低电压穿越
低电压穿越原理
低电压穿越原理介绍低电压穿越原理是指在电力系统中，当电压降低到一定程度时，电力设备能够继续正常运行的现象和机制。
在一些特殊的情况下，如天气恶劣、设备故障等，电力系统中的电压可能会降低，但在一定程度内，电力设备仍然能够保持正常运行，这就是低电压穿越原理所涉及的内容。
原理解析低电压穿越原理的实现主要依赖于以下几个方面的因素：1. 设备设计电力设备的设计可以根据低电压情况进行优化，以保证在电压降低时仍能正常运行。
例如，发电机设计时可以采用适当的转子轴线距离，以提高磁通密度并增强输出电压。
变压器可以采用合适的铁心截面积和密度，以减小磁通损耗并提高电压传输效率。
2. 电力系统规划合理的电力系统规划可以降低低电压发生的概率和程度。
例如，在电力传输线路设计中，合理规划线路容量和长度，减小输电损耗，从而降低电压降低的可能性。
同时，在供电网络规划中可以考虑使用电力负荷侧的自动调节装置，如自动调压器，来维持电压稳定。
3. 动态电网管理电力系统运行过程中，动态电网管理可以有效应对低电压情况。
例如，利用功率系统稳定控制技术，能够实时感知电力系统中的电压变化，并采取相应措施进行调节。
此外，通过合理运行电网上的发电、输电、配电等设备，可以实现对电压进行调控，从而降低低电压的程度和影响范围。
低电压穿越过程低电压穿越的过程可以概括为以下几个步骤：1. 电压下降在一些特殊情况下，电力系统中的电压可能会出现下降，例如天气恶劣导致的输电线路过载、设备故障等。
2. 设备响应当电压下降到一定程度时，电力设备开始响应，并为了保持正常运行而采取一系列的措施。
例如，发电机根据感知到的电压下降信号，调节输出电压和功率因数；变压器根据电压下降情况，自动进行调压等。
3. 动态电网管理同时，动态电网管理系统也开始进行响应，根据感知到的电压下降信号，进行实时调整。
通过调整发电、输电、配电等设备的运行方式和参数，动态电网管理系统能够有效维持电力系统的稳定运行。
4-国电南瑞2014--低电压穿越和电网适应性-孙素娟
2014 zk
FRT与电网适应性
1 什么是低电压穿越 2 低电压穿越方案 3 高电压穿越方案 4 电网适应性
FRT与电网适应性
什么是低电压穿越？
低电压穿越（LVRT）是指风电机组并网运行过程中发 生电网电压短暂跌落时机组保持不脱网运行并在故障恢复 后迅速恢复功率供应的能力，近来新的LVRT标准还提高了 在故障期间机组对电网提供无功支撑的要求。
FRT与电网适应性
电网适应性：风力发电机组电网适应性测试规程 1、电网电压适应性
2、频率适应性
FRT与电网适应性
3、三相电压不平衡适应性
4、闪变适应性 5、谐波电压适应性
FRT与电网适应性
网侧变流器不平衡控制策略
2种控制目标：电流平衡 功率平衡 2种控制方法：正负序双坐标双PI
正序坐标的PIR控制
Qg*0
u gdugdຫໍສະໝຸດ 0 0udcudc*
udc
PI
Pg
* 0
Qg
* 0
P-I 计算
i *
gq
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gd
电流内环 i *
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uv*
SVPWM uv*
检测与变换
i * gd
u gd
u * vd
PI
i gd
1Ligq
dq
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u * vq
PI
i gq
FRT与电网适应性
相关标准： 《国家电网公司风电场接入系统设计内容深度规定（修订 版）》 GB/T 19963 《风电场接入电力系统技术规定》中”风电场低 电压穿越 ”
FRT与电网适应性
危害
低电压穿越
合理的励磁控制策略
优：无须添加新的装 置，制造成本低，在 不改变系统的硬件设 备的条件下，即可进 行多次反复的研究测 试，十分方便。
低电压穿越的种类——引入新型拓扑结构
2、新型拓扑结构：
（1）新型旁路系统：
在双馈感应发电机定子侧与电网间串联反 并可控硅电路。
特点：电网电压跌落再恢复时，在电压回 升以前，将双馈感应发电机通过反并可控硅电 路与电网脱网。脱网以后，转子励磁变流器重 新励磁双馈感应发电机，电压一旦回升到允许 的范围之内，双馈感应发电机便能迅速地与电 网达到同步。再通过开通反并可控硅电路使定 子与电网连接。这样可以减小对IGBT耐压、 耐流的要求。
低电压穿越简介
4、电压降落对不同风机的影响：
三种主要的风机拓扑： 定速异步风机（FSIG）;同步直驱风机（PMSG）;双馈感应异步风机（DFIG）
FSIG&和DFIG:定子侧直接连接电网 直接耦
合 电网电压的降落直接反映在电机定子端电
压上 电网电压瞬间跌落 定子磁链不能跟
随定子端电压突变
转子继续旋转产生较大的
合。电网电压的瞬间降落
输出功率的减小 发电机的输出功率瞬时不
变 功率不匹配 直流母线电压上升 威胁到电力电子器件安全。
如采取控制措施稳定直流母线电压，必然会导致输出到电网的电流增大，
过大的电流同样会威胁变流器的安全。当变流器直流侧电压在一定范围波动时， 电机侧变流器一般都能保持可控性，在电网电压跌落期间，电机仍可以保持很好 的电磁控制。所以同步直驱风机的低电压穿越实现相对双馈感应种类——引入新型拓扑结构
（2）串联连接变流器： 图a)：
通常双馈感应发电机的背靠背式励磁变流 器采用这种与电网并联方式
低电压穿越
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)。
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。
目前在一些风力发电占主导地位的国家，如丹麦、德国等已经相继制定了新的电网运行准则，定量地给出了风电系统离网的条件（如最低电压跌落深度和跌落持续时间），只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力发电机脱网，当电压在凹陷部分时，发电机应提供无功功率。
这就要求风力发电系统具有较强的低电压穿越（LVRT）能力，同时能方便地为电网提供无功功率支持，但目前的双馈型风力发电技术是否能够应对自如，学术界尚有争论，而永磁直接驱动型变速恒频风力发电系统已被证实在这方面拥有出色的性能。
[1]低电压穿低电压穿越能力是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：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（LVRT）能力的深度对机组造价影响很大,根据实际系统对风电机组进行合理的LVRT能力设计很有必要。
对变速风电机组LVRT 原理进行了理论分析,对多种实现方案进行了比较。
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LVRT功能模型。
以地区电网为例,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LVRT能力的电压限值,对风电机组进行合理的 LVRT能力设计。
低电压穿越原理
低电压穿越原理
低电压穿越原理是指在电力系统中，当电压降至较低水平时，电流能够继续穿越导线，保持电力传输的正常运行。
它是电力系统中一项重要的保护措施，可防止系统中断电或设备损坏。
低电压穿越原理基于欧姆定律，即电流等于电压除以电阻。
当电压降低时，电流可以通过降低电阻或增加电流来实现电力传输。
在电力系统中，常用的低电压穿越方式有以下几种：
1. 电流增大：当电压降低时，可以通过增大电流来保持电力传输。
这可以通过增加电源的输出电流或使用电流增强设备来实现。
2. 降低负载：降低负载可使电流减小，从而使电力传输能够继续。
这可以通过减少负载的电流需求或使用负载控制装置来实现。
3. 提高导线导电能力：导线的导电能力主要由其截面积和导体材料决定。
通过增加导线的截面积或使用更好的导体材料，可以提高导线的导电能力，从而使电流能够在低电压下穿越。
4. 使用补偿装置：补偿装置可以通过提供额外的电力来弥补电压降低。
这可以通过使用电容器、电感器或稳压装置等来实现。
综上所述，低电压穿越原理是通过增加电流、降低负载、提高导线导电能力或使用补偿装置等方式来保持电力传输的正常运
行。
这些方法可以根据实际情况和需求来选择和应用，以确保电力系统的稳定运行。
低电压穿越.
（2）PMSG的LVRT实现
①故障时间短且电压跌落幅值小
适当地增大直流侧电容的容量,提高直流电容的 额定电压,这样在电压跌落的时候,可以把直流母线的 电压限定值调高,使功率不平衡发生时,过剩的能量能 在电容上得到暂时的缓冲,以储存多余的能量,并且允 许网侧的逆变器电流增大,以输出更多的能量,最终达 到两侧的功率基本平衡。
1、低电压穿越技术的定义 2、FSIG、PMSG、DFIG在电网电压跌落时的 暂态特性 3、不同类型风机的LVRT实现方法
1、低电压穿越技术
低电压穿越（LVRT ，Low Voltage Ride Through）技术是指风力发电机并网点电压跌落到一 定值的情况下，风机能够不脱离电网而继续维持运 行，甚至还可以为系统提供一定无功支持以帮助系 统恢复电压的一种技术。
（1）FSIG和DFIG的暂态特性
（2）同步直驱式风机（PMSG）的电压跌落暂态特性
PMSG定子经变流器与电网相接,发电机和电网不存在 直接耦合。
3.不同类型风机的LVRT实现方法
(1)FSIG的LVRT实现
FSIG在电网电压跌落时最大的问题就是电磁转矩 的衰减使得转速上升。 ①判断故障后快速变桨以改变机械转矩，从而降低转 速; ②安装一个静态无功补偿器，来对各种功率等级无功 进行实时补偿； ③通过采用静态同步补偿器来调节电压，该方法也能 使FISG低电压穿越能力得到提高，而且该方法的补偿 电流不会随着电压的下降而下降。
④转子侧方法
（a）双向晶闸管型Crowbar
（b）带旁路电阻的 Crowbar
谢谢！Biblioteka （3） DFIG的LVRT实现
①基于双馈风机定子电压动态补偿的控制策略
Lm Ls Lr L2 m r s I r s ( Ls1 Lr1 ) I r Ls Ls
光伏逆变器低电压穿越标准
光伏逆变器低电压穿越标准光伏逆变器低电压穿越（LVRT）标准是针对光伏发电系统的稳定性要求而制定的技术规范。
在电网出现故障或异常时，低电压穿越能力能够保证光伏逆变器继续运行，避免系统崩溃或设备损坏。
以下是关于光伏逆变器低电压穿越标准的详细介绍：一、低电压穿越的定义低电压穿越是指当电网电压异常下降时，光伏逆变器能够保持持续运行，并逐渐降低输出功率，以避免对电网和设备造成损害。
在电网故障或异常情况下，光伏逆变器应具备承受低压的能力，以保证系统的稳定性和可靠性。
二、低电压穿越标准的制定低电压穿越标准的制定是为了规范光伏逆变器的设计和制造，确保其在电网故障时能够安全、可靠地运行。
国际上，许多国家和地区都制定了相应的低电压穿越标准，如欧洲的EN50593、美国的IEEE 1547等。
这些标准对低电压穿越的测试方法、技术要求和性能指标等方面都进行了详细的规定。
三、低电压穿越标准的实施为了满足低电压穿越标准的要求，光伏逆变器制造商需要在产品设计、制造和测试等环节进行严格把控。
具体实施过程中，需要关注以下几个方面：1.硬件设计：光伏逆变器的硬件设计需具备足够的耐压能力和绝缘裕度，以应对电网故障时可能出现的低电压情况。
此外，还需优化电路结构，提高设备的耐受能力和可靠性。
2.软件算法：针对低电压穿越要求，光伏逆变器应配备相应的软件算法，以实现智能化控制和优化运行。
这些算法应能准确识别电网状态，判断是否出现低电压情况，并采取相应的措施进行调整和控制。
3.测试与认证：为确保光伏逆变器具备低电压穿越能力，制造商需按照相关标准进行严格的测试和认证。
测试内容包括但不限于耐压试验、绝缘电阻测试、效率测试等。
经过测试合格的逆变器需获得相应的认证标志或证书，以证明其具备低电压穿越能力。
4.电网适应性：除了满足低电压穿越标准外，光伏逆变器还需具备良好的电网适应性。
这包括对不同类型电网的适应能力、并网运行的稳定性和抗干扰性能等。
通过优化控制算法和加强设备可靠性，可以进一步提高光伏逆变器在电网异常情况下的适应性。
功率转换系统低电压穿越
功率转换系统低电压穿越1、相关定义1.1、电力系统短路故障的基本概念电力系统时常会发生故障,其中大多数是短路故障[80]139-140。
所谓短路故障,是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地或中性线之间的连接。
电力系统的运行经脸表明,大多数电路故障都为单相短路接地。
上述各种短路均是指在同一地点短路,实际上也可能是在不同地点同时发生短路,例如两相在不同地点接地短路。
电力系统短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘损坏。
例如架空输电线的绝缘子可能由于受到过电压(例如由雷击引起)而发生闪络或由于空气的污染使绝缘子表面在正常工作电压下放电。
再如其它电气设备,发电机、变压器、电缆等的载流部分的绝缘材料在运行中损坏。
此外,维修人员在线路检修后未拆除地线便加电压等误操作也会引起短路故障。
电力系统的短路故障大多数发生在架空线路部分。
电网电压跌落一般发烧在电力系统传输网络中的高压端,其典型类型大致可分为四种:三相电压等幅跌落、单相对地短路故障、相间电压故障、两相对地短路故障,如图3-2 所示。
图中,U A、U B、U C为故障前三相电网的相电压,U A 、UB 、UC 为故障后三相电网的相电压,其他非典型故障均可归到这四类典型故障中。
设故障前、后三相电网电压的幅值分别为U m和Um ,则图3-2 所示四种故障后电网三相电压可分别表示为[81] 34 向量图数学表达式UC U … … A Um U‟ C U … 1 … U‟B U m j3‟ AUA22Um U … 1 U … 3‟ C U‟2m +j2Um B UB UC U ... ... U‟ CA Um U‟ AUU ... 1 AB U m j3 22Um U (1)3 U‟C B2 U m +j2Um UB U U U C‟ … A m … 1 3‟ U‟BCUU U m Um A2j 2 U‟‟‟ 1 BUA U C 2 U +j3‟ m 2Um UB UC U … U‟A Um C U U … 1 … … AB 2 U m j3 2Um U‟ A … 1 … 3‟ U‟ B U C 2U m +j 2Um UB 图3-2 电网的四种典型故障1.2、Nullor模型的定义tor,Nunato:在任何情况下两端电压均为零,且没有电流流经,即v(s)=x(s)二o。
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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
不脱网连续运行；风电场并网点任意相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。
有功恢复
对电网故障期间没有切出电网的风电场，其有功功率在电网故障切除后应快速恢复，以至少10%额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。
动态无功支撑
对于百万千瓦（千万千瓦）风电基地内的风电场，其场内风电机组应具有低电压穿越过程中的动态无功支撑能力，要求如下：
a) 电网发生故障或扰动，机组出口电压跌落处于额定电压的20%~90%区间时，机组需通过向电网注入无功电流支撑电网电压，该动态无功控制应在电压跌落出现后的30ms内响应，并能持续300ms的时间。
b) 机组注入电网的动态无功电流幅值为：K(1.0-Vt)In。
In为机组的额定电流；Vt为故障区间机组出口电压标幺值；K≥2。
编辑本段机组造价影响
风电机组低电压穿越（LVRT）能力的深度对机组造价影响很大,根据实际系统对风电机组进行合理的LVRT能力设计很有必要。
对变速风电机组LVRT原理进行了理论分析,对多种实现方案进行了比较。
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LVRT功能模型。
以地区电网为例,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LVRT能力的电压限值,对风电机组进行合理的 LVRT能力设计。
结果表明,风电机组LVRT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LVRT能力时,机组运行曲线的电压限值应根据具体接入方案进行分析计算。
编辑本段解决方法
需要改动控制系统，变流器和变桨系统。
我国的标准将是20%电压，625ms，接近awea的标准。
针对不同的发电机类型有不同的实现方法，最早采用也是最普遍的方案是采用CROWBAR,有的已经安装在变频器之中，根据不同的系统要求选择低电压穿越能力的大小，即电压跌落深度和时间，具体要求根据电网标准要求。
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）。
也就是在变流器的输出侧接一旁路CROWBAR，先经过散热电阻,再进入三相整流桥,每一桥臂上为晶闸管下为一二极管，直流输出经铜排短接.当低电压发生后,无功电流均有加大，有功电流有短时间的震荡，过流在散热电阻上以热的形式消耗,按照不同的标准，能坚持的时间要根据电压跌落值来确定。
当然，在直流环节上也要有保护装置.详细就不讨论.具体的讨论再联系。
FRT的实物与图片可供大家参考。
但是大家所提到的FRT只是老式的,新式是在直流环节有保护装置，但输出侧仍是无源CROWBAR。
crowbar触发以后，按照感应电动机来运行，这个只能保证发电机不脱网，而不能向电网提供无功，支撑电网电压。
现在LVRT能提供电网支撑的风机很少，这个是LVRT最高的level。
德国已经制定标准了。
最后还是得增加转子变频器的过流能力。
另外，控制系统要嵌入动态电压暂降补偿器，当有暂降时瞬时将电压补偿上去，先保住控制系统不跳。
ABB号称采用了一种ACtive CROWBAR来实现低压穿越功能。
[1]
编辑本段规模化工况低电压穿越
金风科技于10月下旬率先在国内通过规模化工况条件下的低电压穿越测试。
此举印证了直驱永磁的天然并网优势，将有力推动金风科技全面打造“电网友好型”产品，进一步为客户发现和创造价值。
本次测试地点位于甘肃瓜州自主化示范风电场，项目装机总容量为30万千瓦，全部采用了金风科技1.5MW直驱永磁风力发电机组。
测试之前，金风科技在一天之内即完成对全部参测22台机组的低电压穿越升级改造。
10月22日，在西北电网甘肃瓜州东大桥变电站330kV人工单相短路试验条件下，有19台机组在大风满发工况下成功实现不对称低电压穿越，一次性通过比例高达86.4%。
电网和投资商对此次测试结果表示了一致认可。
低电压穿越是当电网故障或扰动引起风电场并网点电压跌落时，在一定电压跌落的范围内，风力发电机组能够不间断并网，从而维持电网的稳定运行。
在此之前，金风科技已于2010年6月在德国通过由Windtest验证的低电压穿越测试，并于2010年8月在国内通过由中国电力科学研究院验证的低电压穿越测试。
本次测试则是国内首次由数十台机组在实际运行条件下进行的工况测试，因此测试数据也更加具有实际应用价值和普遍说服力。
[2]
编辑本段相关信息
新的电网规则要求在电网电压跌落时，风力发电机能像传统的火电、水电发电机一样不脱网运行，并且向电网提供一定的无功功率，支持电网
恢复，直到电网电压恢复，从而“穿越”这个低电压时期(区域)，这就是低电压穿越(LVRT)。
双馈风电机组低压穿越技术的原理:在外部系统发生短路故障时，双馈电机定子电流增加，定子电压和磁通突降，在转子侧感应出较大的电流。
转子侧变流器直接串连在转子回路上，为了保护变流器不受损失，双馈风电机组在转子侧都装有转子短路器。
当转子侧电流超过设定值一定时间时，转子短路器被激活，转子侧变流器退出运行，电网侧变流器及定子侧仍与电网相连。
一般转子各相都串连一个可关断晶闸管和一个电阻器，并且与转子侧变流器并联。
电阻器阻抗值不能太大，以防止转子侧变流器过电压，但也不能过小，否则难以达到限制电流的目的，具体数值应根据具体情况而定。
外部系统故障清除后，转子短路器晶闸管关断，转子侧变流器重新投入运行。
在定子电压和磁通跌落的同时，双馈电机的输出功率和电磁转矩下降，如果此时风机机械功率保持不变则电磁转矩的减小必定导致转子加速，所以在外部系统故障导致的低电压持续存在时，风电机组输出功率和电磁转矩下降，保护转子侧变流器的转子短路器投入的同时需要调节风机桨距角，减少风机捕获的风能及风机机械转矩，进而实现风电机组在外部系统故障时的LVRT功能。
目前，风力发电技术领先的国家，如丹麦、德国、美国已经相继定量的给出了风力发电系统的低电压穿越的标准。
图为美国电网LVRT标准，从图中曲线可以看出:曲线以上的区域是风电场需要保持同电力系统连接的
部分，只有在曲线以下的区域才允许脱离电网。
风电场必须具有在电网电压跌落至额定电压15%能够维持并网运行625ms的低电压穿越能力;风电场并网点电压在发生跌落故障后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。
只有当电力系统出现在曲线下方区域所示的故障时。