[发明专利]风电场集中故障穿越装置

说明书

技术领域

本发明属于新能源并网测试领域，具体涉及一种风电场集中故障穿越装置。

背景技术

随着风力发电在电力能源中所占比例越来越大，风力发电系统对电网安全稳定运行的影响已经不能忽略。据统计：2011年以来，电网公司经营区域内发生35起风机脱网事故，累计有3800多台风机脱网，给电网安全稳定运行和可靠供电造成严重影响，也使风力发电这种清洁能源的推广和应用受到限制。

造成风电机组大规模脱网事故的重要原因之一是目前风电场中很多机组不具备低电压穿越能力。面对风电脱网事故对电网安全稳定运行的威胁，按照《Q/GDW-2009风电场接入电网技术规定》中有关风电场低电压穿越能力的规定（详见附图1）对各种风电机组的低电压穿越能力进行达标改造刻不容缓。对于定速异步风电机组，目前并网运行的有700万千瓦。这些风电机组直接依靠自身的变桨控制很难有效满足低电压穿越要求，需要附加故障穿越装置。

定速异步风电机组低电压穿越改造的技术路线可采用单台机组分别改造路线和风电场集中改造路线。国外厂家和部分国内企业目前已研制成功了单台机组改造用风电机组故障穿越装置，对风电场中所有机组均安装风电机组故障穿越装置后实现《Q/GDW-2009风电场接入电网技术规定》规定的风电场低电压穿越的性能要求，装置典型的原理框图如附图2所示。但是目前的由定速异步风电机组构成的风电场中大多包含数十台乃至上百台风电机组，对每台机组装设风电机组故障穿越装置，其安装、维护工作量大，成本高。对于采用风电场集中改造路线实现的风电场集中故障穿越装置，目前尚未见装置应用的报道。

对于风电场集中故障穿越装置，由于其适应的风电场容量一般为数十兆瓦，目前没有足够容量的低电压穿越检测装置相适应。有鉴于此，采用单台定速异步风电机组等效低电压穿越能力检测的方式：风电场集中故障穿越装置须具备单台机组试验功能。该装置可以连接单台定速异步风电机组组成试验系统，由权威检测机构检测试验系统等效低电压穿越能力。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种风电场集中故障穿越装置，该装置可分别工作在风电场运行模式和机组试验模式：在风电场运行模式下，确保所覆盖的由定速异步风电机组构成的风电场满足《Q/GDW-2009风电场接入电网技术规定》以及欧美各国风电并网准则中所规定的低电压穿越能力要求；在机组试验模式下，能够满足单台定速异步风电机组等效低电压穿越能力检测的要求。该装置的部分主设备采用在风电场运行模式和机组试验模式下复用的结构形式，通过部分设备的重构可实现风电场运行模式和机组试验模式的切换。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种风电场集中故障穿越装置，其改进之处在于，所述装置可分别工作在风电场运行模式和机组试验模式，可采用集装箱布置或集装箱布置结合户外布置的布置形式，其中在机组试验模式下所需设备均安装在集装箱内，移动方便，测试便捷。在风电场运行模式下，确保所覆盖的由定速异步风电机组构成的风电场满足《Q/GDW-2009风电场接入电网技术规定》以及欧美各国风电并网准则中所规定的低电压穿越能力要求；在机组试验模式下，能够满足单台定速异步风电机组等效低电压穿越能力检测的要求。

其中：所述风电场集中故障穿越装置包括暂态电压支撑部分、暂态无功注入部分和功率泄放部分；所述暂态电压支撑部分串联安装在风电场集中并网点和风电场风机集中汇集线之间；所述暂态无功注入部分支路、功率泄放部分支路并联后挂接在风电场风机集中汇集线上。

其中：所述暂态电压支撑部分主要作用是：在电网侧故障时，控制快速旁路设备分闸从而投入制动电阻，提升机端电压进而提升风电场电磁暂态转矩，同时消耗风电场的机械功率。所述暂态电压支撑部分包括以下设备：

①快速旁路设备Dz：可选用电力电子开关或快速断路器；

②制动电阻组Rz：可采用单个电阻分多段形式或多个独立电阻相串联的形式；

③旁路断路器Dx：用于所述快速旁路设备Dz故障或检修时快速旁路；

④总旁路隔离开关Gx：用于在所述装置运行模式切换过程中确保风电场正常并网；

⑤隔离开关G1和G2：用于所述装置运行模式的切换。

其中：所述暂态电压支撑部分设备中，快速旁路设备Dz和制动电阻组Rz相并联构成集中并联单元；旁路断路器Dx与集中并联单元相并联，在快速旁路设备Dz故障或检修时快速旁路；快速旁路设备Dz、制动电阻组Rz、旁路断路器Dx在风电场运行模式和机组试验模式下复用。