[发明专利]一种风电场低电压穿越控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风电场低电压穿越控制方法，具体地说是一种具有风电场低电压穿越功能的系统和装置的控制方法。

背景技术

近年来风力发电迅速发展，风电占供电比重也随之增长迅速。由此带来的问题也引起了广泛的重视.特别是在电网出现故障导致电压跌落后，风力机组如果纷纷解列会带来系统暂态不稳定，并可能造成局部甚至是系统全面瘫痪，因此电网企业对风机并网提出了一定的要求，低电压穿越(低电压穿越)能力就是要求风机或风电场必须能够满足的一项强制性标准或规范。

并网风力发电设备与传统的并网发电设备，如火力发电设备或水力发电设备最大的区别在于，其在电网故障期间并不能维持电网的电压和频率，这对电力系统的稳定性非常不利。电网故障是电网的一种非正常运行形式，主要有输电线路短路或断路，如三相对地，单相对地以及线间短路或断路等，它们会引起电网电压幅值的剧烈变化。

低电压穿越(Low voltage ride through，低电压穿越)，是指在风机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。

根据国家电网Q/GDW 392-2009《风电场接入电网技术规定》中第8条“风电场低电压穿越”的描述，风电场低电压穿越应该达到如下要求：

1、基本要求

1)风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20％额定电压时能够保证不脱网连续运行625毫秒的能力；

2)风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90％时，风电场内的风电机组能够保证不脱网连续运行。

2、不同故障类型的考核要求

对于电网发生不同类型故障的情况，对风电场低电压穿越的要求如下：

1)当电网发生三相短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各线电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意一线电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。

2)当电网发生两相短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各线电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意一线电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。

3)当电网发生单相接地短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各相电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意一相电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。

3、有功恢复

对电网故障期间没有切出电网的风电场，其有功功率在电网故障清除后应快速恢复，以至少10％额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。

使得风电场获得低电压穿越能力有两类解决方案，一类方案是让风电场中的所有的风力发电机组获得低电压穿越的能力，从而使风电场具有低电压穿越的能力，即所谓分散式的低电压穿越解决方案。

另一类方案是针对风电场整体提供一种低电压穿越的能力，而不需要其中的每个风电机组具有低电压穿越功能，即所谓集中式的整体风电场低电压穿越解决方案。

浙江大学电气工程学院王虹富等人提出一种“利用串连制动电阻提高风电场低电压穿越能力”的解决方案(见电力系统与自动化期刊第32卷第18期81页)。该方案提出一种在电网发生电压跌落时，在风电机组与电网之间串接接入制动电阻用于维持机端电压不变，从而使风电机组具备低电压穿越的能力。该方案通过仿真实验提出的对制动电阻选择参数，是基于对风力发电机转速-电压动态稳定域的分析进行的选择，并没有充分考虑电网的电压和电流的波动情况，也没有提出投切制动电阻的投切速度参数和过程控制方法。因此，该方案仍然停留在理论研究阶段，并不能实际应用到风电场或风力发电机组。

发明内容

本发明的目的是提出一种风电场低电压穿越的控制方法，用于控制风力发电机组或风电场低电压穿越系统和装置实现风力发电机组或风电场低电压穿越的功能。

本发明一种风电场低电压穿越的控制方法是这样实现的，包括如下步骤：

测量风电场接入电网端的三相电流和电压，计算电网的等效阻抗，测量取样频率为100KHZ至200KHZ；

构建一个由串联和并联组成的模块化阻抗阵列，将该阻抗阵列的每个阻抗模块分别与一个高速接触器并联连接，控制高速接触器控制该阻抗模块是否接入阻抗阵列；