6 风电场实现低电压穿越技术改造方案

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1、新能源第44卷第6期中国电力Vol．44，No．62011年6月中国电力ELECTRICPOWERJun第.204141卷(风电并网专栏)风电场实现低电压穿越技术改造方案李明东（甘肃电力科学研究院，甘肃兰州730050）摘要：我国风电设备制造业刚刚起步，风电机组普遍不具备低电压穿越（LVRT）能力，对风电机组进行改造所需的成本昂贵，因此考虑对风电场进行技术改造。分析并综述了国内外实现风电场LVRT技术改造的主要方案，现阶段并联动态无功补偿装置和串联动态电压调节器比较可行，未来储能装置由于其具备有功无功调节的多种功能，将会广泛地应用于风电场提高低电压穿越能力。关键词：风电场；低电压

2、穿越；技术改造；无功补偿中图分类号：TM315文献标志码：A文章编号：1004-9649（2011）06-0048-04低电压穿越能力：（1）故障期间快速发出注入无功电0引言流支撑并网点电压，以降低风电机组出口处的电压跌落幅度；（2）将目前风机变频器很难处理的单相不低电压穿越（LVRT）指在风电场并网点电压跌平衡跌落转化为较易处理的三相平衡跌落。SVC和落到一定程度时，风电场风机能够保持并网，直到并STATCOM能够不同程度地提高风电场的暂态稳定网点电压恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间区裕度［6-7］。域［1］。低电压穿越是近年来各国电网对风电场提出应用于风电场的SVC通常是

3、晶闸管控制电抗的技术要求，各国风电并网技术规定中低电压穿越器型（TCR，ThyristorControlledReactor），其控制可以的对象是风电场。看作一个PI控制器，通过控制SVC中晶闸管的触提高风电场的低电压穿越能力有2种途径：一发角度，调节并网点并联阻抗的大小，实现在零到满是使风机本身具备满足并网技术规定的低电压穿越发的范围内调节并网点无功电流。简单的SVC控制能力［2］；二是在风电场加装附属设备，使并网点电压如图1所示［8］。的大幅跌落转变为风机端电压的小幅跌落，从而顺利渡过低电压区域。以前的并网规则不需要风电场具有低电压穿越能力，因此以前安装的风电机组不具备低电压

4、穿越能力，要适应目前的并网规则，则必须对风电场进行改造。目前风电场低电压穿越技术改造有几种方案可供选择：（1）在升压站并联动态无功补偿设备；（2）在升压站串联动态电压调节器（DVR，DynamicVoltageRegulator）；（3）在升压站安装可控串补（TCSC）；（4）在升压站安装串联制动电阻（SDBR）；（5）安装快速储能装置。图1SVC控制1并联动态无功补偿装置Fig.1SVCcontrolschemeSTATCOM的控制策略是基于矢量控制原理，动态无功补偿装置主要指静止无功补偿器其优势是实现直流电压和无功电流的解耦控制。控（SVC）、静止同步补偿器（STATCOM）

5、等响应快速的制器的内环是一个电流调节器，通过PI控制器使无功补偿设备。快速动态无功补偿装置通过在故障STATCOM的d轴和q轴电流无静差地跟随来自外期间注入可控的无功电流［3-5］，在两方面提高风电场环电压调节器的输出；控制器的外环是电压调节环，收稿日期：2011-03-09作者简介：李明东（1967—），男，湖北襄樊人，硕士，高级工程师，从事电力系统稳定控制研究。E-mail:limd@gs.sgcc.com.cn48新能源第6期李明东：风电场实现低电压穿越技术改造方案(风电并网专栏)它反馈STATCOM接入点和直流母线的电压，与电开关2闭合、静止开关3闭合，此时WINDFAC

6、T誖压参考值比较，进行有差的比例控制或无差的PI控处于旁路状态不进行电压调节；（2）暂态运行———在制。发生故障后STATCOM能够动态提供无功支持，低电压跌落期间，静止开关3断开，此时WIND-可提高故障极限切除时间，使风电场电压在较短时FACT誖处于工作状态进行电压调节；（3）维护状间内完全恢复［9-11］。态———开关1闭合、开关2和静止开关3断开，此时STATCOM相比SVC有2个优势：一是补偿的可以进行设备维护。无功电流不依赖并网点的电压等级，不受电压跌落为验证WINDFACT誖是否有效，对其进行异步的影响；二是动作速度快，相同条件下能够承受更长风机和双馈异步风机的现场

7、测试，连接到双馈异步的暂态过程。因此，STATCOM能够取得更大的稳定发电机的测试结果表明，它们不仅有利于风电场的裕度，具有更好的效果［8，12］。电压重建，而且有利于转子侧和电网侧变流器交流有的研究在SVC或STATCOM基础上引入桨电流的快速恢复，以及变流器直流环节的稳定；此外距角控制，作为电网故障方式下风电场的控制手WINDFACT誖还能显著降低缩短风机齿轮箱寿命的段［13-14］。在SVC或STATCOM帮助风电机组在故障扭矩应力，增加风电机组寿命。过程结束后重建机端电压