风电机组低电压穿越测试相关技术研究

风电机组具备低电压穿越能力是风电大规模接入系统的前提保证之一,目前我国已经开展低电压穿越测试工作。介绍风电机组低电压穿越能力测试的内容及原理,并根据已有的风电机组低电压穿越测试经验对短路容量的选择、抽检测试中电压跌落深度的选择、机组励磁与并网装置(变流器)的低压穿越电路原理以及标准中有功恢复速度进行了分析。最后,对风电场风电机组的低电压穿越能力管理提出了一些建议。     

国家863计划课题“风电机组低电压穿越测试系统研制”通过验收

近日,由中国电科院承担的国家863计划课题"风电机组低电压穿越测试系统研制"顺利通过国家科技部组织的验收。课题研究提出了我国风电机组/风电场低电压穿越的技术要求;建立了风电机组低电压穿越测试系统仿真模型;研究了风电机组低电压穿越测试方法,经对不同电压跌落发生装置设计方案研究与比较,开发了具有自主知识产权的风电机组低电压穿越测试系统;完成了低电压穿越测试的示范应     

风电机组低电压穿越能力测试中的风机故障

近年来,我国风力发电装机容量不断增长,大规模风电并网对电网的影响日益受到重视。低电压穿越能力是风电机组并网特性的重要考核指标之一,该文详细分析了目前风电机组低电压穿越能力测试所依据的标准,就标准中对风电场及风电机组低电压穿越性能的具体要求进行了分项阐述,在此基础上总结了已开展的现场低电压穿越测试中风机发生的种种故障及其原因,证明了同样机型的风电机组测试性能存在差异,而且现场试验证实了风机零部件故障也成为影响风机低电压穿越性能重要因素。     

双馈风电机组低电压穿越特性的试验研究

低电压穿越能力正逐渐成为大型并网风电机组的必备功能之一,要求风电机组在电网电压跌落发生时保持并网,故障消除后快速恢复正常运行。在分析双馈机组电压跌落特性的基础上,采用了转子主动式Crowbar电路和直流侧卸荷电路相结合的方法来实现双馈风电机组的低电压穿越功能,讨论了具体的低电压穿越控制策略,通过仿真验证了电路结构和控制策略的正确性。在实验室10 kW双馈机组实验平台上,采用电压跌落发生器模拟电网电压跌落故障,进行了电网电压跌落至额定电压20%时不同持续时间的测试,证实了所采用的低电压穿越控制策略的有效性。     

直驱风机低电压穿越控制技术研究及实测验证

随着风电大规模接入电网,新的并网规范要求风力发电机组必须具有低电压穿越能力.针对直驱式风电机组,采用直流母线卸荷电阻限制电压跌落时变流器直流环节产生的过电压,并通过改进电流控制策略抑制变流器过电流,从而实现永磁同步发电机风电机组的低电压穿越运行.在网侧变流器数学模型的基础上进行了卸荷电阻的优化设计,提出了电网电压跌落故障时网侧变流器的改进电流控制策略,最后在1.5 MW级永磁同步发电机风电机组上进行现场低电压穿越能力测试,实测验证了所提出方法的正确性.     

电力系统对并网风电机组承受低电压能力的要求

阐述了风电机组低电压穿越原理和相应的控制策略，在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立了具有低电压穿越功能的双馈风电机组模型。以某地区电网为例进行仿真计算，并提出了一种确定风电机组低电压穿越参数与要求的方法。通过计算系统中所有母线依次发生短路时风电机组在短路瞬间的机端电压值，在地理接线图中标出了系统中不同母线短路时对风电机组端电压的影响程度，据此给出了风电场低电压穿越功能中的电压限制值。分析结果表明，在某些情况下要求风电机组具有很强的低电压穿越能力是不符合实际的；而在另外一些情况下则必须要求风电机组具有较好的低电压穿越能力，否则会对系统的稳定运行构成威胁。因此，应根据具体接入方案计算风电机组低电压穿越功能中的电压限值。     

机组参与调节的双馈机组低电压穿越综合控制策略

在分析双馈风电机组低电压穿越技术研究现状及不足的基础上,以提升机组低电压穿越能力和改善故障穿越结束后风电机组的稳定运行能力为出发点,提出了一种机组参与调节的适应电压跌落程度的低电压穿越综合策略。采用卸荷电路和变阻值制动电阻代替传统的Crowbar电路,网侧逆变器根据电网电压跌落程度提供变功率因数无功支持,提高机组在电压跌落结束后的稳定运行能力。采用基于磁控电抗器的动态无功补偿装置进行集中补偿,降低投资成本。构建仿真模型仿真验证了该综合控制策略的正确性与有效性。仿真结果表明该方法可以更好的适应电压跌落程度,实现双馈风电机组的低电压穿越能力,同时还可以增强故障穿越结束后风电机组稳定运行能力。     

双馈风力发电机低电压穿越能力平台测试技术

双馈风电机组一般会配置不同型号的发电机,在某一型号双馈风电机组通过低电压穿越能力现场测试后,配置其他型号发电机的风电机组的低电压穿越特性需要研究。在分析发电机变化对双馈风电机组低电压穿越特性影响的基础上,提出了一种发电机平台测试技术,包括测试平台的构建、测试程序及测试内容。在某厂家搭建了1.5 MW双馈发电机测试平台,分别测试两种型号发电机与同一型号变流器运行的低电压穿越能力。案例测试验证了发电机平台测试技术的合理性,该技术可用于确定双馈发电机变化后的风电机组低电压穿越特性。     

风电用变压器型电压跌落器及保护系统的研究与设计

风电机组并网运行前,需要进行低电压穿越能力的测试,专门的电压跌落模拟装置必不可少。基于此,研究了一种风力发电用变压器型电压跌落装置,可以模拟不同类型的故障,实现不同深度的电压跌落,电压跌落持续时间可调。为保证电压跌落测试系统能安全可靠工作,设计了完备的故障保护系统。通过建模仿真与现场测试实验,该装置可以满足实际工程需求,为风电机组低电压穿越测试中电压跌落装置实现方案提供选择与参考。     

冀北电力完成国内首次风电机组高电压穿越性能测试

近日,冀北电力有限公司成功完成国家风光储输示范工程2.5兆瓦直驱式风电机组的高电压穿越性能测试。这是国内首次开展风电机组高电压穿越性能测试,冀北公司成为国内首个同时具备风电机组高电压和低电压穿越测     

一种PMSG低电压穿越综合控制策略

分析了关于直驱风电机组的不同低电压穿越方法的优缺点,结合直驱风电机组结构特点,提出一种能适应于不同电压跌落情况下的低电压穿越综合策略,即减少发电机出力,将变阻值卸荷电路和桨距角控制相结合,以避免直流电容过电压和发电机超速为原则,确保发电机和变流器的安全运行;网侧逆变器提供无功支持,同时采用基于磁控电抗器(Magnetically Controlled Reactor,MCR)的动态无功补偿装置进行无功补偿。在PSCAD平台上构建基于综合控制策略的直驱永磁风电机组模型,通过仿真验证了不同电压跌落下的直驱永磁风电机组低电压穿越能力,以及综合控制策略的可行性。研究表明低电压穿越综合策略能兼顾提升机组低电压穿越能力和故障穿越结束后风电机组的稳定运行能力。     

具有低电压穿越能力的集群接入风电场故障特性仿真研究

结合风电机组的结构和并网原理,对直驱风电机组提出了"卸荷电路+无功补偿"的低电压穿越改进控制方法,对双馈风电机组采用了DC-Chopper和SDBR(series dynamic braking resistor)代替Crowbar的低电压穿越改进控制方法。以PSCAD为平台分别构建了具备低电压穿越能力的直驱风电机组和双馈风电机组的并网仿真模型;结合风电并网技术规程,采用电压跌落器仿真验证了直驱、双馈风电机组在电网电压跌落下的低电压穿越能力。参照新疆达坂城实际风电场群接入系统方案,构建了包含具备低电压穿越能力的直驱、双馈风电机组的集群风电场仿真算例,研究了风电场送出线故障、集群风电场送出线电压跌落、系统线路电压跌落时风电场群故障穿越特性。仿真结果表明:集群接入风电场送出线电压跌落会影响相邻风电场及系统的电压和频率,故障结束后整个风电接入系统可以在风电接入技术规程要求的时间内恢复至稳态运行状态。研究成果有助于分析风电大规模集群接入系统的运行特性,提高电力系统对风电的接纳能力。     

双馈风电机组低电压穿越能力的研究

随着风电机组容量的逐年增大,为减少大规模风电接入系统对电网的影响,对风电提出了新要求,即风电机组具有一定的低电压穿越能力。介绍了变速恒频双馈风电机组的基本结构,建立了双馈风电机组动态数学模型。以Matlab/Simulink为仿真平台搭建了系统仿真模型,结合风电场低电压穿越能力要求的规定,针对不同电网电压跌落的情况下,仿真研究了变速恒频风电机组的低电压穿越能力,结果表明：双馈风电机组在电网电压跌落时满足继续并网运行的条件,且为电网电压恢复提供了无功,提供的无功功率大小与电网电压跌落程度有关。     

风电场低电压穿越能力的规定

问：风电场低电压穿越能力的规定有哪些？ 答：风电机组低电压穿越是指当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时,存一定的电压跌落范围内,风电机组能够保证不脱网连续运行。具有低电压穿越能力的风电场有利于整个电网的稳定与安全。     

技术应用

我国首次风电机组低电压穿越现场测试成功开展3月8日,我国首次风电机组低电压穿越现场试验项目在吉林省长岭县双龙风电场成功开展。此次试验,是我国首次开展风电机组低电压穿越试验,试验装置由中国电科院新能源研究所和德国FGH公司合作开发,该装置是当今世界最先进的风电机组低电压穿越移动检测设备,可满足世界各国并网导则的试验要求,为额定容量不大于3 MVA、并网电压等级为10 kV或35 kV的风电机组提供低电压穿越试验。     

风电场低电压穿越与无功补偿协调控制对电网稳定性的影响

为提高风电机组低电压穿越能力及电压跌落期间含风电地方电力系统的暂态稳定性。提出了电压跌落期间,风力发电机组撬棒保护电路与磁控型动态无功补协调控制的控制策略。电网电压跌落程度较浅时不投入保护电路,仅靠无功补偿实现风电机组低电压穿越。电网电压跌落程度较深时撬棒保护电路与无功补偿装置共同投入以提高风电机组低电压穿越能力。通过算例仿真,验证所提控制策略显著提高了电压跌落期间系统的暂态稳定性。     

技术应用

我国首次风电机组低电压穿越现场测试成功开展3月8日,我国首次风电机组低电压穿越现场试验项目在吉林省长岭县双龙风电场成功开展。此次试验,是我国首次开展风电机组低电压穿越试验,试验装置由中国电科院新能源研究所和德国FGH公司合作开发,该装置是当今世界最先进的风电机组低电压穿越移动检测设备,可满足世界各国并网导则的试验要求,为额定容量不大于3 MVA、并网电压等级为10 kV或35 kV的风电机组提供低电压穿越试验。     

风力发电机组故障穿越问题综述

介绍了当今世界主流风电市场的风电并网规程,进一步研究后重点综述了风电机组故障穿越诸多问题,如低电压穿越、高电压穿越、频率穿越。还分析了三种主流风电机组故障穿越能力和电力系统之间的相互影响,汇总了三种主流风电机组低电压穿越能力的工程实现方案。最后结合多年的实际工程经验,以各国电网风电接入规程和各种风电机组故障穿越特性为线索,探讨了需要重点注意的故障穿越技术问题,并总结出了决定风电机组低电压穿越特性的12项技术要素。     

笼型异步风电机组低电压穿越改造方案的比较研究

随着我国风电装机容量的不断扩大,风电场具备低电压穿越能力已成为其并网发电的必要条件,而传统的笼型异步风电机组本身并不具备低电压穿越能力。提出了对不同改造方案的基本评价标准,总结并分析了几种笼型异步风电机组低电压穿越改造方案,并对其中几种可行性较高的方案进行了仿真研究。仿真结果显示,利用动态无功补偿器方案或改进型功率逆变方案都可以实现风电机组的低电压穿越功能。最后利用移动式低电压穿越检测设备对改进型功率逆变方案进行了现场测试,测试结果与仿真结果一致,证明了改造方案的有效性。     

应用STATCOM提高DFIG的低电压穿越域

为衡量风电机组的低电压穿越能力,提出了低电压穿越域的概念,分析了在并网点接入STATCOM对于风电机组低电压穿越的影响。推导出3种不对称故障期间转子感应电动势峰值与转差率的关系,以转子侧最大控制电压为约束得到风电机组低电压穿越域。在PSCAD中建立了含STATCOM的风电仿真模型,并进行了仿真实验。结果表明:STATCOM在电网故障后抬高了机端电压,降低了转子感应电动势峰值,提高了风电机组的低电压穿越域,并发出无功功率支撑电网,确保风电机组并网运行,提高电网的安全稳定性。