[發(fā)明專利]一種改善風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的方法、裝置及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103311956A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金涌濤;陳柏超;黃鉑;張晨萌;袁傲;熊信恒;袁佳歆;余紹峰;張建平;趙啟承;胡葉舟
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;浙江省電力公司電力科學(xué)研究院;武漢大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/18
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種改善風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，新興市場的風(fēng)電發(fā)展迅速，在國家政策支持和能源供應(yīng)緊張的背景下，各國的風(fēng)電特別是風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)也迅速崛起，已成為全球風(fēng)電最為活躍的場所。風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，也越來越受到世界各國的重視。但是風(fēng)力具有波動性和不確定性的特性，這些特性對風(fēng)電發(fā)電機(jī)的運(yùn)行會產(chǎn)生不利的影響，例如：影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的有功功率，風(fēng)力的波動引發(fā)的無功功率的波動會改變風(fēng)電機(jī)子的無功波動和機(jī)端電壓波動，另外，風(fēng)電機(jī)組在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，風(fēng)電機(jī)組的無功需求會對并網(wǎng)點(diǎn)電壓產(chǎn)生不利影響。

為了消除上述不利影響，現(xiàn)有技術(shù)中無功容量的動態(tài)補(bǔ)償通過靜止無功補(bǔ)償器來實(shí)現(xiàn)，即由可變電抗器實(shí)現(xiàn)，請參閱附圖1，為傳統(tǒng)靜止無功補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)圖，該設(shè)備依靠晶閘管控制投切電抗器來實(shí)現(xiàn)無功容量的連續(xù)可變調(diào)節(jié)，但是由于可變電抗器中的開關(guān)元件與電抗器是串聯(lián)關(guān)系接入電路，電流值較大，因此對電力電子元件的通流能力要求較高，增加了制造成本，并且有功損耗較大；另外，對于晶閘管來說，其極易損壞，維護(hù)壓力大，同時(shí)，由于開關(guān)元件通過延時(shí)觸發(fā)角來改變流經(jīng)電抗器的有效電流的大小，因此電流波形有較高的諧波含量，響應(yīng)速度也較慢。

因此，提供一種改善風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的方法、裝置及系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、動態(tài)、準(zhǔn)確、平滑的滿足風(fēng)電機(jī)組的無功需求，以減少對并網(wǎng)點(diǎn)電壓波動的影響，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種改善風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的方法、裝置及系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中由于可變電抗器中的開關(guān)元件與電抗器是串聯(lián)關(guān)系接入電路，電流值較大，因此對電力電子元件的通流能力要求較高，增加了制造成本，并且有功損耗較大的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種改善風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的方法，采用磁控電抗器配合固定電容器構(gòu)成的無功調(diào)節(jié)裝置，該方法包括：

所述磁控電抗器控制電抗值的大小，所述磁控電抗器的自感值的表達(dá)式為：所述N為電抗器繞組的匝數(shù)，μ為鐵磁材料的磁導(dǎo)率，A為鐵芯截面積，l為鐵芯的平均磁路長度；

當(dāng)所述鐵芯截面積與所述繞組的匝數(shù)一定時(shí)，通過改變所述鐵芯的磁導(dǎo)率來改變所述自感值；

通過改變所述鐵芯磁飽和程度來改變所述磁導(dǎo)率對所述自感值進(jìn)行調(diào)整。

優(yōu)選的，所述改變所述磁導(dǎo)率為改變所述鐵芯的直流勵(lì)磁電流的大小。

優(yōu)選的，所述磁導(dǎo)率μ=B/H，其中，磁導(dǎo)率μ的改變是通過在交變的磁密B=B_msin(ωt)上增加一個(gè)直流分量B₀來實(shí)現(xiàn)的，通過調(diào)節(jié)B₀的大小，就能調(diào)節(jié)鐵芯的等值磁導(dǎo)率。

其中，所述鐵芯的結(jié)構(gòu)為多級式鐵芯結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還公開了一種改善風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的裝置，該裝置基于磁控電抗器與固定電容器配合構(gòu)成的靜止無功補(bǔ)償器，通過調(diào)節(jié)所述磁控電抗器的電抗值大小，即可改變其容量，通過與固定電容器的配合，即可實(shí)現(xiàn)對感性或容性無功的補(bǔ)充。

其中，所述磁控電抗器的補(bǔ)償容量為Q_l=V₁²/X_l，所述固定電容器的補(bǔ)償容量為Q_c=V₁²/X_c。

優(yōu)選的，該裝置還包括：設(shè)置在風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)中的電壓互感器和電流互感器，測量所述風(fēng)電機(jī)組在并網(wǎng)時(shí)的機(jī)端電壓；

將監(jiān)測的系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓和流過電流通過PLC及其擴(kuò)張模塊的計(jì)算獲得所需補(bǔ)償?shù)娜萘俊?!-- SIPO -->

本發(fā)明還公開了一種改善風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的系統(tǒng)，包括設(shè)置于公共母線端的上述所述的改善風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的裝置、設(shè)置于所述公共母線端的電流互感器及設(shè)置于并網(wǎng)點(diǎn)端的電壓互感器。

經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開了一種改善風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的方法、裝置及系統(tǒng)，該方法采用磁控電抗器配合固定電容器構(gòu)成的無功調(diào)節(jié)裝置，通過調(diào)節(jié)磁控電抗器的電抗值大小，即可改變其容量，即：發(fā)出容性無功，吸收感性無功；通過與固定電容器的配合，即：發(fā)出感性無功，吸收容性無功，實(shí)現(xiàn)對感性或者容性無功的補(bǔ)償，同時(shí)，也可在低電壓穿越時(shí)大量發(fā)出感性無功以增強(qiáng)機(jī)組的穿越能力。