[實用新型]一種風電并網系統穩定性和電能質量改善裝置

有效

• 申請號: 201520003845.6
• 申請日: 2015-01-06
• 公開（公告）號: CN204333976U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 匡洪海;張曙云;曾麗瓊;李圣清
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種風電并網系統穩定性和電能質量的改善裝置，能有效恢復風電并網處的故障后電壓，提高風電場的故障穿越能力，改善風電并網系統的暫態穩定性和風力發電機組的電能質量。

背景技術

目前，由風力發電和大電力系統組成的風電并網系統，具有充分利用可再生能源、提高環保性和經濟性等諸多優點，在可持續發展和降低環境污染方面起到越來越重要的作用。當大量風電接入電網會對電力系統的穩定運行產生重要影響，如何保證并網系統的暫態穩定性和電能質量不降低是當前所面臨的問題。傳統風電場中每臺風力發電機都配有并聯電容器，為風機正常運行提供所需無功功率，但電容器調節存在速度慢、補償精度低，以及欠壓條件下運行失效等缺點，而?STATCOM的投入可為風力發電機組提供所需的無功功率支持，從而使風電場端電壓維持不變。但在FACTS的情況下，當電力系統中沒有勵磁控制器時，即使增加STATCOM系統也不一定能保持穩定。為解決這一問題經濟可行的辦法是將STATCOM和PSS兩者配合應用在風電并網系統中，STATCOM并聯在風電接入點，而PSS則安裝在同步發電機的AER中。

發明內容

本實用新型的目的在于設計一種風電并網系統穩定性和電能質量改善裝置。該裝置的STATCOM連接于風電場，可為風電場提供必要的無功功率，使異步發電機不會失步，該裝置的PSS接于電網的同步發電機的AER處，可改善系統阻尼。這樣通過STATCOM來補償系統的無功功率需求，通過AER來提高暫態穩定性，通過AER中配置PSS來改善系統的阻尼以提高系統的振蕩穩定性，從而使風電并網系統的穩定性和電能質量得以改善。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是：一種風電并網系統穩定性和電能質量的改善裝置包括STATCOM（1）、PSS（2），STATCOM（1）接于風電場（3）和電網（4）連接處，?PSS（2）設置在連接電網（4）的同步發電機的AER（5）處。

所述的STATCOM（1）由耦合變壓器和電壓源逆變器VSC組成.。VSC將儲能設備上的直流電壓變換為一組三相交流輸出電壓。輸出電壓再通過耦合變壓器阻抗與交流系統連接，通過適當調節橋式整流電路交流側輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側電流，就可以使該電路吸收或者發出滿足要求的無功電流，從而實現動態無功補償的目的。

所述的STATCOM（1）并聯于風電場（3）和電網（4）連接處，相當于一個可控的無功電流源，其無功電流可以快速地跟隨負荷無功電流的變化而變化，自動補償電網系統所需無功功率，對電網無功功率實現動態無功補償。

所述的STATCOM（1）采用dq0軸坐標下的解耦控制方案，整個控制方案包含了兩個級聯的控制回路。

所述的PSS（2）采用電機轉速偏差作為輸入，其輸出信號為電壓信號。

所述的PSS（2）加在同步發電機的AER輸入端，可提供一個正阻尼力矩分量來彌補AER所產生負阻尼，以阻尼發電機轉子角度的搖擺。

所述的STATCOM（1）和PSS（2）兩者相互配合協同作用。通過STATCOM（1）來補償系統的無功功率需求，同步發電機的AER可提高暫態穩定性，在AER前配置PSS可改善系統的阻尼以提高系統的振蕩穩定性，從而使風電并網系統的穩定性和電能質量得以改善。

本實用新型的有益效果是：該裝置由于采用STATCOM和PSS控制器相結合，能有效恢復風電并網處的故障后電壓，提高風電場的故障穿越能力，改善風電并網系統的暫態穩定性風力發電機組的電能質量。該裝置不僅能提高風電并網系統的穩定性和電能質量，而且為我國可再生能源風能的利用提供了有利的保障，具有良好的實際應用前景。

附圖說明

圖1??本實用新型裝置工作原理圖。

圖2??STATCOM結構圖。

圖3??PSS結構框圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明專利進一步說明。

圖1中，當風電場（3）接入電網（4）時，勢必對電網(4)的穩定運行產生負面影響，從而使風電并網系統的暫態穩定性和電能質量將會降低。將STATCOM（1）接于風電場（3）和電網（4）的連接處；PSS（2）設置在連接電網（4）的同步發電機的AER（5）處；STATCOM（1）和PSS（2）兩者相互配合協同作用。通過STATCOM（1）來補償系統的無功功率需求，同步發電機的AER（5）可提高暫態穩定性，在AER（5）前配置PSS（2）可改善系統的阻尼以提高系統的振蕩穩定性，從而使風電并網系統的穩定性和電能質量得以改善。