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風電機低電壓穿越開題報告

發布時間: 2021-03-17 07:48:41

❶ 我國風力低電壓穿越標准圖示曲線,當電網電壓跌落至這條曲線之下風力發電機組才允許切離電網

你文中「....風電在電網電壓跌落期間不能脫網運行....」的跌落范圍是有限定條件的,在白色區域范圍內,風機不能脫網運行。只有當電網電壓跌落低於規定曲線以後才允許風力發電機脫網,而且當電壓在凹陷部分時,發電機應提供無功功率。按照《國家電網公司風電場接入電網技術規定》(修訂版)(2009)規定的風電場低電壓穿越要求:
a) 風電場內的風電機組具有在並網點電壓跌至20%額定電壓時能夠保持並網運行625ms的低電壓穿越能力;
b) 風電場並網點電壓在發生跌落後 3s 內能夠恢復到額定電壓的 90%時,風電場內的風電機組保持並網運行。對於目前尚不具備低電壓穿越能力且已投運的風電場,應積極開展機組改造工作,以具備低電壓穿越能力。

❷ 風機機組為什麼要具備低電壓穿越能力

防止電壓波動時,機組大范圍脫網,導致電網頻率降低.所以要求風機在系統電壓降低20%時保持625MS不脫網,電壓在2S之內恢復到90%不脫網.

❸ 低電壓穿越是怎麼一回事求詳細的解釋

低電壓穿越:當電網故障或擾動引起風電場並網點的電壓跌落時,在電壓跌落的范圍內,風電機組能夠不間斷並網運行。對於光伏電站當電力系統事故或擾動引起光伏發電站並網電壓跌落時,在一定的電壓跌落范圍和時間間隔內,光伏發電站能夠保證不脫網連續運行。
基本要求
對於風電裝機容量占其他電源總容量比例大於5%的省(區域)級電網,該電網區域內運行的風電場應具有低電壓穿越能力。
風電場低電壓穿越要求
右圖為對風電場的低電壓穿越要求。
a) 風電場內的風電機組具有在並網點電壓跌至20%額定電壓時能夠保證不脫網連續運行625ms的能力;
b) 風電場並網點電壓在發生跌落後2s內能夠恢復到額定電壓的90%時,風電場內的風電機組能夠保證不脫網連續運行。
考核要求
對於電網發生不同類型故障的情況,對風電場低電壓穿越的要求如下:
a) 當電網發生三相短路故障引起並網點電壓跌落時,風電場並網點各線電壓在圖中電壓輪廓線及以上的區域內時,場內風電機組必須保證不脫網連續運行;風電場並網點任意線電壓低於或部分低於圖中電壓輪廓線時,場內風電機組允許從電網切出。
b) 當電網發生兩相短路故障引起並網點電壓跌落時,同理。
c) 當電網發生單相接地短路故障引起並網點電壓跌落時,風電場並網點各相電壓在圖中電壓輪廓線及以上的區域內時,場內風電機組必須保證不脫網連續運行;風電場並網點任意相電壓低於或部分低於圖中電壓輪廓線時,場內風電機組允許從電網切出。
有功恢復
對電網故障期間沒有切出電網的風電場,其有功功率在電網故障切除後應快速恢復,以至少10%額定功率/秒的功率變化率恢復至故障前的值。
無功支撐
對於百萬千瓦(千萬千瓦)風電基地內的風電場,其場內風電機組應具有低電壓穿越過程中的動態無功支撐能力,要求如下:
a) 電網發生故障或擾動,機組出口電壓跌落處於額定電壓的20%~90%區間時,機組需通過向電網注入無功電流支撐電網電壓,該動態無功控制應在電壓跌落出現後的30ms內響應,並能持續300ms的時間。
b) 機組注入電網的動態無功電流幅值為:K(1.0-Vt)In。 In為機組的額定電流;Vt為故障區間機組出口電壓標幺值;Vt=V/Vn,其中V為機組出口電壓實際值,Vn為機組的額定電壓,K≥2。
必要性
據國家電力監管委員會2011年第四號《風電安全監管報告》統計,僅2011年一年,我國發生規模超過10萬千瓦的風電機組脫網事故193次,超過50萬千瓦的大型事故12次。風電機組脫網事故給電網安全穩定運行和可靠供電帶來很大風險,同樣也使風電場業主遭受電量損失。
據事故調查分析,部分並網運行的風電機組不具備低電壓穿越能力,且故障期間未能有效地提供動態無功支撐,是造成風電大規模脫網的主要原因之一。當風電場不具備低電壓穿越能力,電力系統發生擾動故障導致大量風電機組被切除時,系統潮流會發生嚴重轉移,電網電壓和頻率均受到影響,不利於系統的穩定運行。
為維持電力系統的安全穩定運行和保證風電場並網安全,對風電場提出低電壓穿越的要求是必要的。低電壓穿越要求是電力系統功率平衡與頻率穩定的需要,也是局部電網電壓穩定及電壓恢復的需要。[1]

3機組造價編輯
風電機組低電壓穿越(LVRT)能力的深度對機組造價影響很大,根據實際系統對風電機組進行合理的LVRT能力設計很有必要。對變速風電機組LVRT原理 進行了理論分析,對多種實現方案進行了比較。在電力系統模擬分析軟體DIgSILENT/PowerFactory中建立雙饋變速風電機組及LVRT功能 模型。以地區電網為例,詳細分析系統故障對風電機組機端電壓的影響,依據不同的風電場接入方案計算風電機組LVRT能力的電壓限值,對風電機組進行合理的 LVRT能力設計。結果表明,風電機組LVRT能力的深度主要由系統接線和風電場接入方案決定,設計風電機組LVRT能力時,機組運行曲線的電壓限值應根 據具體接入方案進行分析計算。

4解決方法編輯
需要改動控制系統,變流器和變槳系統。我國的標准將是20%電壓,625ms,接近awea(american wind energy association)[美國風能協會]的標准。
針對不同的發電機類型有不同的實現方法,最早採用也是最普遍的方案是採用CROWBAR,有的已經安裝在變頻器之中,根據不同的系統要求選擇低電壓穿越能力的大小,即電壓跌落深度和時間,具體要求根據電網標准要求。
風電製造商採用得較多的方法,其在發電機轉子側裝有crowbar電路,為轉子側電路提供旁路,在檢測到電網系統故障出現電壓跌落時,閉鎖雙饋感應發電機 勵磁變流器,同時投入轉子迴路的旁路(釋能電阻)保護裝置,達到限制通過勵磁變流器的電流和轉子繞組過電壓的作用,以此來維持發電機不脫網運行(此時雙饋 感應發電機按感應電動機方式運行)。也就是在變流器的輸出側接一旁路CROWBAR,先經過散熱電阻,再進入三相整流橋,每一橋臂上為晶閘管下為一二極 管,直流輸出經銅排短接.當低電壓發生後,無功電流均有加大,有功電流有短時間的震盪,過流在散熱電阻上以熱的形式消耗,按照不同的標准,能堅持的時間要 根據電壓跌落值來確定。當然,在直流環節上也要有保護裝置.詳細就不討論。FRT的實物與圖片可供大家參考。但是大家所提到的FRT只是老式的,新式是在直流環節有保護裝置,但輸出側仍是無源CROWBAR。
crowbar觸發以後,按照感應電動機來運行,這個只能保證發電機不脫網,而不能向電網提供無功,支撐電網電壓。LVRT能提供電網支撐的風機很少,這個是LVRT最高的level。德國已經制定標准了。最後還是得增加轉子變頻器的過流能力。[2]

5實現技術編輯
風電場低電壓穿越能力的最終實現還是基於風電機組低電壓穿越能力的實現,因此風電機組具有低電壓穿越能力尤為重要。
電網電壓跌落對並網風電機組有著較大的影響。暫態過程導致發電機中出現的過電流會損壞電力電子器件,附加的轉矩、應力過大則會損壞風電機組的機械部件。對於雙饋式變速風電機組,在電網發生故障導致機端電壓跌落時,發電機定子電流增加,快速增加的定子電流會導致轉子電流急劇上升,另外由於發生故障時風輪吸收的風能不會明顯減少,而風電機組由於機端電壓降低,不能正常向電網輸送有功功率,即有一部分能量無法輸入電網,這些不平衡能量將導致風電機組出現直流環節電容充電、直流電壓快速上升、風電機組加速等一系列問題。
要實現風電機組的低電壓穿越,其關鍵是風電機組變流器保護和主控及槳距角控制的配合。實現雙饋式變速風電機組低電壓穿越能力的常用技術有兩種:一是在機組轉子與變流器之間增加一個旁路電路,故障時投入旁路電路將轉子側變流器短路,保證變流器避開過電流的沖擊,從而起到保護作用;二是在兩個變流器之間的直流環節加入能量泄放模塊,當檢測到直流電壓過高則觸發該模塊以泄放多餘的不平衡能量。
風電機組的低電壓穿越能力可以通過使用電壓跌落發生裝置對風電機組進行低電壓穿越測試來證明。不同風況對應了不同能量水平下的風電機組低電壓穿越特性,因此需要分別進行測試,這使得風電機組低電壓穿越測試的周期較長,一般需要2個月左右。等待各種合適風況所耗費的時間,占據了測試的大部分。其次,風電機組廠商需要進行前期摸底試驗和低電壓穿越控制策略的改進調整,也佔用了較多時間。[1]

6穿越測試編輯
金風科技於10月下旬率先在國內通過規模化工況條件下的低電壓穿越測試。此舉印證了直驅永磁的天然並網優勢,將有力推動金風科技全面打造「電網友好型」產品,進一步為客戶發現和創造價值。
本次測試地點位於甘肅瓜州自主化示範風電場,項目裝機總容量為30萬千瓦,全部採用了金風科技1.5MW直驅永磁風力發電機組。測試之前,金風科技在一天之內即完成對全部參測22台機組的低電壓穿越升級改造。在西北電網甘肅瓜州東大橋變電站330kV人工單相短路試驗條件下,有19台機組在大風滿發工況下成功實現不對稱低電壓穿越,一次性通過比例高達86.4%。電網和投資商對此次測試結果表示了一致認可。
低電壓穿越是當電網故障或擾動引起風電場並網點電壓跌落時,在一定電壓跌落的范圍內,風力發電機組能夠不間斷並網,從而維持電網的穩定運行。在此之前,金風科技已於2010年6月在德國通過由Windtest驗證的低電壓穿越測試,並於2010年8月在國內通過由中國電力科學研究院驗證的低電壓穿越測試。
本次測試則是國內首次由數十台機組在實際運行條件下進行的工況測試,因此測試數據也更加具有實際應用價值和普遍說服力。[3]

7相關信息編輯
新的電網規則要求在電網電壓跌落時,風力發電機能像傳統的火電、水電發電機一樣不脫網運行,並且向電網提供一定的無功功率,支持電網恢復,直到電網電壓恢復,從而「穿越」這個低電壓時期(區域),這就是低電壓穿越(LVRT)。
雙饋風電機組低壓穿越技術的原理:在外部系統發生短路故障時,雙饋電機定子電流增加,定子電壓和磁通突降,在轉子側感應出較大的電流。轉子側變流器直接串連在轉子迴路上,為了保護變流器不受損失,雙饋風電機組在轉子側都裝有轉子短路器。當轉子側電流超過設定值一定時間時,轉子短路器被激活,轉子側變流器退出運行,電網側變流器及定子側仍與電網相連。一般轉子各相都串連一個可關斷晶閘管和一個電阻器,並且與轉子側變流器並聯。電阻器阻抗值不能太大,以防止轉子側變流器過電壓,但也不能過小,否則難以達到限制電流的目的,具體數值應根據具體情況而定。外部系統故障清除後,轉子短路器晶閘管關斷,轉子側變流器重新投入運行。在定子電壓和磁通跌落的同時,雙饋電機的輸出功率和電磁轉矩下降,如果此時風機機械功率保持不變則電磁轉矩的減小必定導致轉子加速,所以在外部系統故障導致的低電壓持續存在時,風電機組輸出功率和電磁轉矩下降,保護轉子側變流器的轉子短路器投入的同時需要調節風機槳距角,減少風機捕獲的風能及風機機械轉矩,進而實現風電機組在外部系統故障時的LVRT功能。
風力發電技術領先的國家,如丹麥、德國、美國已經相繼定量的給出了風力發電系統的低電壓穿越的標准。圖為美國電網LVRT標准,從圖中曲線可以看出:曲線以上的區域是風電場需要保持同電力系統連接的部分,只有在曲線以下的區域才允許脫離電網。風電場必須具有在電網電壓跌落至額定電壓15%能夠維持並網運行625ms的低電壓穿越能力;風電場並網點電壓在發生跌落故障後3s內能夠恢復到額定電壓的90%時,風電場必須保持並網運行。只有當電力系統出現在曲線下方區域所示的故障時才允許脫離電網。

❹ 一般風力發電機組的低電壓穿越能力是如何實現的

電力電子論壇特約顧問:目前市場上風機類型可概括為三類, 即直接並網的定速非同步機(FSIG)、同步直驅式風機(PMSG)和雙饋非同步式風機(DFIG)。 (1)直接並網的定速非同步機(FSIG)低電壓穿越能力(LVRT)的實現。 電壓跌落期間FSIG的主要問題是電磁轉矩衰減導致轉速的飛升。最簡單的方法是利用快速變槳來減小輸入機械轉矩, 限制轉速上升。但風機槳葉具有很大的慣性,該方案需要風機有很好的變槳性能。 變槳控制不足之處在於無法提供無功以支持電網恢復。採用靜態無功補償SVC方案,實時補償所需無功。穩態運行波形得到改善,提高了故障穿越能力。 (2)同步直驅式風機(PMSG)低電壓穿越能力(LVRT)的實現。 電壓跌落期間PMSG的主要問題在於能量不匹配導致直流電壓上升。可採取措施儲存或消耗多餘的能量以解決能量的匹配問題。選擇器件時放寬電力電子器件的耐壓和過流值,並提高直流電容的額定電壓。這樣在電壓跌落時可以儲存多餘的能量,並允許網側逆變器電流增大,以輸出更多的能量。這種方法從考慮增大功率輸出和儲能出發,較適用於短時的電壓跌落故障。 減小同步機電磁轉矩設定值,會引起發電機的轉速上升,從而達到允許轉速的暫時上升來儲存風機部分輸入能量,有效地減小了發電機的輸出功率。也可直接採取變槳控制,減小風機的輸入功率。結合增加器件容量的方法可進一步提高穿越裕度。 (3)雙饋非同步式風機(DFIG)低電壓穿越能力(LVRT)的實現 與前兩種機型相比, 雙饋非同步式風機在電壓跌落期間面臨的威脅最大。電壓跌落出現的暫態轉子過電流、過電壓會損壞電力電子器件, 而電磁轉矩的衰減也會導致轉速的上升。 採用得較多的方法是在發電機轉子側裝crowbar電路,為轉子側電路提供旁路。在檢測到電網系統故障出現電壓跌落時,閉鎖雙饋感應發電機勵磁變流器,同時投入轉子迴路的旁路(釋能電阻)保護裝置,達到限制通過勵磁變流器的電流和轉子繞組過電壓的作用,以此來維持發電機不脫網運行(此時雙饋感應發電機按感應電動機方式運行)。

❺ 低電壓穿越的簡介

低電壓穿越網
英文:Low voltage ride through
縮寫: LVRT
低電壓穿越(LVRT),指在風力發電機並網點電壓跌落的時候,風機能夠保持並網,甚至向電網提供一定的無功功率,支持電網恢復,直到電網恢復正常,從而「穿越」這個低電壓時間(區域)。LVRT是對並網風機在電網出現電壓跌落時仍保持並網的一種特定的運行功能要求。不同國家(和地區)所提出的LVRT要求不盡相同。目前在一些風力發電佔主導地位的國家,如丹麥、德國等已經相繼制定了新的電網運行准則,定量地給出了風電系統離網的條件(如最低電壓跌落深度和跌落持續時間),只有當電網電壓跌落低於規定曲線以後才允許風力發電機脫網,當電壓在凹陷部分時,發電機應提供無功功率。這就要求風力發電系統具有較強的低電壓穿越(LVRT)能力,同時能方便地為電網提供無功功率支持,但目前的雙饋型風力發電技術是否能夠應對自如,學術界尚有爭論,而永磁直接驅動型變速恆頻風力發電系統已被證實在這方面擁有出色的性能。

❻ 風電場低電壓穿越

沒有的,你最好與設計溝通,改用別的

❼ 低電壓穿越涉及哪些知識

總的來說,低電壓穿越技術涉及風力發電、電機、電力系統、電力電子等相關專業知識,就目前的上網機型來看,雙饋風力發電機的低電壓穿越性能不如直驅風力發電機,但雙饋的也有其自身的優點(比如有功無功解耦控制、實現最大功率追蹤等)。目前電網並網均對LVRT有嚴格的要求,以下詳細介紹。
一、風力發電機低電壓穿越技術
1、問題的提出
對於變頻恆速雙饋風力發電機,在電網電壓跌落的情況下,由於與其配套的電力電子變流設備屬於AC/DC/AC型,容易在其轉子側產生峰值涌流,損壞變流設備,導致風力發電機組與電網解列。在以前風力發電機容量較小的時候,為了保護轉子側的勵磁裝置,就採取與電網解列的方式,但目前風力發電的容量都很大,與電網解列後會影響整個電網的穩定性,甚至會產生連鎖故障。於是,根據這種情況,國外的專家就提出了風力發電低電壓穿越的問題。
2、LVRT概念的解釋
當電網發生故障時,風電場需維持一段時間與電網連接而不解列,甚至要求風電場在這一過程中能夠提供無功以支持電網電壓的恢復即低電壓穿越。
目前對於風力發電低電壓運行標准,主要以德國e.on netz公司提出的為參考。
雙饋風力發電機由於其自身機構特點,實現LVRT存在以下幾方面的難點:
a、確保故障期間轉子側沖擊電流與直流母線過電壓都在系統可承受范圍之內;
b、所採取的對策應具備各種故障類型下的有效性;
c、控制策略須滿足對不同機組、不同參數的適應性;
d、工程應用中須在實現目標的前提下盡量少地增加成本。
二、低電壓穿越技術的具體實現
目前的低電壓穿越技術一般有三種方案:一種是採用了轉子短路保護技術,二種是引入新型拓撲結構,三是採用合理的勵磁控制演算法。

❽ 風電機組為什麼要具備低電壓穿越能力

低電壓穿越
(Low voltage ride through,LVRT)
低電壓穿越(LVRT),指在風力發電機並網點電壓跌落的時候,風機能夠保持 低電壓穿越並網,甚至向電網提供一定的無功功率,支持電網恢復,直到電網恢復正常,從而「穿越」這個低電壓時間(區域)。LVRT是對並網風機在電網出現電壓跌落時仍保持並網的一種特定的運行功能要求。不同國家(和地區)所提出的LVRT要求不盡相同。目前在一些風力發電佔主導地位的國家,如丹麥、德國等已經相繼制定了新的電網運行准則,定量地給出了風電系統離網的條件(如最低電壓跌落深度和跌落持續時間),只有當電網電壓跌落低於規定曲線以後才允許風力發電機脫網,當電壓在凹陷部分時,發電機應提供無功功率。這就要求風力發電系統具有較強的低電壓穿越(LVRT)能力,同時能方便地為電網提供無功功率支持,但目前的雙饋型風力發電技術是否能夠應對自如,學術界尚有爭論,而永磁直接驅動型變速恆頻風力發電系統已被證實在這方面擁有出色的性能

如果不具備這個能力就會在電網電壓跌落時,由於風機自身的保護系統動作使風機與電網斷開,這樣的無疑對電網來說是雪上加霜,電網電壓會降的更低,甚至有可能系統崩潰解裂

❾ 為什麼只有風電有低電壓穿越的問題

因為火電或水電是可控發電能源,機組本身有勵磁調節系統,維持機端電壓穩定。而風是不可控能源,風機多是非同步或永磁式發電機,機組本身無勵磁調節系統。

發電機、變壓器等設備都要消耗無功。當電網事故,系統電壓降低,風機無調節勵磁功能,來支持電網電壓恢復,反而因電壓降低(0.9-.085)Ue,低電壓保護動作而跳閘,當大量機組跳閘。


(9)風電機低電壓穿越開題報告擴展閱讀:

對於變速恆頻雙饋風力發電機,在電網電壓跌落的情況下,由於與其配套的電力電子變流設備屬於AC/DC/AC型,容易在其轉子側產生峰值涌流,損壞變流設備,導致風力發電機組與電網解列。在以前風力發電機容量較小的時候。

為了保護轉子側的勵磁裝置,就採取與電網解列的方式,風力發電的容量都很大,與電網解列後會影響整個電網的穩定性,甚至會產生連鎖故障。於是,根據這種情況,國外的專家就提出了風力發電低電壓穿越的問題。

❿ 請教高手。大型風力發電系統低電壓穿越方法的研究,這個課題中需要用到Matlab模擬,天下之大,誰能教我

10分你想領教到這種答案?
在中國能回答你的人,不會在這里為了賺10分把這個告訴你

一般風機檢測電壓的周期是2S,你所謂的低電壓穿越也就是說把檢測時間延長,也就是騙風機吧?最長也就5s,去年我們做過實驗。。
起不到實際的效果,實際電網波動起伏時間要長於5S時間較多,如果可以穿越10s,那你的課題就有價值了!