一种低电压穿越改善装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于风力发电技术领域，涉及一种低电压穿越改善装置及其控制方法。该装置包括一个控制器、一个进线断路器、一个出线断路器、一个快速切换开关、一个旁路开关、一个隔离回路、一个吸能回路和一个促同步回路，发生低电压穿越时，该装置的控制方法通过吸能回路消耗掉风机发出的有功功率，并经过促同步回路同步风机和电网的电压。本发明专利技术使得在低电压穿越发生时，风机可以不脱离电网，保持不间断地并网运行，实现对风力发电机组设备的保护并维持电网的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于风力发电
，涉及。
技术介绍
近年来风力发电快速发展，随着风力发电装机容量的不断扩大，风力发电系统对电网的影响也越来越大。电网发生电压跌落时风机的低电压穿越问题最为重要，也是对电网影响最大的问题之一。当电网发生电压跌落时，如果风机的低电压穿越能力不达标，就会发生大量风机切机事故，会导致系统潮流的大幅变化，甚至会引起大面积停电。为此，国家电网公司接连针对风力发电发布通告和意见，对风力发电的并网安全提供了指导，并作出了多项强制规定，其中风机的低电压穿越问题作为重要的因素被多次提及。所谓风机的低电压穿越功能，即当电网故障或扰动引起风电场公共接入点电压跌落时，在一定时间和电压跌落范围内，风力发电机组仍然能够不脱离电网，保持不间断并网运行，实现对风力发电机组设备的保护并维持电网的稳定性。目前，主流风机在入网之前都要提供权威部门出具的风机低电压穿越检测报告， 而一些早期风机(尤其是850kW以下容量)的低电压穿越能力不满足标准要求。为实现早期机组低电压穿越功能，需要对原机组加装低电压穿越功能辅助设备。提高风力发电机组的低电压穿越能力原理上讲就是迅速把电压跌落对风力发电机组的影响减到最小，抑制风机在发生电压跌落时的电压和电流冲击，并使风机发出的有功功率能及时地输送出去。其中如何快速有效的为风机发出的有功功率提供一个泻放通道成为最为关键的问题。
技术实现思路
(一)技术问题本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种令风力发电机组在系统故障情况下不脱网，能够持续并网发电的用于实现风电机组低电压穿越能力的装置。( 二 )技术方案本专利技术公开了一种低电压穿越改善装置，该改善装置包括一个控制器、一个进线断路器、一个出线断路器、一个快速切换开关、一个旁路开关、一个隔离回路、一个吸能回路和一个促同步回路，该控制器分别与该进线断路器、该出线断路器、该快速切换开关、该旁路开关、该吸能回路及该促同步回路相连，该进线断路器、该隔离回路和该出线断路器依次串接于风机和电网间，该快速切换开关并联于该隔离回路的两端，该旁路开关并联于该进线断路器的上口和该出线断路器的上口，该吸能回路以及该促同步回路还连接在该隔离回路与该出线断路器的下口的连线上，该控制器，用于监测该电网的电压和电流以及该风机的电压和电流，还用于控制该进线断路器、该出线断路器、该快速切换开关、该旁路开关的闭合与断开，及控制该吸能回路和该促同步回路的启动与停止，该进线断路器和该出线断路器，用于当该改善装置发生故障或低电压穿越k内未结束时，把该改善装置与该风机和该电网隔离开，该快速切换开关，用于发生低电压穿越之时，投切该隔离回路，该旁路开关，用于当该改善装置发生故障之时，旁路该改善装置，该隔离回路，用于发生低电压穿越之时，隔离该风机以及该电网间的潮流，并保持该风机和该电网间的弱连接，该吸能回路，用于消耗掉该风机所发出的有功功率，维持该风机的电压稳定，该促同步回路，用于同步该电网和该风机的电压相位。进一步，该吸能回路包括一个半导体回路以及一个负载，该半导体回路分别连接该控制器和该负载。进一步，该半导体回路为晶闸管整流桥或二极管整流桥加IGBT软开关。进一步，该负载为电阻或电机。进一步，该促同步回路为静止同步补偿器或TCR型静止无功补偿器。进一步，该快速切换开关和该旁路开关为快速永磁开关、接触器、断路器或晶闸管。本专利技术还公开了一种低电压穿越改善装置的控制方法，该控制方法包括如下步骤步骤1，闭合进线断路器、出线断路器和快速切换开关，断开旁路开关，该装置被投入电网和风机间，步骤2，热备用，控制器不间断地监测该电网的电压和电流、该风机的电压和电流及该进线断路器、该出线断路器、该快速切换开关和该旁路开关的开关状态，步骤3，当该控制器检测到该电网任意一相电压低于所述电网的额定电压的90% 时，低电压穿越发生，该控制器启动吸能回路，由该吸能回路消耗掉该风机发出的有功功率，同时，启动促同步回路，使该风机的电压和该电网的电压的相位差为零，此外，断开该快速切换开关，将隔离回路投入，保持该风机和该电网间的弱连接，步骤4，该控制器检测该电网的任一相电压是否在2s内均高于所述电网的额定电压的90%，如果是，执行步骤5，否则，执行步骤6，步骤5，低电压穿越k内结束，将该快速切换开关闭合，之后，停止该吸能回路和该促同步回路的工作，该风机经过该出线断路器、该快速切换开关和该进线断路器向该电网输送有功功率，步骤6，低电压穿越k内未结束，断开该进线断路器以及该出线断路器，该装置退出运行，该风机也退出运行。进一步，在执行步骤2至步骤5的过程中，该控制器还检测该改善装置是否发生内部故障或需检修，如果是，闭合该旁路开关，断开该进线断路器和该出线断路器，该改善装置退出运行，该风机通过该旁路开关正常向该电网供电，否则继续执行步骤2至步骤5。进一步，该吸能回路包括一个半导体回路和一个负载，该控制器通过该半导体回路，控制该负载消耗掉该风机所发出的有功功率。(三)有益效果本专利技术的有益效果在于，当电网系统电压跌落，发生低电压穿越时，低电压穿越改善装置的吸能回路可以吸收风机发出的有功功率，使风机输送到电网的有功功率下降，由于风机的机械功率基本不变，避免了过剩功率在风机内部消耗导致的风机转子加速、过流、 失磁、电磁转矩突变等一系列问题；此时，促同步回路调整风机的端电压，使之与电网电压同步，避免了系统电压恢复过程中对电网造成冲击。从而使得在低电压穿越发生时，风机可以不脱离电网，保持不间断地并网运行，实现对风力发电机组设备的保护并维持电网的稳定性。附图说明图1为低电压穿越改善装置的结构示意图。图2为吸能回路的结构示意图。图3为晶闸管整流桥方式吸能回路的电路示意图。图4为二极管整流桥加IGBT软开关方式吸能回路的电路示意图。图5为低电压穿越改善装置的控制方法的流程图具体实施例方式本专利技术的低电压穿越改善装置及其控制方法，结合附图和实施例详细说明如下。如图1所示，本专利技术公开的低电压穿越装置101，包括一个控制器102、一个进线断路器103、一个出线断路器104、一个快速切换开关105、一个旁路开关106、一个隔离回路 107、一个吸能回路108以及一个促同步回路109，控制器102分别与进线断路器103、出线断路器104、快速切换开关105、旁路开关106、吸能回路108及促同步回路109相连，进线断路器103、隔离回路107和出线断路器104依次串接于风机和电网间，快速切换开关105并联于隔离回路107的两端，旁路开关并联于进线断路器103的上口和出线断路器的上口，吸能回路108以及促同步回路109还连接在隔离回路107和出线断路器104的下口的连线上， 其中，进线断路器103和出线断路器104，主要用于当改善装置101发生故障时，把改善装置 101与风机和电网隔离开；快速切换开关105，用于发生低电压穿越时，投切隔离回路107， 由于采用的是快速开关，特点是动作速度快，因此能够在发生低电压穿越之时快速响应，旁路开关106，用于当改善装置101发生故障之时，旁路改善装置101，通过旁路开关106连接风机和电网，使得此时风机和电网仍可以正常工作，快速切换开关105和旁路开关106可以为快速永磁开关、接触器、断路器本文档来自技高网...

【技术保护点】
同步所述电网和所述风机的电压相位。善装置发生故障之时，旁路所述改善装置，所述隔离回路，用于发生低电压穿越之时，隔离所述风机以及所述电网间的潮流，并保持所述风机和所述电网间的弱连接，所述吸能回路，用于消耗掉所述风机所发出的有功功率，维持所述风机的电压稳定，所述促同步回路，用于述促同步回路的启动与停止，所述进线断路器和所述出线断路器，用于当所述改善装置发生故障或低电压穿越２ｓ内未结束时，把所述改善装置与所述风机和所述电网隔离开，所述快速切换开关，用于发生低电压穿越之时，投切所述隔离回路，所述旁路开关，用于当所述改所述促同步回路还连接在所述隔离回路与所述出线断路器的下口的连线上，所述控制器，用于监测所述电网的电压和电流以及所述风机的电压和电流，还用于控制所述进线断路器、所述出线断路器、所述快速切换开关、所述旁路开关的闭合与断开，及控制所述吸能回路和所、所述旁路开关、所述吸能回路以及所述促同步回路相连，所述进线断路器、所述隔离回路和所述出线断路器依次串接于风机和电网间，所述快速切换开关并联于所述隔离回路的两端，所述旁路开关并联于所述进线断路器的上口和所述出线断路器的上口，所述吸能回路以及１．一种低电压穿越改善装置，其特征在于，所述改善装置包括一个控制器、一个进线断路器、一个出线断路器、一个快速切换开关、一个旁路开关、一个隔离回路、一个吸能回路和一个促同步回路，所述控制器分别与所述进线断路器、所述出线断路器、所述快速切换开关...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张皎，齐泽锋，郭高朋，
申请(专利权)人：北京博电新能电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11