[實用新型]一種風電并網系統電壓穩定性的改善裝置

有效

• 申請號: 201720367086.0
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN207518271U
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 匡洪海;鄭麗平;李圣清;丁曉薇;汪寶
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/24;H02J3/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種風電并網系統電壓穩定性的改善裝置，包括靜止同步補償器STATCOM(1)和可控串聯補償裝置TCSC(2)，STATCOM(1)并聯接于風電場(3)，TCSC(2)串聯接于輸送線路中。其中，STATCOM(1)由耦合變壓器和電壓源逆變器VSC組成，TCSC(2)由一個電感與反并聯可控晶閘管串聯再和一個電容并聯組成。該裝置采用STATCOM(1)和TCSC(2)控制器相結合，能有效快速恢復故障后風電并網處電壓，提高電壓的穩定性及風電場的故障穿越能力，且比TCSC(2)或STATCOM(1)單獨控制所取得的效果更好。因此該裝置能為風能的利用提供有利保障，具有良好的應用前景。

技術領域

本實用新型涉及一種風電并網系統電壓穩定性的改善裝置，能有效恢復風電并網處的故障后電壓，提高電壓的穩定性及風電場的故障穿越能力。

背景技術

由于常規能源的日漸枯竭，新能源的發展越來越受到人們的廣泛關注。風力發電以其較為成熟的技術、優越的經濟性和巨大的市場吸引力，使其在新能源發展中的地位突飛猛進。但由于風能的間歇性和隨機性的特點，導致風電機組在接入電網時對電網的穩定運行造成不利影響。系統在正常運行時，由于風電場需要從電網側吸收一定的無功功率致使電壓穩定性降低；而在系統發生故障時需要更多的無功功率使電壓恢復正常。在維持系統安全穩定運行的措施中，柔性交流輸電系統FACTS由于其自身具有快速、靈活的調節能力而得到廣泛的應用。作為FACTS系統主要組成部分的可控串聯補償裝置TCSC，因在暫態過程中可快速改變線路的等值電抗來提高系統的穩定性成為近年來串聯補償新技術的代表。而作為FACTS系統重要組成部分的靜止同步補償器STATCOM，由于其自身具有低損耗、控制靈活、占地面積小等優點成為當下無功補償領域的代表。為了提高風電并網系統電壓穩定性，將TCSC和STATCOM聯合作用于風電并網系統。

實用新型內容

本實用新型的目的在于，設計一種風電并網系統電壓穩定性的改善裝置。該裝置的靜止同步補償器STATCOM并聯接于風電場，可發揮其無功補償的作用，減小異步發電機失步的可能性。該裝置的可控串聯補償裝置TCSC串聯接于輸送線路中，TCSC通過適當改變晶閘管的觸發角來改變晶閘管的支路電流，從而改變了TCSC所在支路的等效電抗值，實現對功率振蕩的抑制。這樣使用STATCOM來補償系統的無功需求，并通過TCSC來改善系統的振蕩穩定性，從而使風電并網系統電壓穩定性得到改善。

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電壓穩定性的改善裝置包括靜止同步補償器STATCOM和可控串聯補償裝置TCSC，靜止同步補償器STATCOM并聯接于風電場，可控串聯補償裝置TCSC串聯接于輸送線路中。

所述的靜止同步補償器STATCOM由耦合變壓器和電壓源逆變器 VSC 組成。電壓源逆變器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。

STATCOM控制器采用雙閉環反饋控制。控制器的外環由電壓調節器組成，進行有靜差的比例控制。控制器的內環是一個電流調節器，使STATCOM的輸出電流無靜差地跟隨來自外環電壓調節器的輸出。

所述的可控串聯補償裝置TCSC由一個電感與反并聯可控晶閘管串聯再和一個電容并聯組成。TCSC通過控制觸發角來連續改變TCSC的等效電抗，從而調節線路有功功率和無功功率的分配，優化線路的潮流分布。觸發角會隨流過線路上的功率的變化而變化，達到改變TCSC的總電抗的目的，以此來補償線路電抗，實現對功率振蕩的抑制。