[發明專利]一種適應孤島系統的風電機組高電壓穿越輔助裝置及方法

在審

• 申請號: 201710505782.8
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107221956A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 李文鋒;李瑩;李勝男;王官宏;陶向宇;何鳳軍;韓志勇;魏巍
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國家電網公司;云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/18
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及電力系統領域的一種電壓穿越裝置及方法，具體涉及一種適應孤島系統的風電機組高電壓穿越輔助裝置及方法。

背景技術

在歷次大規模的風機脫網事故中，多數因為電網擾動發生電壓跌落，部分風機脫網，電網擾動消失后電壓短時升高，又有部分風機脫網。目前風電機組低電壓穿越能力越來越得到重視，相關部門紛紛出臺相應標準；各風機廠家和其他科研機構、電氣設備制造商也采取相應的技術措施和設備。但高電壓穿越目前在國內沒有引起足夠的重視，僅在關于風電場的反事故措施中提高要求風電機組具備一定的高電壓穿越能力。

發明內容

為解決上述現有技術中的不足，本發明的目的是提供一種適應孤島系統的風電機組高電壓穿越輔助裝置及方法，能夠在風力發電機并網點電壓升高到1.1-1.3倍以上額定電壓時，使得風力發電機能夠保持并網運行，直至并網點電壓恢復。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

本發明提供一種適應孤島系統的風電機組高電壓穿越輔助裝置，其改進之處在于，所述輔助裝置并聯在風電場的風電機組側，包括控制器、至少兩個投切器、以及與每個投切器對應串聯的電抗器；

所述控制器用于實時監測風電機組的并網點電壓，當并網點電壓升高至電壓閾值時，根據并網點所需補償的感性無功功率選擇投切器投切電抗器，使并網點電壓恢復至正常電壓范圍。

進一步地，所述至少兩個投切器依次串聯，每個投切器控制一個電抗器，所述電抗器的容量按幾何數配置。

進一步地，所述幾何數為2ⁿ個單位。

進一步地，所述控制器包括：

輸入輸出接口，用于采集并網點的三相電壓和三相電流信號；

數字信號處理器，用于實時監測并網點的三相電壓，當需要投切電抗器時，并用于驅動相應的投切器投切電抗器；和

通訊模塊，用于與外部控制器或集中監控系統通訊。

進一步地，所述投切器用于接受控制器的投切信號，驅動晶閘管的通斷控制電抗器組的投切。

進一步地，所述投切器包括：

可編程邏輯電路，用于接收控制器的投切信號，并向驅動電路發出投切指令；

驅動電路，用于根據可編程邏輯電路的投切指令，驅動晶閘管的通斷；

晶閘管，用于根據晶閘管的通斷，控制電抗器組的投切。

進一步地，所述數字信號處理器采用具有無功控制模塊和異常保護模塊的FPGA控制器實現；所述通訊模塊采用PLC、Modbus、TCP/IP協議實現快速通訊，通訊延時小于0.2s。

進一步地，所述電壓閾值為額定電壓的1.1～1.3倍；所述正常電壓范圍為小于額定電壓的1.1倍。

進一步地，所需補償的感性無功功率為0.3～0.7倍風電場風機容量的電抗。

本發明還提供一種適應孤島系統的風電機組高電壓穿越輔助裝置的實現方法，其改進之處在于：

實時監測并網點電壓；

當并網點電壓升高至電壓閾值時，根據所需補償的感性無功功率控制投切器投切相應的電抗器組；

當并網點電壓恢復至正常電壓范圍時，控制投切器投切電抗器組退出。

進一步地，所述電壓閾值為額定電壓的1.1～1.3倍；所述正常電壓范圍為小于額定電壓的1.1倍。

進一步地，所需補償的感性無功功率為0.3～0.7倍風電場風機容量的電抗。

與最接近的現有技術相比，本發明提供的技術方案具有的有益效果是：

本發明的輔助風力發電機實現高電壓穿越輔助裝置，其中的控制器可以實時監測風電機組并網點電壓，當并網電電壓升高至額定電壓的1.1～1.3倍之間，控制器可自動計算所需的投入的感性無功功率，根據計算結果快速投入電抗器組，并在并網點電壓變化時切換所投入的電抗器組，穩定并網點電壓，輔助風力發電機組實現高電壓穿越。

采用晶閘管控制電抗器投切可以實現快速過零投切，一方面提高投切速度；另一方面消除電抗器投切的沖擊性。

電抗器組采用角型接線方式，可以分相投切實現三相平衡控制；采用內角型控制可以降低晶閘管的耐壓需求，降低成本和提高使用壽命。

附圖說明

圖1是本發明提供的風力發電機實現高電壓穿越輔助裝置的結構圖；

圖2是本發明提供的高電壓穿越輔助裝置一次接線原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步的詳細說明。