风电并网电压穿越系统技术方案

一种风电并网电压穿越系统，包括主控制器，以及与主控制器相连接的静态无功补偿器、变流器、并网节点电压检测装置和风力发电机保护装置。

【技术实现步骤摘要】
风电并网电压穿越系统
本专利技术属于风力发电
，特别涉及一种风电并网电压穿越系统。
技术介绍
低电压穿越(LVRT)，指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持低电压穿越并网，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)。LVRT是对并网风机在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行功能要求。在低电压穿越时，通常采用静态无功补偿器，在出现低电压故障时，会给系统提供无功功率维持并网点电压稳定。但是在系统解决故障之后，系统电压恢复正常，静态无功补偿器如果还在给系统提供无功功率，这会使并网点电压大幅度上升，造成高电压脱网的现象。另一方面，现有的风电场，在高电压穿越时通过变流器向电网提供无功电流，并应用硬件方式保护电机和直流侧电路。但是在电网出现高电压故障时，电压幅值变化小，电压突变引起的电磁暂态能量不能触发硬件装置动作，难以实现风电场的高电压穿越。专利文献CN107579540A，针对目前实际工程中HVAC并网的海上风电场在低电压穿越和高电压穿越过程中无法充分发挥场内机组无功调节能力以及协调风电场机组和无功补偿装置进行无功支撑的问题，公开了一种基于HVAC并网的海上风电场综合故障穿越方法。专利文献CN103514281A，公开了一种基于WAMS动态数据的风电场无功调节能力自动分析系统，此系统包括实时监测模块、评价考核模块、安全预警模块和事故分析模块。实时监测模块实时监视风电设备有功无功变化；用以解决智能电网调度技术支持系统中对于风电场无功调节运行能力评估问题。对于低压穿越和高压穿越，现有的技术在并网点出现故障电压时，风电场不能够准确的处理事故，并且在电网解决故障之后，还会由于无功功率的提供或消耗的不及时停止，造成电网继续不正常运行。另外在直流侧没有加入保护电路，在电网故障时，为了保持磁链不变，定子侧和转子侧的电流会迅速增加，影响直流侧的电流增加，有可能损坏电路部件。
技术实现思路
为了解决在出现电网故障时风电场可能会脱网运行的情况，本专利技术提供一种风电并网电压穿越系统，使并网点在出现故障电压时，风电场不脱网运行，并且积极配合电网，稳定电网电压，解决故障。本专利技术实施例之一，一种风电并网电压穿越系统，包括主控制器，以及与主控制器相连接的静态无功补偿器、变流器、并网节点电压检测装置和风力发电机保护装置，主控制器的控制步骤包括：通过并网节点电压检测装置检测并网点的电网电压，判断出并网点的电网电压等级，如果并网点电压是故障异常低电压，启动低电压穿越的控制步骤，如果并网点电压是故障异常高电压，启动高电压穿越的控制步骤；在低电压穿越控制步骤中，主控制器根据不同的并网点的电网电压等级设置穿越曲线，通过变流器向电网提供动态无功功率，提高并网点的电压，同时，启动风力发电机保护装置，防止风力发电机因过电流而损坏，当主控制器检测到并网点的电网电压恢复正常时，变流器恢复正常工作，关闭风力发电机保护装置，风力发电机正常工作；在高电压穿越控制步骤中，主控制器根据不同的并网点的电网电压等级设置穿越曲线，通过变流器和静态无功补偿器向电网提供无功电流，来提高电网的无功消耗，同时，启动风力发电机保护装置，防止风力发电机由于过电流而引起损坏，当主控制器检测到并网点的电网电压恢复正常时，变流器正常工作，关闭静态无功补偿器，关闭风力发电机保护装置，风力发电机正常工作。本专利技术实施例中，主控制器根据检测到的不同电压等级实时设置出不同的合理穿越曲线，变流器会根据曲线向系统发送动态的无功功率或者无功电流使电网电压稳定在正常电压的范围内，能够避免在电网电压正常后，风电机仍向电网发送过量的无功功率或无功电流，造成电网电压再次故障。在电网电压出现故障时，主控制器会启动保护电路，保护电机和电路部件，避免在电网电压故障时出现的过电流损坏电路部件。在低电压穿越中还会改变发电机的机械转矩，避免转速失衡。附图说明通过参考附图阅读下文的详细描述，本专利技术示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本专利技术的若干实施方式，其中：图1本专利技术实施例中风电并网电压穿越系统结构图。图2本专利技术实施例中风电并网电压穿越控制流程图。具体实施方式本专利技术的实施例可以应用在陆地双馈风电场在并网点电压故障时的穿越系统，可以应用在风电场和电网连接处，能够在电网出现故障，并网点电压异常时保护风电场，使风电场穿越故障电压。根据一个或者多个实施例，如图1所示，一种风电并网电压穿越系统，包括主控制器、静态无功补偿器、变流器、并网节点电压检测装置和风力发电机保护装置，静态无功补偿器、变流器、并网节点电压检测装置和风力发电机保护装置与主控制器相连接。根据一个或者多个实施例，如图2所示，风电并网电压穿越控制方法包括，主控制器检测并网点低压侧的电网电压和基本的电压相比较，判断出并网点的电压等级，如果并网点电压是故障异常低电压，启动低电压穿越的方式，如果并网点电压是故障异常高电压，启动高电压穿越的方式。在低电压穿越方式中，通过主控系统根据不同的电压等级设置出合理的穿越曲线，利用变流器向系统发送动态无功功率，提高并网点的电压。同时也启动风电发电机的硬件保护电路，减少发电机的机械转矩，防止风电发电机超速。启动直流和转子的保护电路，防止其由于过电流而损坏。代检测到并网点电压恢复正常时，变流器正常工作，关闭硬件保护电路，使发电机的机械转矩恢复正常，关闭直流和转子保护电路，使风电机正常工作。在高电压穿越方式中，通过主控系统根据不同的电压等级设置合理的穿越曲线，利用变流器和静态无功补偿器向系统发送无功电流，来提高电网的无功消耗，同时启动直流和转子的保护电路，防止其由于过电流而引起损坏。代检测到并网点电压恢复正常时，变流器正常工作，关闭静态无功补偿器，关闭保护电路，使发电机正常工作。风电并网电压穿越系统工作原理表述如下。在出现并网点电压降低的故障时，由于定子侧直接与电网连接，电网电压的跌落会直接导致机组定子端电压跌落。为了维持定子磁链不变定子侧电流迅速增加，并在转子侧感应出较大的转子过电流。另外，电压降低会导致发电机电磁转矩减小，引起风电机组超速，影响风电场的安全运行。在低电压穿越的同时要限制转子的过压过流和直流过电压，防止损坏机组和转子侧变换器。在低电压穿越时，控制变流器向系统发送动态无功功率，避免在短路故障消除后，系统电压由于短路期间直流功率大幅下降带来的过剩的无功功率叠加无功补偿装置发出的无功功率将使系统电压大幅升高。在检测到电压跌落到一定的等级时，启动了硬件保护装置，使发电机的机械转矩减小，限制转子的转速升高，同时也启动转子和直流侧的保护电路，保护风力发电机。在出现并网点电压升高的故障时，由于并网点电压的幅值变化量小，有时不能够触发硬件电路保护装置，并且高电压穿越期间定子端电压发生突变，由于磁链不能突变，因而会感应出一个直流暂态分量，会使直流侧的电压升高，影响电机的后续正常工作。在检测到电压升高到一定等级时，由于造成电压升高的原因是系统的无功过剩，在电网电压升高期间使风电机组向电网注入一定的感性无功电流，便可降低电网电压，起到帮助故障电网快速恢复的作用。并且使保护装置工作，阻止直流侧和转子的电流升高，保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电并网电压穿越系统，包括主控制器，以及与主控制器相连接的静态无功补偿器、变流器、并网节点电压检测装置和风力发电机保护装置，主控制器的控制步骤包括：通过并网节点电压检测装置检测并网点的电网电压，判断出并网点的电网电压等级，如果并网点电压是故障异常低电压，启动低电压穿越的控制步骤，如果并网点电压是故障异常高电压，启动高电压穿越的控制步骤；在低电压穿越控制步骤中，主控制器根据不同的并网点的电网电压等级设置穿越曲线，通过变流器向电网提供动态无功功率，提高并网点的电压，同时，启动风力发电机保护装置，防止风力发电机因过电流而损坏，当主控制器检测到并网点的电网电压恢复正常时，变流器恢复正常工作，关闭风力发电机保护装置，风力发电机正常工作；在高电压穿越控制步骤中，主控制器根据不同的并网点的电网电压等级设置穿越曲线，通过变流器和静态无功补偿器向电网提供无功电流，来提高电网的无功消耗，同时，启动风力发电机保护装置，防止风力发电机由于过电流而引起损坏，当主控制器检测到并网点的电网电压恢复正常时，变流器正常工作，关闭静态无功补偿器，关闭风力发电机保护装置，风力发电机正常工作。

【技术特征摘要】
1.一种风电并网电压穿越系统，包括主控制器，以及与主控制器相连接的静态无功补偿器、变流器、并网节点电压检测装置和风力发电机保护装置，主控制器的控制步骤包括：通过并网节点电压检测装置检测并网点的电网电压，判断出并网点的电网电压等级，如果并网点电压是故障异常低电压，启动低电压穿越的控制步骤，如果并网点电压是故障异常高电压，启动高电压穿越的控制步骤；在低电压穿越控制步骤中，主控制器根据不同的并网点的电网电压等级设置穿越曲线，通过变流器向电网提供动态无功功率，提高并网点的电压，同时，启动风力...

【专利技术属性】
技术研发人员：原阔，高桂革，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海,31