｋ 每 １ １台 风 机 ， 台 风 机馈 线 间隔 相 等 ， 图 ２中节 每 如 点 ４ ５之 间 的距 离 。３ Ｖ母 线 经 变 比 ３ Ｖ 、 ５ｋ ５ｋ ／
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