[实用新型]一种风电场整体低电压穿越系统

说明书

技术领域

本实用新型是指一种风电场整体低电压穿越系统。

背景技术

低电压穿越(简称LVRT，Low Voltage Ride Through)是指电网故障引起电压跌落，风电场在电网发生故障时及故障后，保持不脱网连续并网运行的能力。

在风电发展初期，由于风电机组一般采用丹麦概念的定速异步发电机技术，无法提供主动励磁，电网发生故障时机端电压难以建立，风电机组若继续挂网运行将会使电网电压无法恢复。因此，电网发生故障出现电压跌落时，一般都是采取切除风电机组的方法来处理，由于当时风电装机比例较低时，不会引起严重后果。最近几年我国风电发展迅猛，风电接入电网比例的大幅增加，在故障时将风电场切除不再是一个合适的策略。如果风电机组或风电场没有低电压穿越功能，由于输电网故障而使大量风电切除，会导致系统潮流的大幅变化。特别是高风速期间，切机甚至会引起大面积的停电，从而带来频率和电压的稳定问题。

因此，从技术角度讲，为维持电网的安全稳定运行和保证风电场安全并网运行，09年我国国家电网发布《风电场接入电网技术规定(修订版)》，提出风电场要具备LVRT的功能，限定了电压穿越的轮廓线和故障切除后的功率恢复速度；09年底，发布《风电场接入电网技术规定》企业标准，对LVRT的要求进一步进行了明确。因此，原先的风电场必须进行LVRT整改，新建的风场必须安装具备LVRT能力的风电机组。

但是从成本角度讲，除了全功率变频的机型以外，其它机型实现LVRT难度较大，主要体现在：

1)老式风电机组多采用定速定桨方式，功率无主动调节能力；单机容量小，相同容量风场采用机组台数较多，LVRT改造困难，造价非常高。

2)近几年安装的MW级风电机组中，多为双馈机型，电网电压跌落时，若不切机，容易因输出功率突降引起发电机转子侧过压过流和叶轮的超速。

3)双馈机组实现LVRT一般通过外加Crowbar的方式，通过其阻性单元抑制过压过流，阻尼电磁转矩的振荡，但仍然对机组有一定的损害。

4)许多国产双馈机组在设计之初没有预留Crowbar接口和放置空间，改造难度很大。

国内对LVRT的研究尚处于起步阶段，而国外的一些公司已有成型产品，大体上分为下述两种方案：

方案1、如西班牙W2PS公司的Coverdip产品、美国超导公司的D-VAR RT产品，其原理大体是串联一个与机组容量接近的变频单元，放置在塔筒内。这相当于把机组改造成全功率变频形式，优点显而易见，但也有两个明显的问题：一是每台机组都需要做相应改动，施工困难，甚至塔筒内设备需重新布局；二是价格昂贵，按照我国的风电上网电价水平测算，大约使资本收益率降低两个百分点。

方案2、如以色列Elspec公司的ViaVar产品，其原理是每台机组并联一个SVC(SVC，静止型动态无功补偿装置设备)，该SVC采用特殊技术设计，可以在短时间内释放出数倍于机组容量的无功，从而抬起机端电压。

无论是国内的改造方式，还是国外的上述成型产品，其都需对每台风电机组改动，此外可能需要增加断路器、跌落保险等设备的容量。由于风电机组数量庞大，因此对每台机组进行改动，会导致设备的改造成本非常高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种风电场整体低电压穿越系统，以实现采用较少的LVRT装置实现风电场低电压的穿越。

本实用新型提供了一种风电场整体低电压穿越系统，风电场侧包含至少一个串联的风电机组和风电机组升压变压器电网侧包含至少一个主升压变压器，包括：

若干条集电母线，每条集电母线上至少接入一个所述串联的风电机组和风电机组升压变压器；所述集电母线分为至少一组，每组包括至少一条集电母线；

一电网总线，用于接入所述电网侧主升压变压器；

所述每组集电母线分别通过一LVRT装置连接到所述电网总线。

由上，可以不必每个风电机组均设置一个LVRT装置，实现采用较少的LVRT装置实现风电场低电压的穿越，降低成本。

可选的，所述集电母线分为一组，该组包括全部条集电母线。

由上，可以实现仅一个LVRT装置，进一步降低了成本。

可选的，不同组的集电母线条数不同。

由上，可以根据将风电机组根据地域分布等情况灵活进行分组，从而采用不同的集电母线、对应的不同LVRT装置。