风电场直流系统讲解
风力发电系统中直流输电技术应用探讨
风力发电系统中直流输电技术应用探讨随着装机容量的提升，大规模风力发电并网给系统带来的影响及现阶段存在的问题也越来越受到人们的重视。
电压源型直流输电技术VSC-HVDC（V oltage Sourced ConverterBasedHVDC）在国内也被称为柔性直流输电技术，是解决大规模风电并网问题的一个重要手段。
由于柔性直流输电自身灵活控制潮流和交流电压的功能，对系统短路比无影响，所以可将它放置在系统薄弱环节以增强系统稳定性，适合于向远地负载、小岛、海上钻井等孤立网络供电，尤其适合用于风力发电系统。
因此，在风力发电中应用基于电力电子技术的柔性直流输电技术，能使其在风电并网及正常运行中发挥重要作用。
随着大功率电力电子器件的发展，柔性直流输电传输容量进一步增大，柔性直流输电自身的诸多优点使得它在电力系统中有着广泛的应用前景。
标签：风力发电；直流输电；应用1、直流输电技术原理电压源换流器与交流系统之间具有关联性，可以按照以下公式计算交换无功功率和有功功率：式当，P表示有功功率；Q表示无功功率；Us表示交流母线的电压基波分量；Uc表示交流站的輸出电压基波分量；Xc表示交流电抗器的电抗值。
从上式可以看出，移相角数值的大小可以决定有功功率的大小，如果移相角>0时，有功功率也>0，反之则小于，换流器会持续接收有功功率。
按照其工作原理可以看出，为了控制无功功率，并且对其方向和大小进行调整时，首先需要调整交流母线的电压基波分量和交流站的输出电压基波分量，当交流母线的电压基波分量和交流站的输出电压基波分量大于0时，其无功功率也会大于0，这样换流站就能够吸收无功功率。
2、直流输电技术的特点直流输电中的换流器是电压源换流器（VSC），该项技术是当前比较先进的电力电子技术，主要是通过可关断电力电子器件（通常为IGBT）和高频调节技术形成新型直流输电技术，能够独立控制输出的有功功率和无功功率，能够为交流系统提供电压奠定基础，具有较大的控制调整空间，便于操作。
电厂讲解——直流系统
直流系统
直流系统
直流电源系统
蓄电池
UPS交流 不停电电源
直流系统的设计
什么是直流系统
直流系统是应用于水力、火力发电厂，各类变电站 和其它使用直流设备的用户，为给信号设备、保护、 自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸 操作提供直流电源的电源设备。 直流系统是一个独立的电源，它不受发电机、厂用 电及系统运行方式的影响，并在外部交流电中断的 情况下，保证由后备电源—蓄电池继续提供直流电 源的重要设备。直流屏的可靠性、安全性直接影响 到电力系统供电的可靠性和安全性。直流系统是以 电池容量标称,如65AH,常用名称:GZDW-65AH, 。
蓄电池组的充电-放电运行方式
蓄电池组的充电-放电运行方式就是对运行中的蓄电池组进 行定期的充电，以保持蓄电池的良好状态。其工作特点是正 常工作时，充电设备，由充好电的蓄电池向直流负荷供电。 为了保证在事故情况下蓄电池组能可靠的工作，蓄电池组正 常放电时必须留有一定的裕量，决不能使蓄电池完全放电。 通常放电约达容量的60%-70%时，便应停止放电，将充电 设备投入，进行充电。在充电过程中充电设备除了向蓄电池 组供电以外，还要担负经常性直流负载，故充电设备必须有 足够的容量。整流装置回路中装有双投刀闸开关1K，以便使 整流设备即可以对蓄电池组充电，也可以直接接在直流母线 上作为直流电源。在整流装置回路中，装设电压表和电流表 以监视端电压和供电电流。在蓄电池组接至母线的回路中， 装设有双向刻度的电流表，用以监视充电和放电电流 （什么 意思？）。
直流系统的构成
一部份是电池屏,另一部份是直流充电屏（直流屏）。 电池屏就是一个可以摆放多节电池的机柜 （800×600×2260）。电池屏中的电池一般是由 2V-12V的电池以9节到108节串联方式组成，对应 电的电压输出也就是110V或220V。目前使用的电 池主要是阀控式密封免维护铅酸电池。 直流屏主要是由机柜、整流模块系统、监控系统、 绝缘监测单元、电池巡检单元、开关量检测单元、 降压单元及一系列的交流输入、直流输出、电压显 示、电流显示等配电单元。
直流系统介绍精品PPT课件
第一节 直流系统概述
•直流系统基本概念：
（1）浮充电 浮充电是在系统正常运行时，充电装置承担经常负荷，同时向蓄电池组补充充电，
以补充蓄电池的自放电，使蓄电池以满容量的状态处于备用。 （2）均衡充电
为使长期处于浮充电运行方式的电池能保持正常状态，需定期增大蓄电池的充电 电流，使电池电压保持在2.35V，持续一定时间，待比重较低的电池电压升高后，即 可恢复正常浮充方式。 （3）蓄电池的容量
第二节 直流系统设备
•绝缘监测单元 绝缘监测单元用于监测直流系统电压及绝缘情况，在直流电压过、欠或直流
系统绝缘强度降低等异常情况下发出声光报警，并将对应告警信息发至集中监控 器。用于主分屏直流系统时，装置可设为主机或分机。
装置采用非平衡电桥原理，实时监测正负直流母线的对地电压和绝缘电阻。当 正负直流母线的对地绝缘电阻低于设定的报警，自动启动支路巡检功能。
直流系统
第一节：直流系统概述 第二节：直流系统设备 第三节：直流系统的运行维护 第四节：直流系统接地
第一节 直流系统概述
•直流系统的定义： 由蓄电池组、充电设备、直流屏及馈电网络等直流设备，组成了电力系统中 发电厂、变电站的直流系统，简称直流系统。
•直流系统的作用： 为发电厂、变电站的开关操作、信号装置、继电保护装置、自动装置、远动 装置、通信设备、事故照明、直流油泵、热工保护和自动控制、交流不停电 电源装置（UPS）等供电。直流系统是发电厂厂用电中最重要的一部分，它 应保证在任何事故情况下都能可靠和不间断地向其用电设备供电。
是蓄电池蓄电能力的重要标志。一般用“安时”来表示。蓄电池容量的安时数 就是蓄电池放电到某一最小允许电压的过程中，放电电流的安培数和放电时间的乘积。 蓄电池的额定容量，是指蓄电池在充足电时以10小时放电率放出的电量。 （4）蓄电池的放电率
风电场220V直流系统正极接地故障处理方法探讨
风电场 220V直流系统正极接地故障处理方法探讨摘要：风电场220V直流系统正极一点接地故障是不会对直流系统造成危害的，但是必须及时消除故障，如果直流系统发展为两点或者多点接地故障，会造成整个风电场甚至电网的断路器误动、拒动的情况，严重破坏电力系统安全、稳定、可靠运行要求。
本文探讨风电场220V直流系统正极一点接地故障后，采用依次拉路法逐步排查故障点、及时消除故障，确保风电场设备安全、稳定、可靠运行。
关键词：风电场；直流系统；误动；拒动；正极接地；故障处理一．风电场直流系统概述中广核新能源投资有限公司湖北分公司擂鼓台风电场220V直流系统有3个充电模块。
每块充电模块输出电流为20A。
蓄电池为山东圣阳产品,电池配备一套共104节，容量为每套200AH。
控制主柜一套为2个屏，分别为充电屏、馈线屏。
正常运行方式：充电模块视各自控母电流而定，其原则上所投充电模块输出电流要比控母电流指示多一倍为宜。
1.直流系统接地的危害风电场220V直流系统正极一点接地故障是不会对直流系统造成危害的，但是必须及时消除故障，如果直流系统发展为两点或者多点接地故障，会造成整个风电场甚至电网稳定性破坏。
当直流系统正极接地时，有可能造成风电场内断路器的误动，因为风电场内断路器的跳闸线圈均接断路器控制回路负极电源，如果风电场断路器直流控制回路再发生一点接地故障，断路器跳闸线圈就会直接接于直流正、负极电源之间，电流流过断路器跳闸线圈，断路器跳闸线圈励磁动作就会引起保护误动作。
1.故障现象2015年6月19日18时20分风电场升压站事故音响报警，后台监控主机显示“直流母线故障”光字牌亮，220V直流系统绝缘监察装置显示升压站220V直流系统接地故障报警，绝缘监测装置显示升压站220V直流系统正极对地电阻为0Ω，220V直流系统负极对地电阻为999MΩ，使用万用表测量220V直流系统正极对地电压为0V，220V直流系统负极对地电压为-220V。
风电场直流系统简介共27页
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 籍 不 朽。——乔 特
风电场直流系统简介
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
风力发电与直流输电
1风电发展概述21世纪初，欧洲和北美洲是全球风电发展最快的地区，近年来亚洲风电快速崛起，逐渐成为风电的主要市场。
2013年，世界风电装机容量为3.2亿千瓦，约占发电总装机容量的5.6%；风电发电量约为6400亿千瓦.时，约占总发电量的2.9%。
2000-2013年，世界风电总装机容量和发电量均增长17倍，年均增长25%。
目前，全球已有103个国家和地区在开发和利用风电，特别是欧美国家风电已经占到较高比例——风电已成为丹麦和西班牙的最大电源，风电占用量比重分别达34%、21%。
随着风力发电快速、成熟的发展,很多国家已经将目光移向海上风力发电。
海上风电凭借其天然优势得以迅速发展。
现如今，大型风电场正从陆地向海上发展。
相比陆上风电场，近海发电有：1)海上风速较陆上大且稳定，一般陆上风电场设备的平均利用小时数为 2000 h，在最好的情况下也不超过 2600 h，而在海上，设备的平均利用小时数则可达 3000 h 以上，风能与风速的三次方成正比，当风速增加 10%时，风能将会增加 33%；2)节约土地资源，减少噪声及对公众视觉的冲击；3)湍流强度低，海平面摩擦力小，作用在风电机组上的疲劳载荷小，可延长设备的使用寿命，基础也可重复利用，设计寿命可达 50 多年；4)风切度小，不需要很高的塔架，可以降低风电机组的成本。
总之，海上风能利用更加充分,其能量收益比沿海风资源丰富地区陆地风机高出 20% ～40%。
同时，开发海上风电场也有一些缺点，包括：1)由于海上环境恶劣，建造和安装成本高，近海风电投资成本比是陆地的一倍(达 2 万元/k W),其中,风机(含塔架)占 58% ,基础占 20% ,电气系统占 16%,项目管理占 4% ,其他占 2%。
2)电网接入集成成本高；3)对机组的运行及维护相对比较困难，直接导致机组可利用率下降，影响发电量。
2VSC-HVDC在风电并网中的应用风能是一种清洁、高效、且具有大规模开发潜力的优质可再生能源之一，因此，风力发电技术在世界范围内得到了普遍的关注与飞速的发展。
《风电场课件》变电站直流系统-文档资料
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2、直流系统的危害：
直流接地故障中,危害较大的是两点接地,可能造 成严重后果。一点接地可能造成保护及自动装置 误动或者拒动;而两点接地,除可能造成继电保护 、信号、自动装置误动或拒动外,还可能造成直 流保险熔断,使保护及自动装置、控制回路失去 电源,在复杂保护回路中同极两点接地,还可能将 某些继电器短接,不能动作跳闸,致使越级跳闸,造 成事故扩大。
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变电站直流系统
国电陕西定边繁食沟风电场:刘贵星
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三、直流系统的接地
1、可能造成接地的原因：
1）设备损坏造成； 2）气候原因如下雨等，导致室外直流系统绝缘 下降，从而导致接地。 3）因工作人员疏忽造成的接地。 4）小动物爬入或小金属零件掉落在元件上造成 直流接地故障。
为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资二次装置要用直流电而不用交流呢？
第一：直流电源输出电压稳定； 第二：单个直流屏有二路交流输入（自动切 换），加 上蓄电池，相当于有三个电源供电； 第三：如果二次用交流电源，当系统发生短路故障，电 压会因短路而降低，使二次控制电压也降低，严重时 会因电压低而使断路器跳不开！
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直流系统介绍ppt课件
预防措施
定期对设备进行维护保养，提高 设备可靠性，减少故障发生。
04
直流系统设计与实现
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
设计原则与方法论述
安全性
确保系统在各种工作条件下都能安全运行，防止过压、过流 等潜在危险。
稳定性
保证输出电压和电流的稳定性，以满足负载设备的正常工作 需求。
灵活性扩展
高压直流供电系统支持模块化扩展和在线维护，方便数据中心的快 速部署和升级。
电动汽车充电桩用低压直流供电系统案例剖析
01
低压直流供电系统架构
电动汽车充电桩采用12V、24V或48V低压直流供电系统，包括充电模
块、控制模块、保护模块等。
02
快速充电技术
低压直流供电系统采用大电流充电技术，实现电动汽车的快速充电，提
设计原则与方法论述
• 高效性：提高系统的转换效率，减少能源浪费， 降低运行成本。
设计原则与方法论述
拓扑结构选择
根据实际需求选择合适的拓扑结构， 如Buck、Boost、Buck-Boost等。
保护电路设计
为防止系统出现过压、过流、过热等 故障，需设计相应的保护电路。
控制策略设计
采用合适的控制策略，如PWM控制 、PFM控制等，以实现输出电压和电 流的稳定调节。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
直流电定义及特点
直流电定义
电流始终沿一个方向流 动的电流称为直流电。
电流方向不变
与交流电不同，直流电 的电流方向始终保持不
变。
电压稳定
在恒定负载下，直流电 压能够保持相对稳定。
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时，不但断路器拒跳，而且引起熔丝熔断，烧坏继电 器触点的可能。
四、直流系统接地
• 3、直流接地查找方法
• ①分清接地故障的极性,分析故障发生的原因。 • ②若站内二次回路有工作,或有设备检修试验,应立即
(1) 充电模块：完成AC/DC变换，实现系统最为 基本的功能。
(2) 交流配电：将交流电源引入分配给各个充电 模块，扩展功能为实现两路交流输入的自动切换 。
(3) 直流馈电：将直流输出电源分配到每一路输 出。
(4) 配电监控：将系统的交流、直流中的各种模 拟量、开关量信号采集并处理，同时提供声光告 警
• （8）限流均充：以不超过电池充电限流点的恒定电 流对电池充电。
• （9）恒压均充：以恒定的均充电压对电池充电。
合母与控母的区别
• 1、控制母线提供持续的，较小负荷的直流电源；而 合闸母线提供瞬时较大的电源。在合闸时电流较大， 会造成母线电压的短时下降。
• 2、控母电压一般为110V，合母电压为220V。
直流系统的相关 知识
一、直流系统的作用
直流系统是给控制、信号、保护、自动装置、事故 照 明、应急电源及断路器分、合闸操作提供直流电源 的 电源设备。直流系统是一个独立的电源，它不受 发电机、 厂用电及系统运行方式的影响，并在外部交 流电中断的情况下，保证由后备电源—蓄电池继续提供 直流电源的重要设备。
联开关，再断开检修蓄电池。 • （7）、母线由并列转入分段时首先合上检修蓄电
池，断开母联开关，再投入充电机。
三、直流母线的接线方式
• 2、直流母线接线方式举例
三、直流母线的接线方式
• （1）、正常运行方式：1#充电机经QK1供直流母线代蓄电池 1运行，直流母线经QK2和降压硅堆供1段直流馈线母线运行 （同理2#充电机），QK5、QK6在断开位置。
三、直流母线的接线方式
• 1、直流系统运行的一般规定：
• （1）、每段直流馈线母线要有蓄电池供电。 • （2）、充电机不能并列运行。 • （3）、正常情况下，母联开关应在断开位置。 • （4）、绝缘检查装置、电压检查装置始终在运行
状态。 • （5）、投入充电机时先从交流再到直流。停电时
顺序相反。 、直流系统接地
• 1、接地原因分析：
•
（1）、设备损坏造成；
•
（2）、气候原因如下雨等，导致室外直流系统
绝缘下降，从而导致接地。
•
（3）、因工作人员疏忽造成的接地。
•
（4）、 小动物爬入或小金属零件掉落在元件上
造成直流接地故障。
四、直流系统接地
• 2、直流接地的危害
•
直流接地故障中,危害较大的是两点接地,可能
二、直流系统的组成及各部件的作用
(5)监控模块：进行系统管理，主要为电池管理和后台 远程监控；对下级智能设备实施数据采集并加以显示。
(6)绝缘监测仪：实现系统母线和支路的绝缘状况监测 ，产生告警信号并上报数据到监控模块，在监控模块显 示故障详细情况。
(7)电池监测仪：支持单体电池电压监测和告警；对电 池端电压，充放电电流，电池房温度及其他参数做实时 在线监测。
停止。拉开其工作电源,看信号是否消除。 • ③用分网法缩小查找范围,将直流系统分成几个不相联
系的部分。不能使保护失去电源,操作电源尽量用蓄电 池带。 • ④对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路,可 • 用“瞬时停电”的方法,检查该分路中所带回路有无 • 接地故障。 • ⑤对于重要的直流负荷,用转移负荷法,检查该分路所 带回路有无接地故障。
• （2）、1#充电机短时间检修：断开QK1，蓄电池1处于放电 状态。送电时合上QK1。
• （3）、1#充电机长时间检修：断开QK1，合上QK5或QK6； 送电时断开QK5和QK6，合上QK1。
三、直流母线的接线方式
• （4）、蓄电池1检修：断开QK1，合上QK5或QK6， 断开蓄电池1保险。合上蓄电池1保险，断开QK5和 QK6，合上QK1。
• 造成严重后果。一点接地可能造成保护及自动装置
• 误动或者拒动;而两点接地,除可能造成继电保护、
• 信号、自动装置误动或拒动外,还可能造成直流保险
• 熔断,使保护及自动装置、控制回路失去电源,在复
• 杂保护回路中同极两点接地,还可能将某些继电器
• 短接,不能动作跳闸,致使越级跳闸,造成事故扩大
四、直流系统接地
四、直流系统接地
• （1）、A、B 两点发生直流接地时,相当于将KA1、 KA2接点短接,从而使KM误动作跳闸。A、C两点接地 时,则KM接点被短接而误动作跳闸。A、D两点, F、D 两点接地,同样都能造成开关误跳闸。
• （2）、接地点发生在B、E两点，D、E两点或C、E 两点，断路器可能造成拒动。
二、直流系统的组成及各部件的作用
2、直流系统的构成
• 主要由充电屏和蓄电池组成。
• 充电屏：充电模块、交流配电、直流馈电、配电监 控、监控模块、绝缘检测仪、电池监测仪。
• 蓄电池：容器、电解液和正、负电极。
二、直流系统的组成及各部件的作用
二、直流系统的组成及各部件的作用
3、充电屏的各部件的作用
二、直流系统的组成及各部件的作用
• 4、蓄电池
•
• （1）作用：
•
它既能够把电能转换为化学能储能起来，又能
把化学能转变为电能供给负载。
•
• （2）分类：
•
酸性蓄电池：端电压高、冲击电流大，适合于断
路器合分闸的冲击负荷，但其寿命短，运行维护复杂
•
碱性蓄电池：体积小、受命长，维护方便，但事
故时放电电流较小。
二、直流系统的组成及各部件的作用
• （3）工作原理：
• 蓄电池的正负极板插在电解液中时，发生化学反应， 由于正负极板材料不同，电位也不同，会产生电位差 。在外电路没有接通时，正负极板之间的电位是蓄电 池的电势，在外电路与负载接通时，有电流流过负载 ，既蓄电池向负载放电。当蓄电池放电后将负载断开 ，使其与直流电源相连。当电源电压高于蓄电池的端 电压时，就把电能转换为化学能储存起来。如此循环 进行，实现为直流负荷供电的目的。
交直流系统的区别？能否共用同一条电缆
• 因交直流回路是各自的独立系统，直流回路是绝缘 • 系统，而交流回路则是接地系统。因此，交直流回路 • 不能共用一条电缆。若共用一条电缆，两者之间容易 • 发生短路或发生互相干扰，降低直流回路电阻。
二、直流系统的组成及各部件的作用
• 1、直流系统的基本概念
• （1）直流母线：直流电源屏内的正、负极主母线。 • （2）合闸母线：直流电源屏内供断路器电磁合闸机
构等动力负荷的直流母线。
• （3）直流馈线：直流馈线屏至直流小母线和直流分 电屏的直流电源电缆。
• （4）均衡充电：用于均衡单体电池容量的充电方式 ，一般充电电压较高，常用作快速恢复电池容量。
• （5）浮充电：保持电池容量的一种充电方法，一般 电压较低，常用来平衡电池自放电导致的容量损失， 也可用来恢复电池容量。
二、直流系统的组成及各部件的作用
• （6）正常充电：蓄电池正常的充电过程，即由均充 电转到浮充电的过程。
• （7）定时均充：为了防止电池处于长期浮充电状态 可能导致电池单体容量不平衡，而周期性地以较高的 电压对电池进行均衡充电。
直流系统的用电负荷极为重要，对供电的可靠性要 求很高。直流系统的可靠性是保障发电厂、变电站安全 运行的决定性条件之一。
控制回路用直流为什么比用交流可靠？
• 1、输出电压稳定。
• 2、单个直流屏有二路交流输入（自动切换），加上 蓄电池，相当于有三个电源供电。
• 3、假如用交流电源，当系统发生短路故障，电压会 因短路而降低，使二次控制电压也降低，严重时会因 电压低而使断路器跳不开！