[實用新型]避免風電場發生高次諧波諧振的裝置

有效

• 申請號: 201420564006.7
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN204131129U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 楊帆;楊靖;許國東;應有
• 申請（專利權）人: 浙江運達風電股份有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/38
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

技術領域

本實用新型涉及風電場技術領域，尤其是一種避免風電場發生高次諧波諧振的裝置。

背景技術

隨著風電場容量越來越大，對系統的影響也越來越明顯，所產生的諧波問題是電力系統較為關注的電能質量問題。在電力電子裝置普及以前，變壓器是主要的諧波源。隨著電力電子技術的迅速發展，風力發電機組由于采用了大量的電力電子元件，會產生一定的諧波。風電場設計過程中的諧波污染問題已經成為一個重要課題，必須控制風電場接入電網的諧波污染要求范圍內，避免對電力系統安全、穩定、經濟運行構成潛在威脅。

現有風電場設計時，只考慮避免風電場低次諧波諧振，而對于高次諧波沒有充分考慮或者難以考慮。風電場系統發生諧振時諧波電流和電壓放大引起的過電壓往往超過了設備的安全范圍，對風場設備穩定和安全運行造成巨大影響。近幾年，多處風電場發生高次諧波諧振，帶來了嚴重電網危害以及經濟損失,引起風電場業主、電網公司及風電機組整機廠家共同關注，成為一個亟待解決的難題。

從諧振發生的機理分析，諧振分為并聯諧振和串聯諧振。在風電系統中，感性元件和容性元件同時存在，當電路滿足一定條件時，就會發生并聯諧振或串聯諧振。當并聯諧振發生時，電路的總電流最小，而支路電流往往大于電路中的總電流，表現為電流諧振，最大諧振電壓出現在參與并聯諧振的變壓器中壓側。當串聯諧振發生時，在電感和電容上可能產生比電源電壓大很多倍的高電壓，即表現為電壓諧振，最大諧振電流出現在風電場并網點處。諧振響應特性受系統諧波響應特性與諧波源的共同影響，諧振率取決于風電場的拓撲結構、連接的發電設備以及無功補償裝置。風電場通常發生并聯諧振,諧波電流源來自于風電機組，諧振的發生存在于箱式變壓器、線路以及無功補償裝置的高次諧波阻抗回路中。

風電場中含有感性和容性元件，必然會形成并聯或串聯諧振點。風電場中的感性元件主要體現在風電場主變、中壓的架空線和電纜、箱變和風電機組；容性元件主要體現在中壓長距離線路或電纜的對地電容、風電場PCC點的無功補償等。風電場諧振事故分析發現諧振次數均為罕見的高次諧波，且不同的風場諧振的諧振頻次不盡相同。由于風電場系統諧振頻率隨著線纜距離、并網風機臺數、風電場無功補償設備容量等變化而不同，因而機組作為諧振源注入風電場電力收集系統的某次諧波電流與電力集電系統的各元件參數發生配合，進而引起風電場系統諧振的發生。風電場通常發生并聯諧振,諧波電流源來自于風電機組，諧振的發生存在于箱式變壓器、線路以及無功補償裝置的高次諧波阻抗回路中。并聯諧振的最大諧振電壓出現在參與并聯諧振的變壓器中壓側。

發明內容

為了克服已有風電場中無法避免出現高次諧波諧振問題、存在安全隱患的不足,本實用新型提供了一種有效避免出現高次諧波諧振、消除安全隱患的避免風電場發生高次諧波諧振的裝置。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種避免風電場發生高次諧波諧振的裝置，包括電容器組、晶閘管及觸發電路、電氣量檢測模塊、信號處理模塊、阻抗計算模塊、阻抗分析模塊和電容器組投切邏輯模塊，電容器組分為m組電容器，其容量值為等比數列遞增，分別為C_f1、2C_f1、…、2^m-1C_f1容量值形成2^m-1種容量組合；每個電容器分別通過晶閘管與風電場的公共連接點連接，每個晶閘管均與觸發電路連接；所述電氣量檢測模塊與所述信號處理模塊連接，所述信號處理模塊與所述阻抗計算模塊連接，所述阻抗計算模塊與所述阻抗分析模塊連接，所述阻抗分析模塊與所述電容器組投切邏輯模塊連接，所述電容器組投切邏輯模塊與所述觸發電路連接。

進一步，所述電容器組分為5組電容器。作為一種常用的選擇方式，可以形成31中選擇容量；當然，也可以選擇其他的組數。

更進一步，每個電容器均與電阻串聯?？梢杂行Х乐闺娙菖c電網發生諧振，保證系統的穩定性。

所述晶閘管由兩個反并聯的晶閘管單體組成。

本實用新型的技術構思為：風電場電力收集系統的諧振產生的諧波電壓放大主要是由于諧波電流在諧振點附近經過較高的諧波阻抗放大引起的，因此抑制諧波諧振的發生可以從諧波電流或諧振阻抗兩個方面出發考慮。本實用新型裝置的使用可以改變風電場電力集電系統的拓撲結構或參數，使得諧振點移動，從而避開與諧波電流配合，抑制了高次諧波諧振發生。