风力发电中电能质量监测系统

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1、产品与技术·供配用电糙瑟魏节麟鬻鞫移巷『电能质量J风力发电中的电能质量监测系统文／合肥工业大学电气及其自动化工程学院汪永智张兴文／合肥阳光电源有限责任公司余勇吴玉杨随着能源危机越演越烈，全球环境的恶化，可样数据，减少变流器中光纤的使用，降低生产的再生能源的发展受到了极大的重视。在可再生能源成本。的发展中，相对于太阳能、海洋能及生物质能等可再生能源，风能是最经济和最有发展前途的。近几风电场中的电能质量分析年，我国风力发电处于一个快速发展期，风力发电由于当下主要的大功率风电场的运行都是并的电能质量受到日益关注。风电场的电能质量必须入电网的，所以风电场的电能质量必须

2、要满足电要满足电力系统的电能质量要求，电能质量监测技力系统的电能质量要求，而衡量电能质量的主要术已成为风电场的研究热点。随着数字信号处理的指标通常为电压谐波、三相电压不平衡度和频率发展，应用DsP芯片开发电能质量监测系统已成为偏差等。电能质量监测装置研究的发展趋势。用于风电场电1．风电场中的电压谐波能质量监测的方法多种多样，其中分布式系统Pc机向公用电网注入谐波电流或在公用电网上产生+工控机的结构凤靡一时，工控机(下位机)处理实谐波电压的电气设备，称为谐波源。谐波源使得实时任务，PC机(上位机)用于和用户交互，没有达到际电网电压的波形偏离正弦波，用谐波表征。由

3、于网络化的程度，而且这种分布式系统加大了设备的风力发电用的发电机三相绕组很难做到绝对对称，成本，不适于作为永久性在线监测设备大量安装于所以会产生一些谐波，但相对来说是很小的。电力风力场。系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变，嵌入式微处理器具有体积小，重量轻，成本低相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的及可靠性高等优点，同时，在该领域技术成熟，产有功功率与无功功率，从而降低电网电压，减少电品类型多，选择空间大，满足各种性能需求的处理网的容量。器比较容易获得。利用加FFr将采样信号中的各次谐波分量变换本文在对电能质量监测系统进行设计的同时，到频域中，

4、计算出信号各次谐波的幅值和相角，可改变了电能质量监测系统在传统网络结构中的地以计算出电能质量中谐波的相关指标位，将电能质量监测仪作为网络中独立的节点，实HRu()×l0O％现电能质量网络监测系统有直接上网传输数据的HR‘，，l×10o％功能，从而可更加方便地对电能质量数据进行分r————一析和处理。THD=V／￡∑=2／￡，1×l00％此外，本文设计的电能质量监测系统还可以r—=——一为风力发电中大功率的变流器提供电压、电流采THDI=／I∑‘#，J。l×10o％60I电气时代·2009年第2期供配用电·产品与技术懿驺嚣最瞧鹣移‰巷式中u．——基波电压方均根值

5、，理器进行设计的嵌入式风电场电能质量监测系统，，．——基波电流方均根值；主要实现了对风电场运行过程中各电能质量指标的——七次谐波电压方均根值；实时监测，包括电压有效值、电流有效值、有功功L——七次谐波电流方均根值；率、无功功率、功率因数、频率偏差、三相不平衡HRu——七次谐波电压含有率；度及谐波分析，并对外提供cAN总线接口和scI串H】。——七次谐波电流含有率；行通信接口。THD——电压总谐波畸变率；1．硬件结构。．THD——电流总谐波畸变率。硬件结构如图l所示。2．风电场中的三相电压不平衡电压的不平衡有两个原因：一是配电网络的三l藤⋯⋯l信采样信号TMS3

6、20相号LF2812阻抗，二是所带负载的不平衡。由于风电场与配电电调压理网络无关，所以配电网络的阻抗影响不存在。再电电电能质量指者，所有的风电场都是并入电网的，三相系统并没流三相电酾路标参数计算有带单相不平衡负载，所以风电场中的三相不平f衡影响不大。图1一般用不平衡度来描述三相电压不平衡的程(1)数据采集系统度，用电压或者电流的负序分量与正序分量的方均1MS320F2812自身带有2×8通道12位、80ns根值百分比来表示。的ADc转换模块，它的快速转换运行在25MHz，在有零序分量的三相系统中，采用对称分量法12．5MIPs；在单一时间段内最大能提供16个自

7、动分别求出负序分量、正序分量及零序分量。转换。3．风电场中的频率1)风力发电机并网的电网电压为690V，选用线风力发电中使用的发电机，主要有同步直驱的性度比较好的u丑公司闭环霍尔电压传感器Ll00，变速恒频发电机和异步双馈恒速恒频发电机。前一采样得到的是一个模拟信号，经过信号调理电路的处种由于使用的是同步发电机，对电网的频率影响比理，对电压、电流信号进行了滤波处理，并通过保护较小，风能利用率高，但是成本较高，造价昂贵。后限幅电路使得输入信号控制在0～3-3V，如图2所示，一种由于结构简单，造价低，过载能力强，是现在满足1MS320F2812的AD采样单元的要求

8、。风力发电中的主流产品，市场占有率很高