恒速异步发电机型风电场低电压穿越能力仿真研究_李升
低电压穿越试验检测装置
低电压穿越试验检测装置用户使用手册
目录 第一章概述 (2) 第二章技术条件 (3) 2.1 环境条件 (3) 2.2 执行现行国家标准 (4) 第三章装置技术说明 (4) 3.1 功能特点 (4) 3.2 技术参数 (5) 第四章装置使用说明 (6) 第一章概述 2011年4月，随着国家发改委出台了关于完善太阳能光伏发电上网电价政策的通知，2011年中国光伏市场前景大好，中国光伏装机容量增长依旧强劲，2011全年的安装量达到2GW，2012年装机超过4GW。到2015年底和2020年底，分别达到20GW和50GW。由此可见未来几年的光伏市场潜力和产能需求非常大。
随着光伏在电力能源中所占比例越来越大，光伏发电系统对电网的影响已不容忽视。尤其是我国光电大规模集中式开发，当电网发生故障造成并网点电压跌落时，一旦光伏逆变器自动脱网可能造成电网电压和频率的崩溃，严重影响电网的安全稳定运行。因此，大功率光伏并网逆变器必须具有低电压穿越能力(Low V oltage Ride Through，LVRT)。其并网必须满足相应的技术标准，只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许光伏逆变器脱网，当电压在凹陷部分时，逆变器应提供无功功率。 目前，丹麦、德国等欧洲国家制定了新的电网运行准则；在国内，国家电网公司也已发布了《光伏电站接入电网技术规定》、《光伏电站接入电网测试规程》。然而，目前国内试验和测试手段匮乏，尚不能研制与技术标准相配套的低电压穿越测试装置（电压跌落发生装置），低电压穿越等测试试验无法在现场进行，难以为光伏电站并网验收试验提供有效的技术支撑，也严重制约我国光伏发电的应用和发展。 为了提高我国光伏逆变器并网运行检测能力，推动光伏发电配套设备的自主创新，解决我国光伏发电并网运行的瓶颈，中国电科院中电普瑞科技有限公司在成功研制张北国家风光储实验基地风电检测中心35kV/6MV A电压跌落发生装置的基础上，通过自主创新进一步研制出国内首创的光伏逆变器低电压穿越测试装置。该装置采用阻抗分压式、集中结构、紧凑型设计，具有运输方便、测试灵活、占地面积小等优点。 低电压穿越测试装置根据国内光伏逆变器的特点，开发LVRT—1M系列产品，分别适用于1MW及以下光伏并网逆变器的低电压穿越测试装置，可根据用户需要灵活选择。 第二章技术条件 2.1 环境条件 序号项目现场条件 1 安装地点室外 2 海拔高度1500m
低电压穿越
低电压穿越：当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在电压跌落的范围内，风电机组能够不间断并网运行。 低电压穿越 英文:Low voltage ride through 缩写: LVRT 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。不同国家(和地区)所
基本要求 对于风电装机容量占其他电源总容量比例大于5%的省（区域）级电网，该电网区域内运行的风电场应具有低电压穿越能力。 风电场低电压穿越要求 右图为对风电场的低电压穿越要求。 a) 风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够保证不脱网连续运行625ms的能力； b) 风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场内的风电机组能够保证不脱网连续运行。 不同故障类型的考核要求 对于电网发生不同类型故障的情况，对风电场低电压穿越的要求如下： a) 当电网发生三相短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各线电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意线电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。 b) 当电网发生两相短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各线电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意线电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。 c) 当电网发生单相接地短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各相电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证
风力发电系统低电压穿越技术探讨
风力发电系统低电压穿越技术探讨 发表时间：2018-08-06T17:04:52.203Z 来源：《电力设备》2018年第11期作者：张勇 [导读] 摘要：风力发电是将风能转化为电能的新型可再生能源，由于风能取之不尽，用之不竭，在世界范围内受到了越来越广泛的重视。 （华电福新能源股份有限公司北京市 100031） 摘要：风力发电是将风能转化为电能的新型可再生能源，由于风能取之不尽，用之不竭，在世界范围内受到了越来越广泛的重视。但如果瞬时风能的大小是随机的，且风能的变化是波动的，这就容易造成电力系统发生故障，进而导致低电压穿越问题。在近些年来，人们对电力资源的需求不断增大，若因故障而发生电压跌落问题，风力机组也因此纷纷解列，就会使系统产生不稳定性，甚至产生局部或全面的供电系统不可正常运行，因此，人们对于低压穿越技术越来越重视。 关键词：风力发电；低电压穿越技术；Crowbar电路；控制策略；技术要求 1引言 近些年来，随着社会和科技的不断发展，同时存在的问题是能源的不断消耗。走可持续化道路是当今世界的主题之一，因此，寻找可持续化再生能源是每个国家的重要研究课题。风能作为一个目前已经比较成熟的发电方式具有清洁性和可再生性，除此以外，还具有开发成本降低速度快、开发条件成熟、运行灵活等优点，因此受到了各个国家政府的重视和支持。但在实际应用过程中，也难免存在着各种各样的问题。由于自然界的风具有不确定性和波动性，导致产生的电能也不是稳定不变的，而整个电力系统也会在安全方面和稳定性方面受到影响。各国为了解决此类问题，减小大规模的风电并网产生的影响，提高整个供电系统的稳定性和安全性，均纷纷制定了相关的技术准则，而低电压穿越能力是需要解决的问题之一。 2低电压运行技术发展现状分析 低电压穿越也可简称为LVRT是指在风力发电机并网点电压跌落时，风力发电机具有保持并网的能力，甚至能够提供无功功率，以此来支持电网的恢复，“穿越”低压时间段，直到整个电网恢复正常的运行。在现实生活中，电压跌落故障是常见的故障之一，会造成一系列的不良影响，例如过电压、电流急速上升，危害整个系统的正常工作，且系统的恢复工作难度大，因此应当采取有效的低电压穿越技术，来维持整个电网的稳定。因此各国都对低电压穿越技术的加强给予了很大的重视。 低电压穿越技术是当前的一个热门问题，双馈式变速恒频风力发电机因为其本身具有有功无功都可以独立控制的优势，而在国内外广泛的应用。并得到国内外学者的深入研究，当前的低电压穿越技术主要包括三种方案：（1）采用对转子发生短路时进行保护的技术；（2）引入新型的低压旁路系统即为新型的拓扑结构；（3）修改控制策略，而低电压穿越的效果不变，即采用新型励磁控制策略。方案（1）是在实际生产过程中应用最普遍的方式，主要是通过在转子的侧边安装Crowbar电路的方式，来维持发电机的正常运行。方案（2）是通过在感应发电机具有定子的一旁与电网之间串联一个反并可控硅电路，以此来直流侧电压控制在允许变化的范围内。方案（3）是几个方案中成本最低的，普遍应用的是在用于风电场汇流作用的变电站对风场并网点的电压进行动态的监控，该监控主要使用STATCOM技术产品来实现，通过此方式使风机具有低电压穿越功能。 3低电压穿越技术的技术要求 每个国家对低电压穿越技术的要求各不相同，下面列举了几个具有代表性的国家： （1）德国：该国标准要求当故障排除以后，有功功率以每秒恢复额定功率的百分之二十或者以上的速度不断增加，当无功功率的故障被发现后，应当在20秒内进行无功功率电压的支持，且要求电压浮动百分之一，电流相应的浮动百分之二。 （2）美国：该国标准要求当电压跌落到额定电压的百分之十五时，要求风力发电机的低电压穿越能力是维持并网正常运行625毫秒。当电压在产生后达到额定电压的百分之九十时，风力发电机能够保证整个系统的正常运行，电压产生后达到所需电压值的时间为3秒。 （3）加拿大：该国标准要求电压跌落为0时，风力发动机应当具备的低电压穿越能力为维持正常运行150秒。电压在一定时间内恢复到额定电压的百分之八十五时，能够使并网正常运行，其中恢复到所需电压的时间为3秒。 （4）中国：我国在2005年才发布了相关指导性文件，与其他国家相比，较晚一些。按照2012年推行的电力系统技术要求，我们可以得到以下三点关于低电压穿越技术的要求。首先，最基本的要求是当电压跌落至额定电压的百分之二十时，应当具备的低电压穿越能力为保持运行625毫秒。电压在一定时间内恢复到额定电压的百分之九十时，能够使并网正常运行，其中恢复到所需电压的时间为3秒。其次，当有功功率的故障被发现并排除后，有功功率以每秒恢复额定功率的百分之十或者以上的速度不断增加。最后，对于大规模的风电场群，当电压跌落的原因为三相短路时，动态无功支撑功能对低电压穿越过程来说是必须的。 4低电压穿越技术特性分析 （1）电压跌落对风力发电机的影响。风力发电机的输出功率是稳定的，但如果出现电压跌落现象，电流会突然增加，为了避免这种现象，保持系统的热稳定性，就需要对电流加以限制。若没有相应的限流措施，电压会产生较大的波动，对变流器造成损坏。这时，为了抑制过电压就需要对发电机旁的输入功率进行控制。这就要求低电压穿越技术不仅能够抑制过电压和电流，还需要在故障时提供无功功率，直至系统恢复。 （2）低电压穿越技术的具体要求。每个国家对低电压穿越技术的要求不同，我国在2009年出台《风电场接入电网技术规定》，上一小节的第四点详细的给出了我国对于低电压穿越技术的具体要求。 （3）以双馈式风力发电系统为例的低电压运行控制策略。电压跌落时最直接的表现是在转子侧出现突然增大的电压和电流，因此，控制策略的关键就在于抑制过电压和过电流，主要的方式在转子的一侧加入Crowbar电路，作为保护措施，实现短接。其工作原理是当电压跌落时，Crowbar电路发挥作用，转子侧发生短接，此时发动机的作用与绕线式异步电机相同，其中异步电机加入了串联电阻。 5结语 随着风力发电系统的规模不断扩大，在社会资源中占据着越来越多的比例，电压跌落问题造成的不利影响越严重。风力发电系统是一个具有高集成化、复杂控制系统、庞大结构特点的系统，我国内近几年发生了几起电网设备故障事故，经研究发现其主要原因是不具备低电压穿越能力。因此，提高低电压穿越能力是当前风力发电发展的重点课题。 本文对低电压穿越技术的发展现状、技术要求以及特性进行详细的分析，针对现在国内外普遍使用的双馈式风力发电系统为例，给出了相应的运行控制策略。该控制策略主要是通过添加Crowbar电路来进行保护控制。针对低电压穿越技术的研究仍将是未来风电领域的研究
低电压穿越检测
LVRT-2300低电压穿越检测 技术规范书 1 低电压穿越检测总则 1.1低电压穿越检测平台适用于光伏发电站并网验收、风电场接入并网验收、光伏逆变器型式 试验、风力发电机组的低电压穿越检测平台，包括主要设备及其辅助设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。 1.2要求低电压穿越检测平台能够同时满足现场安装在风电场的单台风电机组低电压穿越能 力检测，满足光伏发电站并网接入验收的低电压穿越能力检测，满足光伏逆变器与风电发电机组的型式试验的低电压穿越试验检测。 1.3低电压穿越检测平台所提出的是最低限度的技术要求,并未对一切技术细节做出规定,也未 充分引述有关标准和规范的条文。供方应保证提供符合本规范书和工业标准的优质产品。 2 低电压穿越检测平台使用条件 2.1低电压穿越检测平台环境条件 a) 户外环境温度要求：－40℃~ 50℃； b) 户外环境湿度要求：0~90% ； c) 海拔高度：0~2000米（如果超过2000米，需要提前说明）。 2.2安装方式：标准海运集装箱内固定式安装。 2.3储存条件 a）环境温度－50℃～50℃； b）相对湿度0～95% 。 2.4工作条件 a) 环境温度－40 oC～40oC； b) 相对湿度10%～90%，无凝露。 2.5电力系统条件
a) 电网电压最高额定值为35kV，电压运行范围为31.5kV~40.5kV；同时也可以同时满足10kV\20kV电网电压的试验检测。 b) 电网频率允许范围：48~52Hz； c) 电网三相电压不平衡度：<= 4%； d) 电网电压总谐波畸变率：<= 5%。 2.6负载条件 负载包括直驱或双馈式等风力发电机组，其总容量不大于6.0MVA。其控制和操作需要满足国家关于风电机组电电压穿越测试与光伏发电站的相关测试规程技术要求。 本检测平台能够同时满足同等条件下光伏电站或光伏逆变器的低电压穿越能力测试。2.7接地电阻：<=5Ω。 3低电压穿越检测平台的技术要求 3.1 低电压穿越检测平台结构及原理要求 根据模拟实际电网短路故障的要求，测试系统须采用阻抗分压方式，原理如下图1所示(以实际为准)。测试系统串联接入风电机组出口变压器高压侧(35kV、20 kV、10 kV侧)。 图1 测试系统原理图
风力发电机低压穿越
低电压穿越和电力系统稳定性 风力发电能够顺利地并入一个国家或地区的电网，主要取决于电力系统对供电波动反映的能力。风电机组由于风的随机性，运行时对无功只能就地平衡等原因将对电网造成一定的影响。在过去，我国风力发电所占电力系统供电的比例不大，大型电网具有足够的备用容量和调节能力，风电接入，一般不必考虑频率稳定性问题，当电力系统某处发生电压暂降时风力发电机可以瞬间脱网进行自我保护。但对于先如今，我国风力资源的不断开发。风力发电所占我国电网供电的比例与日俱增就不得不考虑电网电压暂降时风力发电机组脱网给电力系统所带来严重的影响系统的稳定运行这时就需要风电机组具有低电压穿越能力，保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。 电压暂降：供电电压有效值供电电压有效值突然将至额定电压的10%~90%。然后又恢复至正常电压，这一过程的持续时间为10ms~60s。 低电压穿越，指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持电压跌落会给电机带来一系列暂态过程, 如出现过电压、过电流或转速上升等, 严重危害风机本身及其控制系统的安全运行。一般情况下若电网出现故障风机就实施被动式自我保护而立即解列, 并不考虑故障的持续时间和严重程度, 这样能最大限度保障风机的安全, 在风力发电的电网穿透率(即风力发电占电网的比重) 较低时是可以接受的。然而, 当风电在电网中占有较大比重时, 若风机在电压跌落时仍采取被动保护式解列, 则会增加整个系统的恢复难度, 甚至可能加剧故障, 最终导致系统其它机组全部解列, 因此必须采取有效的措施, 以维护风场电网的稳定。 电网发生故障(尤其是不对称故障) 的过渡过程中, 电机电磁转矩会出现较大的波动, 对风机齿轮箱等机械部件构成冲击, 影响风机的运行和寿命。定子电压跌落时, 电机输出功率降低, 若对捕获功率不控制, 必然导致电机转速上升[5～7]。在风速较高即机械动力转矩较大的情况下, 即使故障切除, 双馈电机的电磁转矩有所增加, 也难较快抑制电机转速的上升, 使双馈电机的转速进一步升高,吸收的无功功率进一步增大, 使得定子端电压下降, 进一步阻碍了电网电压的恢复, 严重时可能导致电网电压无法恢复, 致使系统崩溃[9, 10] , 这种情况与电机惯性、额定值以及故障持续时间有关。
什么是风力发电机低电压穿越技术定义
什么是风力发电机低电压穿越技术定义 2011/05/04 07:37:20来源：中国风力发电网我要投稿 小型发电系统在确定的时间内承受一定限值的电网低电压而不退出运行的能力。 低电压穿越(Low voltage ride through，LVRt) 低电压过渡能力：Low Voltage Ride Through ，LVRT ;Fault Ride Through ，FRT 曾称“低电压穿越”。定义：小型发电系统在确定的时间内承受一定限值的电网低电压而不退出运行的能力。 一、风力发电机低电压穿越技术 1、问题的提出 对于变频恒速双馈风力发电机，在电网电压跌落的情况下，由于与其配套的电力电子变流设备属于AC/DC/AC型，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。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的问题。 2、LVRT概念的解释 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。 目前对于风力发电低电压运行标准，主要以德国e.on netz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运行的暂态过程分析(感觉这部分内容需要理论推导) 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。 二、低电压穿越技术的具体实现 目前的低电压穿越技术一般有三种方案：一种是采用了转子短路保护技术，二种是引入新型拓扑结构，三是采用合理的励磁控制算法。本周我主要看了前两种，以下分别介绍。 1、转子短路保护技术(crowbar电路) 这是目前一些风电制造商采用得较多的方法，其在发电机转子侧装有crowbar电路，为转子侧电路提供旁路，在检测到电网系统故障出现电压跌落时，闭锁双馈感应发电机励磁变流器，同时投入转子回路的旁路(释能电阻)保护装置,达到限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压的作用，以此来维持发电机不脱网运行(此时双馈感应发电机按感应电动机方式运行)。 目前比较典型的crowbar电路有如下几种： (1)混合桥型crowbar电路，如图1所示，每个桥臂有控制器件和二极管串联而成。 (2)IGBT型crowbar电路，如图2所示，每个桥臂由两个二极管串联，直流侧串入一个IGBT器件和一个吸收电阻。 (3)带有旁路电阻的crowbar电路，如图3所示，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。 2、引入新型拓扑结构 如图4所示，这种结构与传统的软启动装置类似，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
低电压穿越技术规范书
低电压穿越技术规范书 1 总则 1.1低电压穿越技术规范书适用于光伏发电站并网验收、风电场接入并网验收、光伏逆变器型 式试验、风力发电机组的低电压穿越检测平台，包括主要设备及其辅助设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。 1.2低电压穿越技术规范书要求该检测平台能够同时满足现场安装在风电场的单台风电机组低 电压穿越能力检测，满足光伏发电站并网接入验收的低电压穿越能力检测，满足光伏逆变器与风电发电机组的型式试验的低电压穿越试验检测。 1.3低电压穿越技术规范书所提出的是最低限度的技术要求,并未对一切技术细节做出规定,也 未充分引述有关标准和规范的条文。供方应保证提供符合本规范书和工业标准的优质产品。 2 低电压穿越技术使用条件 2.1低电压穿越技术环境条件 a) 户外环境温度要求：－40℃~ 50℃； b) 户外环境湿度要求：0~90% ； c) 海拔高度：0~2000米（如果超过2000米，需要提前说明）。 2.2安装方式：标准海运集装箱内固定式安装。 2.3储存条件 a）环境温度－50℃～50℃； b）相对湿度0～95% 。 2.4低电压穿越技术工作条件 a) 环境温度－40 oC～40oC； b) 相对湿度10%～90%，无凝露。 2.5低电压穿越技术电力系统条件 a) 电网电压最高额定值为35kV，电压运行范围为31.5kV~40.5kV；同时也可以同时满足 10kV\20kV电网电压的试验检测。 b) 电网频率允许范围：48~52Hz；
c) 电网三相电压不平衡度：<= 4%； d) 电网电压总谐波畸变率：<= 5%。 2.6负载条件 负载包括直驱或双馈式等风力发电机组，其总容量不大于6.0MVA。其控制和操作需要满足国家关于风电机组电电压穿越测试与光伏发电站的相关测试规程技术要求。 本检测平台能够同时满足同等条件下光伏电站或光伏逆变器的低电压穿越能力测试。 2.7接地电阻：<=5Ω。 3低电压穿越技术检测平台的技术要求 3.1 结构及原理要求 根据模拟实际电网短路故障的要求，测试系统须采用阻抗分压方式，原理如下图1所示(以实际为准)。测试系统串联接入风电机组出口变压器高压侧(35kV、20 kV、10 kV侧)。 图1 低电压穿越技术测试系统原理图 3.2 测试系统功能要求 （1）整体要求 ?测试系统紧凑式安装； ?任何测试引起的测试系统电网侧电压波动均小于5%Un； ?测试接入系统电压等级：适用于35kV系统，如果需要可考虑兼容10kV系统；
基于Crowbar电路的双馈风力发电机组低电压穿越仿真研究
基于Crowbar电路的双馈风力发电机组低电压穿越仿真研究 随着风力发电技术推广，风电场容量逐步增大，低电压穿越技术得到特别重视。风力发电系统实际应用的一种发电机——双馈异步感应发电机，本文选取该发电机为研究对象。在电网电压出现跌落后，风电机转子侧的电流变大，定子的电流变大，电磁转矩大幅波动，转速升高，极有可能出现脱网事故，甚至引发更大的连环事故。为在电网故障切除后，及时恢复电网电压、提高电网稳定性，这就要实现在故障发生后一段时间内风电机组不能脱网。提高低电压穿越能力的方法有很多，主要集中在两个方面，一是硬件电路的改造，二是控制策略的改进。利用MATLAB建立了风电并网系统模型，在有/无电网故障情况下，分别进行仿真。本文从低电压穿越技术中选取一项较为成熟的技术——Crowbar电路，对其进行分类，选取了主动式电路中的整流桥式，并分析该电路的控制策略。在搭建的风电并网模型中应用，验证该电路能减小电磁场中的直流分量，使在故障期间减弱对电机的冲击。因Crowbar 电路中的电阻对系统影响较大，着重分析电阻值对发电机转子侧电流、电磁转矩和变换器直流侧电压的影响，发现电阻阻值的选取不能过大也能过小。此外，还分析Crowbar电路切除时间对系统的影响。 目录 1绪论 (2) 1.1我国的风能资源及利用状况 (2) 1.2 世界风电技术的发展及待解决问题 (3) 1.3本文的主要工作 (3) 2双馈风力发电机系统 (4) 2.1 双馈异步风力发电机概述 (4) 2.2 双馈异步发电机工作原理 (4) 2.3 交流励磁电源工作原理 (5) 2.4本节小结 (7) 3低电压穿越技术研究现状及标准 (7) 3.1低电压穿越技术概述 (7) 3.2低电压穿越技术的国内外研究现状 (8) 3.3低电压穿越技术的不同国家标准 (8) 3.4 基于MATLAB的双馈感应风力发电机低电压穿越仿真 (10) 3.4.1 基于MATLAB的双馈感应发电机（DFIG）模型 (10) 3.4.2 电网故障对风力发电系统的影响分析 (13) 3.5本节小结 (17) 4Crowbar电路在双馈感应风力发电机中的应用 (17) 4.1 Crowbar电路保护原理 (17) 4.2 Crowbar电路分类 (18) 4.2.1被动式电路 (18) 4.2.2主动式电路 (19) 4.3 Crowbar电路在风电并网中应用的仿真分析 (20) 4.4 电阻阻值对故障下发电系统参数的影响 (21) 4.4.1阻值对转子电流的影响 (21) 4.4.2阻值对电磁转矩的影响 (23) 4.4.3 阻值对直流侧母线电压的影响 (25)
#1机给煤机低电压穿越电源改造试验方案
中铝宁夏能源集团有限公司六盘山热电厂 #2炉给煤机 低电压穿越电源改造送电试验方案 批准： 审核： 编写:
#2炉给煤机 低电压穿越电源改造送电试验方案 一、设备现状 按照宁夏电力调度控制中心《关于印发2014 年宁夏电网网源协调重点工作的通知》宁电调字〔2014〕18号以及《关于印发2015年宁夏电网网源协调重点工作方案的通知》文件要求，我厂须按照宁夏电力调度控制中心制定的2015年电网网源协调重点工作计划，开展火电机组一类辅机变频器低电压穿越能力整改工作，即对#1、#2炉给煤机变频器加装低电压穿越装置；目前，#2炉低电压穿越装置已安装完毕并具备调试条件，为确保调试、试验工作安全、顺利进行，特制订以下方案： 二、组织措施 总负责人：王子龙 技术负责人：侯红伟 安全负责人：柳银兰 三、安全措施 在进行#2机组低电压穿越电源调试及试验工作时，必须落实以下安全措施、防止发生任何影响人身、设备的不安全现象，现根据工作中的危险点及《安规》，就有关安全事项规定如下： 1、工作前，对工作中的危险因素进行认真分析，填写危险点预控单，办理工作票，经许可后进入现场，对工作班成员进行危险点的告知后方可开展工作，工作时严格按照工作票所留安全措施执行。
2、参加本次工作的所有人员，必须熟悉本工作的内容及流程。 3、工作班成员应明确本次工作中所需执行的措施并经现场确认后，方可开展相应工作。 4、工作组保持通讯畅通，并保证集控室值长和现场检修人员的通讯畅通，集控室发现和现场有关的任何预告和保护动作信号，立即停止工作。 5、工作中，所有工作统一由工作负责人负责，如有需要协调问题，汇报总工作负责人协调处理，本次改造工作统一由总工作负责人全面负责实施。 6、禁止工作人员擅自扩大工作范围，以及擅自进入非作业区 域，严防意外事故的发生 四、技术措施 低电压穿越装置的接线调试，由北京四方厂家人员到厂协助班组完成。该低电压穿越装置所供给给煤机控制柜变频器的动力电源应具备低电压穿越能力，具体试验的技术性能测试的目的、内容如下：1）、试验目的 验证发电机组一类辅机在电网电压跌落时(由380V 的额定值分别跌落至额定电压的20%、60%，持续运行时间分别为0.5s、5s)，变频器正常工作且出力波动不大于10%。 2）试验前准备： 变频器一般由控制回路和动力回路构成，在低穿试验中，我们只对动力回路的电源进行电压跌落测试，因此控制回路电源应提前与动
低电压穿越性能论文
浅谈风电场涉网性能 ——低电压穿越性能 编制：韩树才 项目：中宁天润项目 提交时间：2014-12-24 部门：宁夏事业部
摘要 随着风力发电技术的迅速发展和其装机容量的不断增大，风力发电技术面临着提高电能质量和电网稳定性的严峻挑战。当电网发生故障导致电压跌落时，若风电机组不具备低电压穿越能力将会从电网切除，风电机组的大面积切机不仅将对电网稳定性造成巨大影响，而且还会对风机本身产生影响，因此风电机组具备较高的低电压穿越能力很重要。 关键词：风电场；电流保护；低电压穿越；集电线 目录
摘要 (2) 一、风电场低电压穿越简述 (3) （一）风电场低电压穿越能力基本概念 (4) （二）风电场低电压穿越能力评估 (4) （三）风电场低电压穿越面临的问题 (5) 二、风电场机组配置及特性改进 (8) （一）风电场电气结构保护配置 (8) 三结束语 (9) 参考文献 (10) 一、风电场低电压穿越简述
（一）风电场低电压穿越能力基本概念 大容量风电场并网必须具备一定的低电压穿越能力（英文缩写 LVRT），在电网故障等紧急情况下提供一定的电压和无功支撑。如出现过电压、过电流或转速上升等，严重危害风机本身及其控制系的安全运行；当电压无法恢复时，风电机组将会实施被动式自我保护解列，从电网中切除，从而更大地增加整个系统的恢复难度，甚至可能加剧故障，最终导致整个电网瘫痪。因此必须采取有效的低电压穿越措施，以维护风场电网的稳定和提高电能传输效率。低电压穿越能力主要体现在两个关键指标上：电压跌落幅值和持续时间。 电压跌落幅值：电网中严重的电压跌落基本上都是由系统故障引起的，继电保护将检测电压跌落的幅值并判断是否动作跳闸，直接决定电压跌落的持续时间，从而影响对并网风电场的低电压穿越能力要求如果能有效地辨识风电场并网处母线电压跌落的危害程度，自适应调整故障间隔的保护控制策略，将有效地整体降低健全间隔上风电机组感受到的电压跌落持续时间，从而提高风电场低电压穿越能力； 持续时间：利用电容器的瞬间对大电感放电当电流达到峰值时，使电流延续通过，从而达到较长的放电时间，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时段，提高风电场的整体平稳运行能力。 因此，有必要将风电场低电压穿越能力规范要求引入到继电保护的动作特性中，研究改进风电场集电线路继电保护的动作特性，降低对并网风电机组拖网风险。（二）风电场低电压穿越能力评估 国家电网公司于2009年颁布《风电场接入电网技术规定》，规定风电场低电压穿越要求如图1所示，其关键点为：并网点电压跌落至额定电压的20％时，风电机组必须保持运行0.625ｓ；当并网点电压为额定电压的90％时，风电机组应稳定运行。考虑到风电机组输出功率的非突变性，将图１所示的低电压穿越能力规范反映到风电机组中，表现为低电压运行状态下的风电机组大电流输出能力要求，以维持风电机组输入、输出功率的平衡。
风电机组低电压穿越能力一致性评估方法
风电机组低电压穿越能力一致性 评估方法（暂行） 国家风电技术与检测研究中心 2011年11月
目录 1 概述 (1) 2 评估流程 (1) 3 书面材料 (2) 4 现场检查 (3) 4.1 工厂检查 (4) 4.2 风电场检查 (4) 5 平台测试 (4) 5.1 变桨系统平台测试 (4) 5.2 发电机平台测试 (7) 6 模型仿真 (8) 7 其他情况 (9) 8 评估报告及证书 (9)
1 概述 本文件将同一制造商生产的基于相同的类型、设计和容量等级，仅零部件配置不同的风电机组，视为是同系列风电机组。 为了简化同系列风电机组并网检测，按照关键零部件对各项检测内容的影响程度，将风电机组并网检测分为现场测试和评估两种方式，如表 1所示。 表 1 风电机组并网检测与评估 ①电能质量 ②功率调节 ③低电压穿越 ④电网适应性 1.主控制系统 测试 测试 测试 测试 2.变流器 测试 测试 测试 测试 3.发电机 测试 测试 评估 评估 4.叶片 测试 评估 评估 评估 5.变桨系统 评估 评估 评估 评估 本文件规定了某一型号风电机组通过低电压穿越特性检测后，在容量不变或降容使用的情况下，同系列其他型号的风电机组，即风电机组在主控制系统和变流器不变的情况下发电机、变桨系统、叶片中任一变化后的低电压穿越性能评估方法和流程。 除表1中所列部件之外的零部件发生变化的，不需要进行测试和评估确定低电压穿越特性。 2 评估流程 同系列风电机组中的某一机型通过低电压穿越特性检测且满足标准要求后，可以通过提供书面材料、现场检查、平台测试、模型仿真的方式，对其他机型的低电压穿越特性进行评估。同系列风电机组低电压穿越特性评估证书出具的完整流程如图 1所示。流程通过后，可以申请评估机构出具的最终评估报告及证书。
低电压穿越装置
低电压穿越装置
第一排 MCCB11：总电源开关，电源取自给煤机控制柜内电源开关的电源侧。 OVR ：过电压保护器。
MCB201：照明开关，电源取自UPS输入开关MCB101的电源侧。 MCB202：风扇开关，电源取自UPS输入开关MCB101的电源侧。 MCB101：UPS进线开关。 MCB102：UPS检修旁路开关。 MC101：UPS出口接触器。 MC102：UPS检修旁路开关MCB102后接触器。 MC401：升压模块出口接触器。 第二排 MCCB401：升压模块出口开关，在接触器MC401之后，输出的是直流电源。FU401：升压模块出口开关MCCB401之后的保险。 MCB103：低电压穿越装置控制电源开关，电压220V，取自UPS。 MCB104：给煤机变频器控制电源开关，电压110BV，取自UPS。
FU4：低电压穿越装置控制电源开关MCB103之后的保险。 FU5：给煤机变频器控制电源开关MCB104之后的保险。 KA1：中间继电器，优先选择UPS电源用。 KA2~KA4：中间继电器，对应控制MC101、MC102、MC103接触器。 KA5：中间继电器，故障指示。 检查操作： 1、给煤机启动前检查低电压穿越装置柜内所有开关在合位，升压模块电压指示在560V左右，面板“UPS运行”灯亮，无报警。 2、给煤机运行时检查低电压穿越装置面板“UPS运行”、“变频器运行”灯亮。 3、给煤机运行中禁止断开低电压穿越装置控制柜内任何开关和保险。 4、就地操作时只需断开升压模块出口开关MCCB401，然后在给煤机控制柜上操作。
简述风电机组低电压穿越技术要求及实现方式
简述风电机组低电压穿越技术要求及 实现方式 （赵矛） 发生在今年的多次风电机组大范围拖网问题引起了电 力行业对于风力发电的稳定性和安全性的重点关注。2月24日，中电酒泉风电公司桥西第一风电场出现电缆头故障，导致16个风电场598台风电机组脱网。国家电监会认为此次事故是近几年中国风电“对电网影响最大的一起事故”；4月17日，甘肃瓜州协合风电公司干河口西第二风电场因电缆头击穿，造成15个风电场702台机组脱网。同日，在河北张家口，国华佳鑫风电场也发生事故，644台风电机组脱网；4月25日，酒泉风电基地再次发生事故，上千台风机脱网。关于事故的原因，主要矛头直指很多风电机组不具备低电压穿越能力。这轮事故频发的几大风电基地更是被指70%的机组不具备低电压穿越能力。本文对风电机组的低电压穿越进行简述。 当电力系统中风电装机容量比例较大时，电力系统故障导致电压跌落后，风电场切除会严重影响系统运行的稳定性，这就要求风电机组具有低电压穿越（Low Voltage Ride Through，LVRT）能力，保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。风电机组应该具有低电压穿越能力，而对于风
电机组的低电压穿越能力具体技术要求指标如下： a）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620ms的低电压穿越能力； b）风电场电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场必须保持并网运行； c）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。 风电机组低电压穿越能力的深度对机组造价影响很大,这也是之前很多机组不具备低电压穿越能力或者低电压穿越能力技术指标不能达标的原因。通过此次大范围的风电机组拖网事故表明根据实际系统对风电机组进行合理的低电压穿越能力设计很有必要。 结合此轮事故的调查，及行业内通过对变速风电机组低电压穿越原理进行理论分析,对多种实现方案进行比较。在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/PowerFactory中建立双馈变速风电机组及电压穿越功能模型。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电压穿越能力的电压限值,对风电机组进行合理的电压穿越能力设计等多种技术手段及分析。结果表明,风电机组电压穿越能力的深度主要由系统接线和风电场接入方案决定。设计风电机组电压穿越能力时,机组运行曲线的电
双馈风机低电压穿越共10页
几种双馈式变速恒频风电机组 低电压穿越技术对比分析 2008/7/23/11:24 来源：《变频器世界》作者：臧晓笛 1 引言 并网风力发电是近十年来国际上发展速度最快的可再生能源技术。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。 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)能力。为此，国际上已有一些新的电网运行规则被提出。例如：德国北部的电力公司(e.onnetz公司)要求风电场能够在
图1所示的电压范围内(即图中阴影区)不脱网运行[1][33]，电网电压跌落到15%以后风电机组不脱网运行时间须持续达300ms，当电网电压跌落低于曲线后才允许风电机组脱网。这里电压指的是风电场连接点的电压。而为英国部分地区供电的nationalgrid电力公司则要求当高于200kv的输电线路发生故障时，所有并网运行的电站或风电场必须在140ms内保持不脱网运行[2]。另外苏格兰电力公司(scottishhydro-electric公司)对电网故障时电站或风电场不脱网运行也有类似的要求[3]。 图1e.onnetz公司对电网故障时风电场不脱网运行的电压范围要求[33]为了提高风电机组的低电压穿越能力，必须针对当前主流风电机组中的双馈感应发电机的运行特点进行研究，研究它们在电网故障与故障恢复过程中的暂态行为，消除或减轻在不离网控制情况下可能引起的机组损害。许多文献[4-7]报道了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。为了保护发电机励磁变流器，采用过压、过流保护措施势在必行。
风力发电低电压穿越技术综述
风力发电低电压穿越技术综述 张兴1，张龙云2，杨淑英3，余勇4，曹仁贤5 1)合肥工业大学电气工程学院，合肥230009 2)合肥工业大学电气工程学院，合肥230009 1) Email：honglf@https://www.360docs.net/doc/8f277092.html, 2) Email：zhanglongyun2002@https://www.360docs.net/doc/8f277092.html, 摘要：近年来，风力发电占电网比重增长迅速。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，并有可能造成局部甚至是系统全面瘫痪，这使得人们开始关注风机并网并相应提出了低电压穿越（LVRT）要求。本文详细分析了三种主要机型——定速异步风机（FSIG）、同步直驱式风机（PMSG）和双馈式风机（DFIG）——在电网电压跌落时的暂态特性，并综述了国内外提出的主要LVRT方案。重点分析了最难实现穿越的双馈风机的LVRT方案。关键词：风力发电；电压跌落；低电压穿越；定速异步机；同步直驱；双馈风机；撬棒 1 引言 当今世界风电市场发展迅猛，风电场装机容量逐年上升，尤其是在欧美的一些发达国家，风力发电所占电网供电比例已经非常高，如丹麦已超过20%。因此，必须考虑电网故障时风机的各种运行状态对电网稳定性的影响[1][2]。为此各国电网公司依据自身实际对风电场/风电机组并网提出了严格的技术要求。包括低电压穿越能力、无功控制能力、有功功率变化率控制和频率控制等。其中LVRT被认为是风电机组设计制造控制技术上的最大挑战，直接关系到风机的大规模应用。 低电压穿越(Low V oltage Ride Through- LVRT)即穿越低电压，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)。 电压跌落会给电机带来一系列暂态过程，如出现过电压、过电流或转速上升等，严重危害风机本身及其控制系统的安全运行。一般情况下若电网出现故障风机就实施被动式自我保护而立即解列，并不考虑故障的持续时间和严重程度，这样能最大限度保障风机的安全，在风力发电的电网穿透率(即风力发电占电网的比重)较低时是可以接受的。然而，当风电在电网中占有较大比重时，若风机在电压跌落时仍采取被动保护式解列，则会增加整个系统的恢复难度，甚至可能加剧故障，最终导致系统其它机组全部解列，因此必须采取有效的LVRT措施，以维护风场电网的稳定。 目前市场上风机类型可概括为三类，即直接并网的定速异步机(Fixed Speed Induction Generator- FSIG)、同步直驱式风机(Permanent Magnetic Synchronous Generator- PMSG)和双馈异步式风机(Doubly-fed Induction Generator-DFIG)。本文将就这三种风机类型分析电网电压跌落会引起的暂态过程，综述了目前一些主要的LVRT实现方案，并重点讨论了DFIG的LVRT方案。 2 LVRT功能简介 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。不同国家(和地区)所提出的LVRT要求不尽相同[3] [4]。在德国北部，风机密度很高，电网经营商E.ON Netz对风电场/风力机组的LVRT要求如图1所示。 仅当电网电压在时间或数值上处于图示的蓝色粗曲线下方时，风机才允许解列；而在蓝粗曲线以上区域，风机应保持并网，等待电网恢复。且当电压位于图中阴影区域时，还要求风机向电网提供无功功率支撑，帮助电网恢复。 在图中可以看到，当电压跌落到15%~ 45%时，要求风机一直提供无功支持，并应能保持并网至少625ms。而在电压跌落到90%以上时风机应一直保持并网运行。 3 电压跌落对不同风机的影响 研究LVRT的前提是分析风机在电网电压出现跌落与恢复时的一些暂态过程。不同风机类型的暂态和导致的影响不尽相同。 u u 风机跳闸 图1 德国E.ON Netz公司的LVRT要求