[實用新型]一種適用于大型風力發電廠的電能質量監控裝置

有效

• 申請號: 201420098775.2
• 申請日: 2014-03-06
• 公開（公告）號: CN203747512U
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 張志剛;張文娟;馮婉;張瀟
• 申請（專利權）人: 長沙學院
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00;H02J3/38
• 代理公司: 湖南省國防科技工業局專利中心 43102
• 代理人: 李傳中

技術領域

本實用新型涉及一種電網實時監控系統,特別是一種適用于大型風力發電廠的電能質量監控裝置。

背景技術

“十一五”時期，我國陸續出臺了《可再生能源法》、《關于風電建設管理有關要求的通知》及《可再生能源中長期發展規劃》等一系列配套政策和實施細則，這些政策不僅為風電長遠發展提供了法律保證、政策支持，也明確提出了裝備先行、市場化的發展戰略。目前，我國甘肅酒泉、蒙東、蒙西、東北、河北、新疆、江蘇、山東等多個千萬千瓦風電基地正有序推進，蒙西和甘肅酒泉風電基地裝機均超過500萬千瓦，河北、吉林等多個地區裝機超過250萬千瓦。上海世博會期間，上海東海大橋10萬千瓦海上風電場并網發電，成為除歐洲以外世界上第一座海上風電場。隨后，總規模100萬千瓦的海上風電特許權項目也在江蘇啟動。2010年，風電發電量達到450億千瓦時，比上年增長63%。

風力發電的發展趨勢是：（1）風力發電投資成本降低，風力發電機組將越來越便宜和高效；（2）實現風力發電技術裝備國產化，推動我國風力發電機組產業的形成；（3）海上風力發電成為風力發電的新視點；（4）大型發電機組是風力發電必然的趨勢；（5）電網適應性要求提高，提出了風力發電具備有功/無功控制能力、低電壓穿越能力，以及能夠參與電網調度等技術要求。

風能產業正在經歷黃金發展期，隨著目前風力發電裝機容量爆發式的增長，相關領域的專家學者對風力發電技術展開研究，除開在風力發電設備研發、制造以及控制策略等方面有較為成熟的技術外，涉及到大型風力發電并網與配網交互影響方面的研究才剛剛起步。由于其一次能源為風能，具有間歇性、隨機性、波動性等特點，以及并網風電機組輸出功率的波動，這樣就容易造成電壓的波動和閃變。風電諧波問題較為突出，主要是5次、7次等高次特征諧波。對于風電機組而言，諧波電流的真正來源是風電機組中的電力電子元件。定速機組由于沒有電力電子設備，機組在連續運行中基本沒有諧波產生，當機組進行投入操作時，軟并網裝置還處于工作狀態，將有諧波電流產生，但由于投入過程較短，諧波注入可以忽略。變速風電機組采用了電力電子設備。雙饋式異步風電機組的發電機定子直接饋入電網，而發電機轉子通過經直流環節連接的兩個變流器饋入電網。永磁直驅同步風力發電機組所發電力則通過背靠背全功率變頻器直接饋入電網，該背靠背全功率變頻器由發電機側變流器、直流環節和電網變流器組成。不論哪種類型的變速風電機組，機組投入運行后變頻器都將始終處于工作狀態。因此變速風電機組的并網運行會引起諧波注入問題。當風電穿透率比較大時，大風速擾動也會對系統頻率產生較大影響。目前還沒有風力發電電能質量監控裝置對風力發電廠輸出電流以及并網點電壓的電能質量多個參數進行實時監控及記錄。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種適用于大型風力發電廠的電能質量監控裝置，對風力發電廠輸出電流以及并網點電壓的電能質量進行實時監控及記錄，為大型風力發電運行經驗的積累及電站電能質量治理裝置的研制提供依據。

為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是：一種適用于大型風力發電廠的電能質量監控裝置，包括三相電壓變送器、三相電流變送器，所述三相電壓變送器、三相電流變送器輸入端分別與風力發電廠的電壓互感器二次側、電流互感器二次側連接，所述三相電壓變送器、三相電流變送器輸出端均與模擬量采集卡連接，所述模擬量采集卡通過CPCI總線接入工業級計算機，所述CPCI總線與主控卡、CAN通信卡雙向連接。

作為優選方案，所述主控卡與顯示器連接；所述工業級計算機為研華MIC-3001/8，模擬量采集卡型號為研華MIC-3716，CAN通信卡型號為研華MIC-3680，主控卡型號為MIC-3323。

本實用新型的工作原理是：

本實用新型依托計算機技術及DAQ（數據采集）技術，通過工業級計算機實現數據的計算處理，CPCI模擬量采集卡實現數據模擬量的A/D轉換及采集；高精度變送器用于將電網電壓電流傳感器二次數據轉化為利于采集卡采集的標準數據；CAN通信卡用于與上級設備如主站監控設備的通信。在硬件設備的基礎上，依托DELPHI7.0開發環境，開發了監控軟件，軟件核心算法為FFT（快速傅里葉變換），將采集到的數據進行頻譜分析，得到各次諧波的含量。