一种集中式风电场低电压穿越系统装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种集中式风电场的低电压穿越系统装置，具体地说是一种使风电场整体获得低电压穿越功能的系统装置。本实用新型专利技术的基本原理是采用相控快速开关，将风电场原有的并网开关更换为相控快速开关，在开关两侧按相并联一定数量的电阻，电阻可分级，根据故障严重程度接入不同数量的电阻，系统故障导致风电场电压降低时，根据系统故障类型分级投入一定数量的电阻，通过电阻释放风机能量保持风机电压，达到不使风机脱网的目的，系统故障消除后快速切出电阻，闭合并网开关。从而实现整个风电场的低电压穿越。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种风电场低电压穿越装置，具体地说是一种使风电场整体获得低电压穿越功能的系统装置。
技术介绍
近年来风力发电迅速发展，风电占供电比重也随之增长迅速。由此带来的问题也引起了广泛的重视.特别是在电网出现故障导致电压跌落后，风力机组如果纷纷解列会带来系统暂态不稳定，并可能造成局部甚至是系统全面瘫痪，因此电网企业对风机并网提出了一定的要求，低电压穿越(LVRT)能力就是要求风机或风电场必须能够满足的一项强制性标准或规范。并网风力发电设备与传统的并网发电设备，如火力发电设备或水力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。电网故障是电网的一种非正常运行形式，主要有输电线路短路或断路，如三相对地，单相对地以及线间短路或断路等，它们会引起电网电压幅值的剧烈变化。低电压穿越(Low voltage ride through, LVRT)，是指在风机并网点电压跌落的时候，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，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。图1所示是电网企业要求的低电压穿越曲线，要求电压在阴影部分范围内时风机即不保持并网，也不脱网运行。国际和国家标准与其类似。使得风电场获得低电压穿越能力有两类解决方案，一类方案是让风电场中的所有的风力发电机组获得低电压穿越的能力，从而使风电场具有低电压穿越的能力，即所谓分散式的低电压穿越解决方案。另一类方案是针对风电场整体提供一种低电压穿越的能力，而不需要其中的每个风电机组具有低电压穿越功能，即所谓集中式的整体风电场低电压穿越解决方案。国内外在对风电场LVRT的问题的研究都倾注很大的努力，很多厂商和研究机构拥有许多优秀的成果，不仅发表了大量的文献资料，而且在实践中取得了较好的应用。总体来说，目前的解决方案基本上是围绕单机LVRT展开的，从公布的资料上看， LVRT技术用在单台风机上，增加了风机低压控制系统的设备，复杂性有所提高，使本来就显得局促的风机塔内空间变得更为紧张，特别是对已经运行的不具备LVRT功能的风机逐台进行改造，其施工难度较成套设计的有LVRT功能的新机组安装要大得多，并且，今后的运行维护工作量也增加较多。双馈式变速恒频风电机组是目前国内外风电机组的主流机型，其发电设备为双馈感应发电机，当出现电网故障时，现有的保护原则是将双馈感应发电机立即从电网中脱网以确保机组的安全。随着风电机组单机容量的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。人们越来越担心，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的话，将严重影响电力系统的运行稳定性。因此，随着接入电网的双馈感应发电机容量的不断增加，电网对其要求越来越高，通常情况下要求发电机组在电网故障出现电压跌落的情况下不脱网运行(faultride-through)，并在故障切除后能尽快帮助电力系统恢复稳定运行，也就是说，要求风电机组具有一定低电压穿越 (lowvoltageride-through)會邑力。目前国外风机供应商大部分已经解决了单个风电机组低电压穿越问题，能够提供具有低电压穿越能力的风力发电机。国内风机企业也在抓紧研究风机的低电压穿越技术， 也有部分厂商宣称能够提供具有低电压穿越能力的风机。但是目前运行的风机和风电场都是以前提供的风机，绝大部分不具备低电压穿越能力，如何对这部分风机或风场进行改造， 使其具有低电压穿越能力，满足并网要求，也是风电运营商急需解决的问题。目前在风机方面，主流技术为采用基于转子短路保护的撬棒(crowbar)技术，采用可关断器件如IGBT等技术，如图2所示。分散式LVRT解决方案要求每台风机都具有LVRT能力会大大增加风力发电设备的成本，同时实施改造涉及到风电场全内网，工程量大，复杂程度高，每台风电机都需增加设备，改造费用高，可靠性相对较低。在集中式风电场整体LVRT解决方案方面，目前的现有技术是在并网处通过并联或串联电容器，通过采用无功补偿SVC,动态无功补偿D-VAR，高压动态无功补偿STATC0M技术实现整个风电场的低电压穿越能力，而不必要求每台风机都具有LVRT能力。但由于风电场发电容量较大，为保持系统故障时电压的稳定，需要与风电场发电功率相匹配的巨大的电容器容量，成本也是很大的。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种风电场整体低电压穿越技术解决方案。为实现上述目的，本技术提出了一种用于风电场的低电压穿越系统装置，使得风电场获得低电压穿越功能，实现在电网电压发生变化时，风电场风电机组维持正常的运行和并网，具备LVRT 能力。本技术是这样实现的，所述的集中式风电场低电压穿越系统装置，至少包括一个处于常闭合状态的主开关4，一个处于常断开状态的补偿开关5，一个电阻10，一个电压测量装置12，一个电流测量装置13，一个控制器11。主开关4 一端连接到风电场开关站进线断路器15的连接点A，主开关另一端连接到并网升压变压器的连接点B，补偿开关5 — 端与连接点A连接，另一端与电阻的一端连接，电阻的另一端连接到三相交流电星形连接的中点，电压测量装置12、电流测量装置13和控制器11的输入端与连接点B连接，电压测量装置12和电流测量装置13的输出端与控制器11的输入端连接，控制器11的输出端与各个开关的控制端连接。本技术的一种较佳的实施方案，上述的集中式风电场低电压穿越系统装置， 增加常断开开关6、常闭合开关7和常闭合开关8，常断开开关6连接在连接点A和连接点 B之间，常闭合开关7的一端连接在连接点A，另一端与主开关连接形成连接点C，常闭合开关8的一端连接连接点B，另一端与主开关连接形成连接点D，补偿开关一端与连接点C连接，另一端与电阻的一端连接，电阻的另一端连接到三相交流电星形连接的中点，电压测量装置12、电流测量装置13和控制器11的输入端与连接点D连接，电压测量装置12和电流测量装置13的输出端与控制器11的输入端连接，控制器11的输出端与各个开关的控制端连接。本技术的另一种较佳的实施方案，上述的集中式风电场低电压穿越系统装置，所述的电阻10为电阻性可变电阻，可变电阻控制端受控于控制器11的输出端。本技术的另一种较佳的实施方案，上述的集中式风电场低电压穿越系统装置，所述的主开关4的两端并联一个感性阻抗电阻9。本技术提出的风电场的低电压穿越系统装置的特点及优点是1、适用各种风电机组，电阻容量可调整，可做成积木形式，方便升级；2、结构简单，使用的原件种类较少；3、不触及风电场每台风电机主辅设备，不影响原风场发电系统的可靠性；4、设计安置形式为串联安装在风电场开关站进线断路器和升压变之间，保留了风电场所有原来的保护体系和设备，不做任何改动；5、由于改动工程涉及范围和内容较少，改造工作量小，运维简易；6、改造成本低。附图说明以下附图仅旨在于对本技术做示意性说明和解释，并不限定本技术的范围。其中，图1是电网所要求的风电场低电压穿越功能示意图；图2是用于风电机组的低电压穿越装置的原理示意图；图3是本技术的一种较佳实施方案的原理示意图；图4是本技术的集中式风电场低电压穿越系统装置原理示意图；图5是本技术的阻性分级本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王川，李滨，茅东，郭庆波，肖志东，朱同伟，
申请(专利权)人：北京光耀麦斯韦风电技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：