关于风电场低电压穿越问题

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时间:2018-11-20

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1、关于风电场低电压穿越问题主讲:贾护民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。一、风电场低电压穿越要求1、基本要求2、不同故障类型的考核要求3、有功恢复4、动态无功支撑低电压穿越网英文:Lowvoltageridethrough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

2、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

3、证实在这方面拥有出色的性能。1、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。2、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

4、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。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。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

5、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。3、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。4、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

6、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;Vt=V/Vn,其中V为机组出口电压实际值,Vn为机组的额定电压,K≥2。二、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

7、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。三、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(americanwindenergyassociation)[美国风能协会]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,

8、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

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