风电机组低电压穿越能力对110kV电网的影响研究_张磊
不同风电机组的低电压穿越能力分析
图３是利用ＭａⅡａｂ７．０搭建的含风电电网仿
万方数据
邢文琦，等不同风电机组的低电压穿越能力分析
２３（总１５１２）
无 穷 大 系 统
电网于１０ ｓ时在Ａ点发生严重的三相短路 故障，故障持续０．２ ｓ后消失，风速稳定在１４ ｎ∥ ｓ，仿真曲线如图４所示。
故障发生时两种风电机组的出口电压降至 ０．１５ ｐ．ｕ．。双馈异步风电机组有功功率降至ｌ Ｍｗ，无功功率瞬时增加至４ Ｍｖ盯后下降，转速上 升了约０．０１２ ｐ．ｕ．。恒速异步风电机组有功功率 降至一１ Ｍｗ，无功功率瞬时升至８ Ｍｖ缸后开始 下降，转速上升。０．２ ８后故障消失，风电机组出 口电压上升至０．７ ｐ。ｕ．。双馈异步风电机组有功 功率上升至８ ＭＷ，无功功率经波动后稳定在０ Ｍｖａｒ，转速下降稳定后比故障前转速略有上升。 恒速异步风电机组有功功率升至６ ＭＷ后开始下 降，无功功率下降至一１５ Ｍｖａｒ略有波动后稳定， 转速继续上升并失去控制。
由此可见，在包含双馈异步风电机组和恒速 异步风电机组的风电场中，当电网发生严重的故 障时，为了保持电网电压的稳定性，可考虑将恒速 风电机组退出运行，而保留低电压穿越能力较强 的双馈风电机组，使之能够继续向系统输入功率 来支撑系统电压。 ２．２．２加装无功补偿装置（ＳＶＣ）后
同情况（１）相同，电网于１０ ｓ在Ａ点发生严 重的三相短路故障，故障持续０．２ ｓ后消失，风速
ｓｉｍＩｌｌｍｉｏｎｓ ｗｅ陀咖ｄｕｃｔｅｄ ｔｏ肌ａｌｙ舱Ⅱ地ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｒｉｄｅ—ｔｈｍｕｇＩＩ（ＬＶＲＴ）ａｂｉｌｉｔｙ ０ｆ ｖａｒｉｏ憾ｗｉｎｄ ｔｕ幽ｎ∞ａｆＩ盯ｏｃ－
三电平全功率风电并网变流器低电压穿越的研究的开题报告
三电平全功率风电并网变流器低电压穿越的研究的开题报告一、选题背景和意义近年来，随着风电装机容量的不断增加，风电并网系统的可靠性、稳定性和经济性等方面越来越受到重视。
在风电并网系统中，变流器是起关键作用的关键部件之一。
由于风力发电机输出电压呈现出较大的波动，因此在变流器设计中，需要考虑到其承受低电压穿越的能力，以确保系统的可靠稳定运行。
对于三电平全功率风电并网变流器而言，低电压穿越问题尤其重要，因为这种变流器使用的电力转换器结构较为复杂，电路路径也较长，导致其对低电压荷波的敏感性较高。
因此，开展三电平全功率风电并网变流器低电压穿越的研究，对于提高风电并网系统的安全可靠性和经济性具有重要意义。
二、研究目标和内容本课题的研究目标是探索三电平全功率风电并网变流器低电压穿越的问题，并寻找相应的解决方法。
具体研究内容包括以下几个方面：1. 分析低电压穿越的原因和影响。
2. 研究低电压穿越对三电平全功率风电并网变流器的影响。
3. 探讨低电压穿越时的故障判定方法和保护措施。
4. 提出相应的解决方案，如采用电容器等方法降低低电压穿越对变流器的影响等。
三、研究方法和技术路线本研究主要采用文献调研、仿真模拟、实验验证等多种方法，以全面深入地探讨低电压穿越问题。
具体技术路线如下：1. 对三电平全功率风电并网变流器进行系统分析，找出可能存在低电压穿越的原因。
2. 运用SPICE软件对该系统进行仿真模拟，验证低电压穿越存在的可能性。
3. 设计实验方案，搭建实验平台，进行实验验证。
4. 基于仿真和实验结果，提出解决低电压穿越问题的技术方案。
5. 对方案进行系统性能测试，评估方案的实用性和可行性。
四、研究进度和计划本研究计划于2022年启动，预计将历时一年左右完成，具体研究进度和计划如下：1. 2022年1-3月：完成文献调研和系统分析。
2. 2022年4-6月：利用SPICE软件进行仿真模拟.3. 2022年7-9月：实验方案设计和实验平台搭建。
风机低电压穿越标准
风机低电压穿越标准风机低电压穿越标准是风力发电系统中重要的技术要求和规范，旨在确保风力发电机组在电网故障或电压跌落时能够安全、稳定地运行。
下面将详细介绍风机低电压穿越标准的定义、目的、实现方法和实际应用。
一、定义风机低电压穿越标准是指风力发电机组在电网电压跌落时，能够保持并网运行，并且不发生停机或脱网等异常情况的能力要求。
在风力发电系统中，由于风速的不稳定性和电网的复杂性，经常会出现电网电压跌落的情况。
如果风力发电机组不能在低电压情况下保持稳定运行，将会对电网的稳定性和电力系统的可靠性造成严重影响。
因此，风机低电压穿越标准是衡量风力发电机组性能的重要指标之一。
二、目的风机低电压穿越标准的目的是为了确保风力发电机组在电网故障或电压跌落时能够持续供电，减少对电网的冲击和影响，同时避免风力发电机组的停机和脱网等情况发生，提高电力系统的可靠性和稳定性。
此外，风机低电压穿越标准还有助于保护风力发电机组的设备和部件，延长其使用寿命。
三、实现方法为了满足风机低电压穿越标准的要求，需要在风力发电机组的控制系统和结构设计等方面进行优化和完善。
以下是实现风机低电压穿越的常用方法：1.控制系统优化：通过对风力发电机组的控制系统进行优化，可以提高其在低电压情况下的运行稳定性。
例如，可以采用矢量控制方法，通过调节励磁电流来控制发电机的输出电压，使其在低电压情况下保持稳定运行。
2.增加储能装置：在风力发电机组中增加储能装置，如超级电容器、飞轮储能等，可以在电网故障或电压跌落时提供一定的电能支持，保证风力发电机组的正常运行。
3.采用变换器技术：通过采用变换器技术，可以实现对发电机输出电压的稳定控制，使其在低电压情况下保持稳定运行。
常用的变换器包括DC/DC变换器和AC/DC变换器等。
4.加强电网支撑：加强电网的支撑能力，提高电网的稳定性，可以有效降低电网故障和电压跌落的发生率，从而减少对风力发电机组的冲击和影响。
四、实际应用风机低电压穿越标准在实际应用中具有重要的意义和作用。
基于风力发电系统低电压穿越技术研究
／２０２３ ０９基于风力发电系统低电压穿越技术研究李仲阳（国电电力湖南新能源开发有限公司）摘 要：当电网因故障导致电压跌落时，会导致与该电网相连的风力发电机组大面积脱网，不利于电网的稳定运行，因此需要保证风电机组在电网电压跌落时不脱网，对低电压穿越能力提出了更高的要求。
本文根据国家电网低电压穿越标准，对双馈风力发电机在电压跌落时的动态特性进行了分析，通过在直流母线和转子出线端增加转子电流续流二极管，并结合软件控制算法实现了低电压穿越功能。
仿真结果表明，本文提出的低电压穿越技术在电网故障时能实现风力发电机组不脱网运行，为电网的稳定运行提供了重要保证。
关键词：风力发电；低电压穿越；双馈感应发电机；续流二极管０ 引言双馈感应发电机（ｄｏｕｂｌｙ ｆｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ＤＦＩＧ）因其变流器容量小，具有有功功率和无功功率可以实现解耦控制的优点，已成为主流机型，双馈风力发电机定子与电网连接，转子通过机侧变流器提供励磁，在电网电压跌落时定子电压也跌落，导致定子电流瞬间增大。
由于定转子的强耦合关系，转子电流也会突增，机组因过流停机，系统剩余能量经过机侧变流器流向直流母线，会引起母线电压激增，ＩＧＢＴ击穿。
为了实现剩余能量的有效泄放，目前常见的解决方法是将转子并联Ｃｒｏｗｂａｒ电路、直流母线并联斩波电路等［１ ２］。
１ 低电压穿越要求及控制流程１ １ 网压跌落要求风电场并网点电压在电压轮廓线及以上的区域内时，要求风电机组不间断并网运行；并网点电压在电压轮廓线以下时，风电机组可以从电网切出［３］。
在并网点电压跌至２０％额定电压时，风电场内的风电机组具有并网运行６２５ｍｓ的能力。
在发生跌落后２ｓ内，风电场并网点电压能够恢复到额定电压的９０％，风电场内的风电机组需一直并网运行，同时向电网发无功以帮助其恢复正常。
１ ２ 机组控制流程实现机组低电压穿越（ｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｒｉｄｅｔｈｒｏｕｇｈ，ＬＶＲＴ）主要包括以下模块：网侧变流器（ｌｉｎｅ ｓｉｄｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＬＳＣ）模块、机侧变流器（ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｓｉｄｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＧＳＣ）模块、网压测量模块和主控模块。
发电机故障引起的双馈风力发电机组低电压穿越研究
发电机故障引起的双馈风力发电机组低电压穿越研究随着我国电力事业的不断发展，电力运行范围越来越广，根据我国现行的国家标准，对于风电场内风力发电机组低电压穿越功能提出了明确的要求。
为确保电网稳定运行，结合我国电网实际运行情况，提出了发电机短路故障引起发电机组低电压穿越的检测方案，并在一定程度上优化了发电机组低电压穿越技术水平。
标签：风力发电机；低电压穿越；故障随着我国电力网络建设的日趋广泛，有很多原因会导致电网运行不稳定，其中，风力发电机组低电压穿越功能作为一个保证电力网络稳定运行的因素，对于电力网络的稳定运行有着一定的作用。
为保证电力网络稳定运行，当风力发电场的并网点一旦出现跌落，风机在其跌落范围内可以实现不脱网运行，需要在风机内部适当增加相关软件及硬件，以此来实现低电压穿越。
1 我国现行标准发电机组低电压穿越的具体要求我国现行的发电机低电压穿越的国家标准为GB/T19963-2011。
相对于国家电网现行的标准，国家标准在国家电网现行标准的基础上，增加了动态无功支撑能力要求。
对于发电总装机容量为1GW以上的风电场内的风电机组，在低电压穿越过程中变流器应具备以下动态无功支撑能力。
当电力系统发生三相短路故障引起电压跌落时，风电场并网点电压在额定电压的20%～90%范围内，通过无功电流支撑电压对变流器进行电压恢复；一旦电压出现跌落那一刻起，动态无功电流控制响应时间不应长于75ms，并能持续550ms。
2 发电机故障引起的双馈风力发电机组低电压穿越研究要想使风力机组低电压穿越得意实现，结合我国现阶段电力的发展水平，需要解决的问题首先是低电压的检查问题，并对低电压事件进行快速有效的检测。
这也是实现低电压穿越的首要条件。
当风力机组进入低电压穿越时，其主导控制系统是由变流器和主控系统这两个部件对组成，使得机组在没有出现故障时不处于脱网状态，并且在标准GB/T19963-2011的要求下实现低电压穿越。
2.1 发电机故障引起低电压穿越的原因在发电机出现故障时，会引起电压跌落，进而导致发电机定转子电流瞬时突变，定转子大电流不能及时得到抑制，就会引起发电机和变流器电流过大，导致发电机出现故障，进入无功模式，进而实现低电压穿越。
具有低电压穿越能力的风电接入电力系统继电保护的配合分析
具有低电压穿越能力的风电接入电力系统继电保护的配合分析近年来，随着社会和经济的不断发展，对我国电力系统供电质量的要求也逐渐提升。
风电机组的运行是影响电力系统的一个主要因素，大规模风电系统的并网运行也逐渐成为当前风电系统发展的主流趋势。
在风电系统运行的初期，其在电网中标所占的比例较小，因此对继电保护配合并没有太高的要求，如果电网发生故障，则可以通过切除风电机组的运行来接触故障。
随着风电系统规模的不断增加，继电保护的配置和整定计算对其影响也越来越大，因此必须要保证相关的继电保护配合，才能保证风电机组的稳定运行。
本文就主要针对具有低电压穿越能力的风电接入电力系统的继电保护配合的相关问题进行简单的分析。
标签：风电机组风电接入继电保护低电压穿越随着风电机组的规模的不断增大，其在电力系统中所占的比例也越来越大，在进行继电保护的配置计算时，必须要考虑到风电场的影响，才能保证结果的准确性。
在大规模风电机组的运行过程中，如果电网发生故障，通过传统的切除风电机组的方式可能会造成大面积停电，对整个电网的稳定性都会产生重要的影响。
因此，在电网中运行大规模风电系统时，必须要考虑到继电保护配合问题，同时也需要风电机组具备低电压穿越能力，才能实现与机电保护的有效配合，才能促进低电压穿越能力的发展，也能够降低电网运行的事故发生率。
一、低电压穿越能力与继电保护之间的关系为了促进风电场的广泛应用，同时保证电网的稳定运行，就必须要保证在电网发生故障时，能够将风电机组不会由于故障的存在而脱离电网，同时要能够实现对电网的持续电源。
为了满足低电压穿越的要求，需要在电网发生故障时，通过继电保护的有效配合，才能保证风电机组与电网的稳定性。
1.当风电场送出线路发生故障时，风电场内的电压会迅速的降低，甚至降到额定电压的20%，这时的风电机组在不同的设备终端会存在不同程度的残留电压，在这种情况下，为继电保护的保护动作提供了切断故障的时间。
普通的风电机组在送出电路方面一般都具有相应的保护措施，所以为了保证在电网发生故障时风电机组不会脱网，需要继电保护的配合。
风力发电机组低电压穿越能力浅议
Ｖｏ ８ Ｎ ｏ ． Ｌ＿ ４
２１ ０ ０年 ８月
Ａｕ ２ ０ ｇ． ０１
风力发电机组低电压穿越能力浅议
施 跃文 任 玉亭 张 宇琼
（ 国华能源投资有限公 司， 北京 ，０ ０ ７ １０ ０ ）
摘
要 ： 风 电机 组低 电压 穿越 （ＶＴ 能力 的 深度对 机 组造价 影 响很 大 ， 据 实际 系统 对风 电机 组进 ＬＲ ） 根
即解 列 ， 不 考虑 故 障 的持 续 时 间和严 重 程 度 ， 样 并 这 能 最 大 限度 保 障 风 电机 组 的安 全 。但 随 着 风力 发 电 机 容 量 、 电场 规 模越 来 越 大 ， 风 这种 自我保 护 解 列则
会 增 加整 个 系 统 的恢 复难 度 ， 至 加剧 故 障 ， 终 导 甚 最 致 系统 其他 机组 全部 解 列 。 针 对 上述 问题 ，世 界 各 国电力 系统 对风 电场 接 入 电 网时 的要 求越 来 越严 格 ， 括 低 电压 穿越 能力 、 包
行合 理 的 ＬＲ Ｖ Ｔ能力设 计 十分 必要 。文 章分析 了定速 异 步风机 、 同步 直驱 式风 机 和双 馈风 机 三种 重要
机 型在 电 网 电压跌 落时 的暂 态特 性 ， 并叙 述 了简 要 的 Ｌ Ｒ Ｖ Ｔ方 案 。
关键词 ： 风 力发 电 电压 跌 落 低 电压 穿越
低 电压穿 越 （ Ｖ Ｔ） 在 风机并 网点 电压 跌 落 的 ＬＲ 指
时候 风 机 能够 保 持并 网 ，甚至 向 电网提 供 一 定 的无 功 功 率 ， 持 电 网恢 复 电压 ， 到 电 网恢 复 正 常 ， 支 直 从
而“ 越” 穿 这个 低 电压 时 间。
风力发电机组低电压穿越技术探析
风力发电机组低电压穿越技术探析摘要：近年来，随着科技水平的不断提高，风力发电技术体系日益成熟，风电产业规模呈现出爆发式增长态势。
但在接入电网出现运行故障、电压异常波动时，将会对风电系统与风力发电机组的运行状态造成影响，可能出现风电机组脱网解列问题，对发电企业造成严重的损失。
因此，本文围绕风力发电机组低电压穿越技术的应用问题进行探讨，希望通过改善风电机组低电压穿越性能，解决这一问题。
关键词：风力发电机组；低电压穿越技术；应用一、风力发电机组低电压穿越技术概述1.技术原理风电机组低电压穿越技术是当风力发电系统所接入电网出现各类运行故障、电压跌落现象时，将会实时向所接入电网提供无功功率支撑，以此做到对电网正常运行状态的快速恢复，在短时间内将跌落的电压值调整至安全范围，避免风电机组出现局部或是大规模脱网现象。
根据低电压穿越技术要求可知，在电网电压异常波动时，如若实时电压值、故障发生时间处于风机跳闸区域时，将会对风电机组采取必要的脱网解列措施，避免风电机组受到外部因素影响出现损坏问题。
而在实时电压值、故障发生时间保持在曲线上方区域时，会持续向所接入电网提供无功功率，风电机组将保持并网运行状态。
2.技术标准现阶段，在应用低电压穿越技术时，为取得应有的技术作用，保障风电机组运行安全稳定，必须满足不脱网运行、具备无功支持以及有功恢复使用功能的技术应用标准，具体如下。
（1）不脱网运行。
在风电场运行过程中，如若实时并网点电压值稳定保持在相应电压轮廓线上方区域中，要求风电机组稳定保持为并网运行状态，禁止风电机组出现脱网解列现象。
在电网电压脱落后，风电机组将在一定时间内仍旧保持并网运行状态，提供无功功率补偿，将电网电压值快速提升至额定值。
如若电网电压值在一定时间没有得到有效恢复、处于电压轮廓线下方区域时，将风电机组从电网中切出。
（2）无功支持。
根据技术实际应用情况来看，在出现电网三相电压对称跌落、并网点电压小于额定值90%现象时，都将对所接入电网提供无功电流，起到控制电网稳定运行、快速恢复正常电压值的作用。
双馈风力发电机组低电压穿越技术分析
双馈风力发电机组低电压穿越技术分析摘要：近年来风力发电快速发展，大型风电场的并网运行已经成为风力发电发展的主流。
风电场的并网运行也给电网和风电机组的运行安全带来了新课题．风力发电的随机性和不稳定可能给电网安全平稳运行带来不利因素，反过来电网运行的波动也会给风电机组的安全带来危害。
为保证电力网络稳定运行，当风力发电场的并网点一旦出现跌落，风机在其跌落范围内可以实现不脱网运行，需要在风机内部适当增加相关软件及硬件，以此来实现低电压穿越。
关键词：双馈电机；低电压穿越故障；技术风力发电的迅速发展使得风电在电力系统中所占比例不断增加。
大规模的风电并网规范要求风电机组具有低电压穿越能力，在电网故障时保障电网运行安全。
拥有良好控制性能和经济性的双馈风力发电机作为目前风力发电的主流机型之一，在风电系统中有着很大的比重。
由于双馈机定子直接与电网相连接，且变流器容量小，对电网的扰动非常敏感，易脱网运行。
因此，有必要对双馈风力发电机组的低电压穿越技术进行研究。
一、低电压穿越的概念低电压穿越(LowVoltageRide-Through,LVRT),又叫低电压过渡,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,支持电网恢复电压,直到电网恢复正常,从而“穿越”这个低电压时间,可大大减少风电机组在故障时反复并网次数,减少对电网的冲击。
也就是说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。
LVRT的提出主要是基于有功功率平衡的考虑,它是电力系统功率平衡与频率稳定的需要,也是局部电网电压稳定及电压恢复的需要。
当前,双馈风力发电系统应对低电压穿越问题常见的有:(1)硬件方法:转子短路保护技术(Crowbar电路)。
增加硬件电路,例如Crowbar电路、动态电阻、网侧电压无功补偿装置等,其中Crowbar电路保护方案最为常见。
(2)软件方法:改进DFIG励磁控制策略。
目前双馈风电机组LVRT常采用的方案是:电网电压跌落较小时,通过改变DFIG的控制策略来实现发电机组的不间断运行;电网电压跌落较大时,采用增加额外硬件设备来抑制DFIG转子侧瞬间能量浪涌,保护变流器。
风力发电机组低电压穿越
摘要风力发电机因为电网故障引起网电压跌落到一定值以下并且保持625ms不脱离电网而继续维持运行，并仍能为系统提供有功功率以至少每秒10%额定功率的变化率恢复至故障前的能力称作是低电压穿越能力。
关键词低电压穿越技术；风电机组；并网目录1.低电压穿越技术 (1)2.低电压穿越特性及与保护动作时间关系 (2)3.实现低电压穿越需要风电场各种保护的配合 (3)3.1.风电机组保护 (3)3.1.1.对于电压越限所进行的保护 (3)3.1.2.对于频率越限所进行的保护 (3)3.1.3.对于电流所进行的保护 (3)3.2.风电机变流器保护 (3)3.3.箱变保护 (3)3.4.风电场内部电网保护 (4)3.5.集电线路的保护 (4)3.6.母线保护 (4)3.7.风电场中的主变保护 (4)3.8.高压母线保护 (4)3.9.继电保护 (4)4.风力发电场中的并网技术严格要求 (4)引言中国在颁布《在再生能源法》并且实施配套政策后，在2011年颁布国家标准GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》对低电压穿越技术的明确规定。
是目前主流的风电机组是双馈型和直驱型风电机组，因具有优异的无功和电压控制能力而得到广泛的应用，但由于变流器容量、低电压穿越期间的控制不同，具体情况有差异。
国内外对这项技术的研究工作都取得了巨大成果，并且对不同机组提出了多种方案。
风电场电气部分由一次部分和二次部分构成，一次主要包括风电机组、集电环节、升压变电站、厂用电；二次主要包括风电机组监控与保护、箱变监控与保护、变电站监控与保护、线路监控与保护。
风电场是由主变、箱变、无功补偿设备、集电线路等组成。
中国在2008年4月9日吉林大范围风电机组切机事故，故障位置从白城至开发变66KV线路（19km），发生两相短路（B-C）。
这事故说明即使风电场都具备低电压穿越技术，风电场也有低电压穿越失败的可能，风电场无功补偿装置如果没有具备快速电压调节能力，将会造成大量无功涌入电网。