风电场无功调节情况分析
风电场SVG跳闸原因分析——以三月山风电场为例
风电场 SVG 跳闸原因分析——以三月山风电场为例摘要：风电场的安全稳定运行离不开无功补偿装置的调节，使母线电压稳定在一个固定的范围。
随着越来越多的风电机组投入运行，系统电压的稳定也会随着风电场的扩容而受到影响。
其中电压波动的影响尤为明显。
为防止因系统电压不稳定而造成电场故障跳闸或是元件损坏，风电场在正常运行时都要将高压静止无功发生器 SVG一并投入运行，防止谐波的产生，稳定电场电压，以此来提高电能的质量。
本文从高压静止无功发生器 SVG 的原理切入，对三月山风电场历次SVG 跳闸进行原因分析，并对分析出的问题进行有针对性的改善点。
关键词：风电机组；高压静止无功发生器；跳闸原因引言由于系统电压的不稳定会给整个电网带来影响，因此要求风电场将高压静止无功发生器 SVG 必须投入运行，并以此来稳固电力系统电压，使电能质量保持在一个较好的水平位置。
早期使用的第一代并联补偿电容器，运行过程中只能提供固定无功功率补偿，易造成过补或欠补，不具备治理闪变及抑制电压波动的能力，不具备滤波能力，而且容易放大谐波使系统发生谐振的风险，因此第一代产品已退出市场运行；以晶闸管半控投切电容器为代表的第二代无功补偿装置也因不能提供连续无功功率，不具备滤波能力，不具备治理闪变及抑制电压波动的能力，在有软启动设备的现场使用受限，使系统产生谐振的风险，目前也已较少使用。
随着IGBT全控的时代出现，无功补偿装置在原设备的基础上进行了升级改造，出现了迄今为止性能最为优越的电能质量优化装置—高压静止无功发生器SVG。
本文对高压静止无功发生器SVG原理进行讲解，再结合三月山风电场现场实际因 SVG 故障跳闸造成全场失电的案例进行分析，提出SVG稳定运行所具备的条件及现有基础上的改善点。
1.SVG系统基本原理SVG 的原理是将SVG看做电压源型逆变器，将电压源型逆变器经过电抗器并联在电网上。
电压源型逆变器包含直流电容和逆变桥两个部分，其中逆变桥由可关断的半导体器件IGBT组成。
风电场AVC自动电压无功控制概述
风电场AVC自动电压无功控制概述摘要：随着风电场装机容量的增大，并网风电场及其接入地区电网的安全稳定运行日益受到关注，其中一个重要方面就是风电系统的电压和无功功率问题。
大规模风电并网会引起电网电压波动，尤其以接入点的电压波动最为突出。
显然，抑制风电场接入点电压波动需要建立风电场级的AVC（自动电压控制Automatic Voltage Control）系统，这对保障电能质量、提高输电效率、降低网损、实现系统稳定而经济运行、顺应社会发展、共创和谐社会有着长远的意义。
关键词：风电场；AVC；无功控制一、系统架构风电场无功电压控制系统的控制对象包括风电机组、无功补偿装置（SVC、SVG等）以及升压变电站主变压器分接头三部分。
风电场自动电压控制系统应能合理分配风电机组、无功补偿装置的无功出力均衡，保证风电场设备在安全稳定运行的前提下，实现动态的连续调节以控制并网点电压，满足电网电压的要求。
（一）AVC子站控制终端接收调度AVC主站系统的各种遥调指令，并可靠、准确执行，同时将子站相关信息上传到AVC调度主站。
AVC子站系统具有分析和计算功能，通过特定优化策略完成无功在受控源间的分配，达到调压的目的。
子站建立了完整可靠的安全约束条件，从而完成正确的动作。
（二）AVC子站控制终端可以实现对多个无功源的协调控制，同时AVC子站还可以进行进一步的优化，充分考虑设备电气特性、操作特性、设备寿命等因素，结合风电场和电网运行状态采取适合的措施快速响应调节要求。
（三）AVC子站系统控制终端与站内综合自动化系统、风电机组监控系统、无功补偿装置控制器、并联电容器等监控对象相连，完成信息采集和控制调节的功能。
二、风电场AVC控制目标、控制对象及控制模式（一）控制目标AVC子站以风电场高压侧母线电压或上网无功功率为控制目标。
（二）控制对象AVC子站依据调度AVC主站下发的高压母线电压，具备自动对风电场内各种无功设备进行无功电压协调控制的功能。
风电场无功补偿计算
风电场无功补偿计算摘要：电力系统的无功平衡和无功补偿是保证电压质量的基本条件之一，是保证系统安全稳定运行和经济运行的重要保障。
随着风力发电在电力能源中所占比例增大，大规模风电场并网运行后，其无功补偿对局部电网的调教作用将更加明显。
本文分析了影响风电场无功平衡的几个重要因素，虑影根据某风电场风机出力情况，计算风电场升压站的无功缺额，提出了无功配置建议。
关键词：风电场、无功补偿1、引言近年来我国风电产业取得了巨大进步，随着风电技术的日益成熟，风电已从过去的自发自用、独立运行的小型风力发电机发展成为多机联合并网运行的大型风力发电场。
然而，风能的随机性和不可控性决定了风电机组的出力具有波动性和间歇性的特点：且风机大多为异步发电机，其运行特性与同步机有本质的区别。
因此，大风电接入系统和远距离输送，往往存在无功平衡、电压稳定、输电通道允许的送电容量问题，有时会制约风电的发展【1、2】。
风机为异步机，需吸收无功来发出有功。
现大风机多为交流励磁双馈电机，采用恒功率因素控制模式的双馈电机能够提供一定动态无功支持，但其无功调节能力有限【3】。
交流励磁双馈电机变速恒频风力发电技术是目前最有前景的风力发电技术之一，已成为国内、外该领域研究的热点。
此方案最大的优点是减小了功率变换器的容量，降低了成本，且可以实现有功、无功的独立灵活控制。
但其核心技术掌握在国外制造商手中，出厂风机的功率因素固定，不易在运行中进行调整，现阶段风电场的功率因素调节一般都为机组停机后进行调节，因此有必要对风电场的无功补偿计算，以确定风电场的无功补偿配置。
2、无功配置容量计算风电场的无功容量平衡一般考虑有，风机的发出无功、电缆的充电功率、升压变的无功损耗、需向主网提供的无功功率。
1）风机的无功出力风力发电机在向系统送出有功的同时，一般也同时送出无功，由于风机类型的限制，功率因素不易在运行中进行调整，其中出厂功率因素一般整定在1，或者0.98。
若发出的功率，风机的无功出力为，其值为：当即功率因素为1时，;当即功率因素为0.98时，；2）电缆充电功率运行中的送电线路，即是无功电源又是无功负荷，由于电缆具有较小的电阻和较大的对地电容，因此在此仅考虑它作为无功电源的方面，电缆的单位公里充电功率和电缆型号及电压水平有关，其值在厂家资料中应可查得。
浅谈动态无功补偿装置(SVG)在风电场的应用
浅谈动态无功补偿装置(SVG)在风电场的应用摘要：随着风电场建设规模的增大，装机容量的大幅上升，其接入系统后对电网的影响也日益严重，而SVG动态无功补偿装置在满足无功功率、谐波治理，提高功率因数及电能质量，降低损耗，调整电压等方面起着重要作用。
关键词：风电场SVG；动态无功补偿装置风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的，导致并网功率因数不合格、电压波动和闪变等问题，对于大容量风电场接入系统时还存在稳定性问题，都需要动态无功补偿系统。
另一方面，系统电压的波动也会对风机的正常运行造成影响。
而且随着技术的发展和完善，SVG的优势越来越明显，在风电场的设计中，无功补偿装置也越来越多的采用了SVG技术。
一、风电场无功消耗分析风电场无功消耗主要有以下几个方面:1.风力发电机组的无功消耗,不同机型,不同的机组内无功配置,无功消耗也不同。
2.与风力发电机配套的箱式变压器的无功消耗，一般消耗无功的比例为箱变容量2%-4%，与箱变的短路阻抗有关。
3.风力发电机组配电线路的无功消耗,电缆线路还是架空线路也不同，-般而言:电缆产生无功，架空线路消耗无功。
4.风力发电场升压主变的无功消耗。
一般消耗无功比例为变压器容量的3%左右。
二、风电场对无功补偿的要求当前风电场成熟的设计运行模式是相对较小容量的单台风机由1台箱式变压器升压接至集电线路，多台并联连接后接至统一的35 kV母线上，一个中等规模的风电场需要数十台箱式变压器。
依据风能特性,风电场的有功是随机、动态变化的，因此风电场的无功需求也是随机、动态变化的。
风电场变化的无功将会将会给数量众多的风力发电机组、箱式变压器以及主变压器和长距离的输电线路等带来无功损耗。
为解诀并网风电带来的电压及谐波问题，就需要风电场有动态、宽幅可调的无功容量及消谐能力，以减少风力发电功率波动对电网电压的影响,提高系统的稳定性。
风电场的无功电源包括风力发电机组和风电场的无功补偿装置。
风电场有功与无功功率控制系统的智能运维与自动控制
风电场有功与无功功率控制系统的智能运维与自动控制随着能源需求的增长和环境保护意识的提升，可再生能源的发展逐渐成为全球关注的热点。
作为可再生能源的重要组成部分，风能逐渐成为一种受到广泛关注和应用的清洁能源技术。
风电场的建设和运营是一个复杂而严谨的过程，在风电场的运维过程中，提高风电场有功与无功功率控制系统的智能运维与自动控制水平至关重要。
风电场有功与无功功率控制系统的智能运维与自动控制是为了提高风电场的运行效率和可靠性，并确保风电机组稳定运行的关键技术之一。
它主要包括智能监测与诊断、智能运维管理和自动控制三个方面。
首先，智能监测与诊断是指通过传感器和监测装置对风电场进行实时监测和数据采集，通过数据分析和处理技术对风电机组的运行状态进行判断和诊断。
这些数据包括风速、电网电压、风机温度等运行参数，通过分析这些数据可以发现机组的故障和隐患。
利用智能监测与诊断技术，可以及时发现故障和隐患，为风电机组的维修和保养提供科学依据，避免故障发生。
其次，智能运维管理是指基于智能运维平台的运维管理系统，通过对风电场的运行数据进行分析和管理，实现风电机组的智能化运维管理。
这包括保养计划的制定、维修人员的调度、备件的管理和故障记录的管理等。
通过智能运维管理系统，可以提高运维工作的效率和准确性，降低人力和物力成本，提高风电机组的可靠性和可用性。
最后，自动控制是指利用先进的控制技术和智能化设备，实现风电场的自动化运行和控制。
自动控制系统可以根据风电机组的负荷需求和电网的情况，自动调整风机的转速和功率输出，实现风电机组的最佳运行状态。
此外，自动控制系统还可以通过对风电场的整体协调控制，实现风电场的无功补偿和功率限制控制，提高风电场对电网的稳定性和可靠性。
为了实现风电场有功与无功功率控制系统的智能运维与自动控制，需要依靠先进的技术手段和设备。
比如，利用大数据和人工智能技术，可以对风电机组的运行数据进行深入分析和预测，通过建立智能模型和算法，实现对风电机组的自动控制和仿真优化。
风电场无功补偿装置SVC与SVG比较分析
2无功补偿系统的分析
无功补偿方式可以分为动态补偿和静态补偿两种，静态补偿投切速度慢，不适合负载变化频繁的场合（风电场），容易产生欠补或者过补偿，造成电网电压波动，损坏用电设备；并且投切设备寿命短，噪声大，维护量大，影响电容器使用寿命等缺点。而动态补偿具备治理谐波的功能，本文主要针对风电场来讨论动态无功补偿。
4无功补偿设备
4.1并联电抗器/电容器并联电抗器/电容器是无功和电压调节最基本的方法。将电抗器/电容器连接成若干组，根据风电场出力水平与电网节点电压变化规律确定每组容量，分组投切，实现无功功率的不连续调节，以保持电网关键点电压处于适当范围为控制目标。由于属于比较落后的产品，因此这里不做后续比较。
4.2静止无功补偿器（SVCSTATICVARCOMPENSATOR）SVC由静止电容器与电抗器并联组成，电容器可以发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）的无功功率。类型有：（1）晶闸管控制电抗器（TCR）（2）晶闸管投切电容器（TSC）（3）晶闸管投切电抗器（TSR）（4）晶闸管控制高阻抗变压器（TCT）（5）磁控电抗器（MCR）（6）抱和电抗器（SR）。其中TCR型可分相控制，具有较好的抑制不对称负荷的能力，应用最为广泛，是SVC主要类型之一。
4.3静止无功发生器（STATICVARGENERATOR，SVG也称STATCOM）SVG是一种更先进的无功补偿装置，使用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）兼有金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的高输入阻抗和电力双极型晶体管（GTR）的低导通压降两方面的优点。SVG分为电压型和电流型两种类型，直流侧分别采用电容和电感作为储能元件，其中电压型桥式电路应用较广泛。SVG具有比SVC更快的响应速度，更宽的运行范围，电压较低时仍可以向电网注入较大的无功电流。SVG是目前发电厂电气系统中应用最为广泛的无功补偿装置。
风电场并网性能评估的实验设计与执行
风电场并网性能评估的实验设计与执行随着全球对清洁能源的需求不断增加，风电作为一种环保的可再生能源迅速得到了发展。
风电场并网是风电技术中一个非常重要的环节，它直接影响着风电的发电效率和运行稳定性。
因此，对于风电场并网性能的评估至关重要。
本文将从实验设计与执行方面进行探讨。
一、实验目的本次实验的目的是对风电场并网性能进行评估。
主要包括以下几个方面：1. 评估风电场的电压调节性能2. 评估风电场的频率调节性能3. 评估风电场的电流调节性能4. 评估风电场的无功功率调节性能二、实验器材与布置1. 实验器材本实验需要的器材包括两台风电发电机、一台交流电源、电能表、三相电压表、三相电流表、功率因数表、数字示波器等。
2. 布置方式两台风机都需接上电容器并相互并联，与配电网并联。
交流电源通过接触器开关闭合对电容器进行充放电，控制风机的转速。
三、实验内容与步骤1. 电压调节性能评估a. 风机直接通过电容器向配电网提供有功功率，系统中增加负荷，设定有功功率目标值，并测量风机终端电压及变压器绕组侧电压。
b. 测量电容器电压，计算出各种负荷下的电容器容量。
c. 设定出力功率在220kW到440kW之间，记录每50kW的风能，以70%和50%为限值计算风电场终端电压波动，得出电压调节评估指标。
2. 频率调节性能评估a. 风机直接通过电容器向配电网提供有功功率，设定风机的有功功率运行目标值，并根据需要添加电阻负荷并进行测量。
b. 记录风电场变压器侧电压和电容器电压信号，并进行频率分析。
c. 每隔2kW记录一次风能，放电电容器，测量电容器电压，记录调节响应时间，为频率调节的评估指标。
3. 电流调节性能评估a. 风机直接通过电容器向配电网提供有功功率，设定风机的有功功率运行目标值，并切换到功率因数调节模式下进行测量。
b. 电容器电压，变压器两侧电压，风电场功率因数和电容器电流等数值参数进行记录。
c. 当有功功率在变值时，记录电容器电流，以此计算风电场的电流调节性能评估指标。
风电场无功补偿方案分析
风电场无功补偿方案分析冯巨龙;高智鹏【摘要】随着科技的发展，人类利用风能的规模在不断扩大，但是，风能的利用仍然存在一些问题。
间歇性和随机性是风能的两个显著特点，这样就会导致风电场发电随着风速的大小而变化，其有功功率也会随着风速产生变化，使电压不能够恒定。
对于风电场并网运行的电能质量问题，可以通过无功功率补偿的方式来解决。
本文对四种无功功率补偿方式在工作原理、响应速度、调节特性和经济性等方面进行了分析对比，得出风电场无功功率补偿的最佳方式。
【期刊名称】《数字传媒研究》【年(卷),期】2016(033)006【总页数】5页(P61-65)【关键词】风电场;动态无功补偿;静止无功补偿器;静止同步补偿器【作者】冯巨龙;高智鹏【作者单位】内蒙古新闻出版广电局配电中心,内蒙古呼和浩特010050【正文语种】中文【中图分类】TM614风能（wind energy）是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量，与生物能、水能相同，都是可再生能源。
空气流具有的动能称风能。
空气流速越高，动能越大。
人们可以用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机，以产生电力，方法是透过传动轴，将转子（由以空气动力推动的扇叶组成）的旋转动力传送至发电机。
全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。
当今世界，能源危机和电力紧缺已成为各国所共同面临的问题。
据全球风能协会公布的数据，2013年全球风电装机新增35467MW，截止到2013年底，全球风电累计装机达到318137MW。
其中，中国仍然是2013年全球年度和累计风电装机的第一名，2013年装机占世界总装机数的45.6%，较上年新增 16100MW，达到了91424MW。
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风电场无功调节情况分析
李汉梁风电场装备的风电机组为国产东方电气集团生产的双馈异步感应电机，单机容量为1.5MW，风机技术指标明
确功率因数可在-0.95~0.95间运行。共装132台风机，装机容量为200MW。单台风机功率因数和无功定值可在风机就地
控制器内设定，也可以在集控的全场风机监控系统中设定，此功能目前被风机厂商屏蔽。单台风机无功发生极限也实时
计算，但是计算结果在风机就地控制器中未显示也未送出到集控监控系统中。主接线形式为：每11台风机出口经35kV
箱变接入35kV汇流线，共12回35kV汇流线，送到220kV汇流站，在220kV汇流站的35kV母线侧装设SVC动态无功补
偿设备。
无功补偿设备SVC两套均为荣信公司的TCR，每套容量为25MVar，分为一组固定容量电容器组和一组感性及容性并
联结构，TCR运行方式为以电压为目标，维持电压在电压限制范围的中间水平。从现场SVC性能试验结果来看，在SVC
投入情况下，线路电流大，造成场内功率损耗很大。
李汉梁风电场风机控制系统为成都阜特公司为东方电气配套，升压站监控系统为南瑞设备。SVC一次设备的电容器
组和电抗投退可在升压站监控系统中软操实现。根据调度和风场要求，目前风机功率因数设定为-0.98~0.98运行。
下图1—图4为汇流线C上1号、2号、8号、10号风机在2011年4月1日15时至4月1日18时的无功曲线图。
从图中可看出，风机实时无功在AVC的调控下进行实时调整。15:00:00至15:45:00期间风机运行在滞相，结合图9数
据查询，各风机向电网送出无功在+70Kvar左右浮动，在15:45:00后各风机逐步调整，在15:50:00后运行在进相，此
时从电网吸收无功，结合图9数据查询，风机无功在-50 Kvar左右浮动。在16:07:30秒时，各风机再次迅速调整，几
十秒后全部运行在滞相，并且随着风机负荷的增加及AVC对无功功率的调整，风机所发无功进一步增加，峰值在+210Kvar
左右。此外根据图9中个风机有功无功数据计算，风机的功率因数也满足-0.98~0.98间。
图5为场内SVC在4月1日15时至4月2日15时，24小时内无功曲线图，从图中可看图，SVC在24小时内调整量
很大，峰值和谷值最大差值可达30Mvar，在4月2日凌晨6时15分左右AVC退出运行后，SVC无功保持在5Mvar左右基
本不做调整，同时根据图6全场风机总无功及图7全场总无功可看出，在AVC退出情况下风机所发总无功维持在0Mvar，
风机无功不做调整，而全场无功出力也恒定在4Mvar，而结合图10，在4月2日6时36分起，调度主站AVC指令不断下
升压指令，但AVC此时退出，全场无功不做调整，主编高压侧无功也恒定在3.6Mvar,电压已不能满足调度要求，从图8
母线电压曲线也能看出在4月2日凌晨6时15分后，实时电压与调度主站要求的目标电压已脱离，风场已不能满足调度
主站的电压要求。
从以上分析可看出风机的无功可以在AVC的调控下在一定的限制范围内调整，在AVC的调控下，风机、SVC的无功
出力发挥出了最大效应，响应调度中心对电压的要求。目前在探索阶段风机的最大效应还没能发挥，若是功率因数设定
在-0.95~0.95运行，风机对全场无功调控将起到更大作用。
1.汇流线C01号风机无功曲线
2.汇流线C03号风机无功曲线
3.汇流线C08号风机无功曲线
4.汇流线C10号风机无功曲线
5.SVC无功曲线
6.全场风机总无功曲线
7.全场总有功、无功曲线图
8.母线电压曲线
9.汇流线C01—C11风机有功、无功数据
10.风场电压指令