国电联合动力技术有限公司双馈式风电机组低电压穿越功能对变流器的技术要求ppt

国电联合动力技术有限公司双馈式风电机组低电压穿越功能对变流器的技术要求

版本：A

编制：徐佳园

审核：潘磊

日期：2011年6月11日

目录

1.风电机组低电压穿越功能概述 (1)

2.风力发电机组对变流器低电压穿越技术规定 (2)

2.1基本要求 (2)

2.2不同故障类型的考核要求 (3)

2.3有功恢复 (3)

2.4无功支撑 (3)

3.风电机组低电压穿越功能中变流器功能的实现 (4)

4.低电压穿越功能中变流器需完成的功能 (5)

4.1电网低电压检测 (5)

4.2低电压穿越过程及恢复过程中的有功功率控制 (8)

4.3变流器其它需要具有的功能 (9)

附件一低电压穿越测试点清单 (12)

1.风电机组低电压穿越功能概述

风电机组低电压穿越功能对风电机组各设备有特殊的要求。这些设备包括风电机组主控系统、变流器、变桨系统、发电机、齿轮箱和联轴器。本文主要是在风电机组低电压穿越过程中对变流器功能做出说明，以配合风电机组其它部件完成低电压穿越功能。

对于电气控制系统，需要在低电压穿越期间保持风电机组不脱网，并能够最大限度的发出无功功率，对电网实现支撑。变流器应当能够承受低电压跌落时在转子上产生的大电流，同时能够泄放部分能量。

变流器要满足当前电网法规对风电机组低电压穿越功能的基本要求，当电网法规发生变更时，变流器应能够满足新的电网法规相关要求，必要时重新修订此低电压穿越技术要求。

2.风力发电机组对变流器低电压穿越技术规定

2.1基本要求

低电压穿越功能的基本要求请参照：中国国家电网公司企业标准（Q/GDW 392-2009）风电场接入电网技术规定（2009年12月22日），具体要求如下：

图2.1风电场低电压穿越技术要求规定

图2.1为对风电场的低电压穿越要求。风电场并网点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间断并网运行；并网点电压在图中电压轮廓线以下时，场内风电机组允许从电网切除。规定的风电场低电压穿越要求为：

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625ms的低电压穿越能力；

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。

国家电网出台的风电场接入电网技术规定，是针对整个风电场所提的技术要求，具体检测点在整个风电场的并网点侧。目前，针对单机的低电压穿越能力考核也是以此规定的技术要求为标准。

2.2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。

2.3有功恢复

对故障期间没有切出电网的风电场，其有功功率在故障切除后快速恢复，以至少10%额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。

2.4无功支撑

变流器低电压穿越功能要具备无功支撑选项，可以手动设定无功百分比。这一项要求目前在国网技术规定中虽然没有作出规定，但根据目前风电发展情况以及世界上其它一些国家风电并网法规对低电压穿越技术无功支撑的要求，我公司是要求变流器具有该项功能的。无功支撑功能有助于电网低电压的恢复，有助于风电机组的低电压穿越功能的实现。

3.风电机组低电压穿越功能中变流器功能的实现

双馈型发电机组，当电网瞬间跌落时，产生很大的初始电流，定子侧如此，根据磁通守恒定律，转子侧电流也很大。因为转子变流器输出电压和电流被限制，比较严重的电网故障时，变流器必须保护，变流器所需基本功能如下：

1）变流器需要提供有源CROWBAR，当变流器检测到电网电压下降时，将根据直流母线的电压控制CROWBAR部件的动作，泄放转子上的能量来抑制转子电压的升高。

2）并网开关和网侧接触器继续保持并网，变流器要有无功支撑选项，可手动调节无功。3）变流器要实现不对称跌落下的故障穿越。

4）变流器控制系统需配备相应的UPS,以保证在电压跌落时变流器的控制功能正常运行。

以上是变流器完成低电压穿越所需的基本功能，如果变流器厂家有不同于上述的低电压穿越技术时，请及时通知本公司相关人员。

4.低电压穿越功能中变流器需完成的功能

4.1电网低电压检测

风电机组电网低电压的检测主要依靠变流器自身的电压检测功能来实现的。当变流器检

测到低电压发生后给主控发出低电压穿越状态启动信号，主控接收到该信号后作为低电压穿

越控制的起点，之后执行低电压穿越程序，实现低电压穿越功能。

目前变流器在检测到电网电压跌落之后，其控制模式将转换为电网支撑模式。同时变流

器给主控的CCU STATUS WORD位的状态位将发生变化，主控系统通过检测这些状态位的

变化确认低电压穿越状态的开始。当电网电压恢复后，电网支撑模式关闭且有功功率以参数TORQUE RISE TIME定义的相应的速度增加到设定值。同时变流器状态字CCU STATUS WORD状态位将发生变化，主控系统通过检测这些状态位的变化确认低电压穿越状态的结束。

参数CCU STATUS WORD第6位、第8位和第10位包含有关低电压穿越功能的电网动态

信息，其中电网跌落情况的位状态如下所述：

1）B10 LOW VOLTAGE FOR RIDE THROUGH

当电网电压低于电压LEVEL1 时置1；当电网电压高于电压LEVEL1时清0。其中电压等

级1和电压等级2以及时间t1、t2应该在参数设置时设为可选择项，设定范围应该根据在满足国家标准前提下变流器最大能力来设定。

图4.1 低电压级别设定示意图