基于LabVlEW的风电场电压波动与闪变监测.pdf

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1、第8期总第218期农业科技与装备No．8TOtalNO．2182012年8月culturalScience&Technolow~andEAue．2012基于LabVlEW的风电场电压波动与闪变监测李海朋(九台市农电有限公司，吉林九台130500)摘要：针对目前广泛使用的检测算法在低频段精度较差的情况，采用抵消基波方法对电压波动与闪变进行检测，并通过仿真分析证明其在低频段具有优势。结合相关的硬件、算法，以LabVIEW为平台，研究开发风电场电压波动与闪变监测系统，给出系统主要功能模块的设计流程。关键词：风电场；LabVIEW；电压波动；闪变中Itt：ft"类号：TM

2、614；TM711文献标识码：A文章编号：1674—1161(2012)08—0058—03随着风电场装机容量的不断增加，风力发电对接越广泛，许多高校和科研院所都成立了专门的虚拟仪入电网的电能质量的影响不容忽视．严重时会对局部器实验室。及整个电网安全稳定性造成危害【-2]。因此，有必要开3电压波动与闪变监测系统设计发风电场电能质量综合监测系统。对现有风电场的电3．1硬件设计能质量进行检测、分析，为风电场治理、改善电能质量风电场电压波动与闪变监测系统由互感器(传感提供依据，从而促进风电与电网的和谐发展。器)、信号调理模块、数据采集卡和计算机构成(如图1风电场引起的电

3、压波动与闪变1所示)。风力发电引起电压波动和闪变的根本原因是并数据采集卡网风电机组输出功率波动。由于风速变化会引起有功、无功变化，因此风况对并网风电机组引起的电压多放采Pc路大样D计波动和闪变影响最大，尤其是平均风速和湍流强度。开器保转算在风电机组启动、停止及发电机切换过程中，也会产关持换机器器生电压波动和闪变。典型的切换操作包括风电机组启动和停止。这些切换操作引起功率波动，并进一步图1虚拟仪器硬件组成引起风电机组端点及其他相邻节点的电压波动和闪Figure1Virtualinstrumenthardwarecomponents变[31。除了风电机组运行过程中的一

4、些特性外，风电电压、电流互感器将现场一次侧电压、电流信号机组自身的结构也是造成电压波动和闪变的一个重要原因。转换为100V电压和5A范围内电流，并送人信号调理模块：信号调理模块将电压和电流信号转换为适合2虚拟仪器在电力系统中的应用采集卡采样的电压信号(一5～+5V)，并对信号进行低虚拟仪器作为21世纪的仪器，具有编程灵活、可通滤波。以消除频谱分析时高频信号可能引起的频率自定义、数据处理和分析功能强大、开发周期短等优混叠现象。数据采集卡直接插入PC计算机扩展槽，点。在电力系统测量、控制方面有广阔的应用前景[5-6]。在微机控制下对调理模块上的多路信号进行采样。虚拟仪

5、器在电力系统中应用最多的领域是测量，其不3．2算法及软件设计仅可以完全代替传统仪器，而且有许多传统仪器不具系统软件框图如图2所示。备的功能。进行一些非标准或超常规的测量、测试时，由系统主菜单进入电能质量指标的检测子程序应用虚拟仪器技术具有明显的优势翻。虚拟仪器软件后，子程序采用合适的算法，对经传感器、信号调理箱在电力系统仿真和电力系统专业教学中的应用越来及数据采集卡转化的数据形式的电压、电流信号进行运算、分析，并以波形、数据等形式显示出来。同时．还收稿日期：2012—06—27可以进行采样设置、数据保存等操作。作者简介：李海朋(1982一)，男，助理工程师，从事供

6、电管理方电压波动和闪变是风电场的主要电能质量问题面的工作。2012年第8期·李海朋：基于LabVIEW的风电场电压波动与闪变监测59滤波器在滤除直流量的同时，也过滤高频分量，对算法产生干扰。即使单一频率的调幅波经平方检测后，也存在倍频分量，且载波个数越多、无法滤除的干扰项越多。抵消基波分量方法的检测程序如图4所示。I输入信号I检测出信号中载波的频率、幅I值、相角，并发出反向信号l图2电压波动、闪变检测系统软件结构图Figure2Softwarestructureofvoltagefluctuationandflickerdetectionsystem之一。风电场电

7、压波动闪变的主要频段为3p(P为叶●l35Hz低通和加权滤波器1片的旋转频率)或3p的整数倍。这种3p频率一般较低，范围通常为l～3Hz。要对电压波动与闪变进行有平方、一阶低通滤波器效检测，首先要准确提取波动信号。通常将波动电压i破的统计评定看成以工频额定电压为载波、电压幅值受频率范围0．O5～35Hz的电压波动分量调制的调幅波。图4抵消基波法原理图Figure4Arithmeticbycounteractingthefundamental目前．检测电压波动与闪变主要应用IEC闪变wave原理(见图3)，其采用平方后滤波的方法，有效测试频段在8．5Hz左右，但其高

8、通滤波器截