各国风电并网导则对低压电穿越的要求(ppt版)
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12
2004-12-14
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
DIgSILENT
12
1.
低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
系统中某节点电压跌落的严重程度与
此节点距离故障点的电气距离远近
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
14
1.
低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
不同电网中对风电机组低电压穿越能力要求的高低也 不太一样。 The Low Voltage Ride Through Requirements to the wind turbines may different in different power grid.
Large scale wind farm ( wind turbine ) tripping will cause load flow changing violently even power system blackout. The frequecy stability issue is the most concern because the power losses could lead to instability. LVRT is necessary.
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
13
1.
低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
电网发生电压跌落对风电机组的影响
机械、电气功率的不平衡影响机组稳定运行 暂态过程导致发电机中出现过流，可能损坏器件 附加的转矩、应力可能损坏机械部分
The wind penetration is high
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
9
1.
低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
高风电穿透功率情况下，故障导致的电压跌落更为严重。
Wind turbines should stay connected to the network and keep operation following voltage dips caused by short-circuit on any or all phases, where the voltage measured at the HV terminals of the grid connected transformer remains above the predefined voltage profile.
Voltage dips will be more severe during high wind penetration
风电机组达到切入风速时 Low Wind
风电机组额定运行时 High Wind
10
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
The wind penetration is low
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
8
1.
低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
风电装机比例较高时：
高风速期间，由于输电网故障引起的大量风电切除会导致系 统潮流的大幅变化甚至可能引起大面积的停电，而带来频率 的稳定问题。 低电压穿越能力是必需的
0 1 2 3 4 5 6 7 8
150MW风电场，基于普通 异步发电机的恒速风电机组。 三 相短路故障持续 0.1s Wind farm capacity 150MW. IG based wind turbines. 3 phase short-circuit duration 100ms
ωr
例
500kV线路 220kV线路 66kV线路
西郊 龙源长岭双龙风电场（49.5MW） 长岭风电场（99MW） 至双辽电厂
至正阳
至巨丰
至三家子
至梨树
2008 BaiCheng Power Grid Single Line Diagram
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
1.
低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
镇赉风电场一期（49.5MW） 洮北风电场（98.6MW） 宝山风电场（49.5MW） 洮南风电场(99MW) 富裕风电场(15MW) 镇赉变 大安变 查干浩特风电场 (24MW) 新立风电场 (49.5MW) 白城变 大安风电场(99MW)
迟永宁 CHI Yongning chiyn@epri.ac.cn 并网技术室
2009.01.06 中国电力科学研究院新能源研究所
2004-12-14
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
2
大纲 Outline
1. 低电压穿越（LVRT）的概念
Induction machine is usally used in Denmark Concept Wind Turbines, the active exciting can not be provided by. The voltage can not be recovered if the wind turbine still keep operating so the wind turbine must be tripped in case of voltage dips during the grid fault.
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
15
2. 风电机组低电压穿越的必要性
The necessity of wind turbine’s LVRT
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
Q/MVar
β
U
t/s
动态电压崩溃 Dynamic Voltage Callapse
7
PM
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
1.
低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
风电装机比例较低时：
Concept of Low Voltage Ride Through
2. 风电机组低电压穿越的必要性
The necessity of wind turbine’s LVRT
3. 各国风电标准对低电压穿越的要求
The requirement on LVRT in grid code worldwide
The impact on wind turbine of voltage dips
Unbanlance torque may influnce the stable operation of wind turbine Overcurrent of generator in transient may damage the Electronics components. Additional torque or forces may damage the mechanical components.
4. 风电机组低电压穿越的实现方案
Realization of wind turbine LVRT
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
3
1、 低电压穿越（LVRT）的概念
Concept of Low Voltage Ride Through
16
2.
风电机组低电压穿越的必要性 The necessity of wind turbine’s LVRT
LGJ-300/28km
至新华厂 长山厂 至扶余
黑鱼泡风电场（49.5MW）
至哈南
松原变 乾安 能投腰井子和三十号风电场（99MW）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
前郭
洮南变
才字乡风电场（49.5MW）
农安
长岭174风电场（9.35MW） 通榆特许权风电场200MW 九台 至通辽宝龙山变 长岭 合心
图
500kV变电站 220kV变电站 发电厂 风电场
此节点固有的无功电压支撑能力 风电功率的高低
密切相关
The voltage dip extent of specific busbar have closely related with
Electrical distance to the fault location Voltage support capability of the specific busbar Wind Power output
11
1.15
0.92
0.69
0.46
0.23
0.00 0.0
0.2
长 220: 电 (pu) 岭 压 洮 \220: 电 (pu) 南 压 前 \220: 电 (pu) 郭 压 松 \220: 电 (pu) 原 压 长 厂 山 \220: 电 (pu) 压
0.4
0.6
0.8
[s]
1.0
• 电网故障电压跌落曲线 • Voltage dips under power system disturbances
也有故障穿越的提法。FRT：Fault Ride Through
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
5
1.
低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
由于风电机组一般采用异步发电机技术（丹麦概念），电网发 生故障时机端电压难以建立，若风电机组继续挂网运行，将会 影响到电网电压无法恢复，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。
风 桨叶
齿轮箱 异步发电机 低速轴 升压变 电网
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
高速轴 并联电容器组
6
1.
200
低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
PE/MW
100 0 -100 1.3 1.2 1.1 1.0 150 75 0 -75 -150 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 1.08 1.06 1.04 1.02 1.00 0.98
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
4
1.
低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
什么是低电压穿越？
LVRT：Low Voltage Ride Through 当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在一定 电压跌落的范围内，风电机组能够不间断并网运行。
2004-12-14
中国电力科学研究院
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1
各国风电并网导则对低电压穿越的要求
－为什么需要低电压穿越
Comparison of LVRT requirements worldwide-
Why do we need LVRT?
可以允许风电场在电网发生故障及扰动时切除，不会引起严 重后果。
The trip of wind farm (wind trubine) during power grid disturbances can be acceptable. It‘s not a big problem to the power system.
2004-12-14
中国电力科学研究院
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DIgSILENT
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1.
低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
系统中某节点电压跌落的严重程度与
此节点距离故障点的电气距离远近
中国电力科学研究院
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14
1.
低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
不同电网中对风电机组低电压穿越能力要求的高低也 不太一样。 The Low Voltage Ride Through Requirements to the wind turbines may different in different power grid.
Large scale wind farm ( wind turbine ) tripping will cause load flow changing violently even power system blackout. The frequecy stability issue is the most concern because the power losses could lead to instability. LVRT is necessary.
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
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1.
低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
电网发生电压跌落对风电机组的影响
机械、电气功率的不平衡影响机组稳定运行 暂态过程导致发电机中出现过流，可能损坏器件 附加的转矩、应力可能损坏机械部分
The wind penetration is high
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
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1.
低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
高风电穿透功率情况下，故障导致的电压跌落更为严重。
Wind turbines should stay connected to the network and keep operation following voltage dips caused by short-circuit on any or all phases, where the voltage measured at the HV terminals of the grid connected transformer remains above the predefined voltage profile.
Voltage dips will be more severe during high wind penetration
风电机组达到切入风速时 Low Wind
风电机组额定运行时 High Wind
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中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
The wind penetration is low
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
8
1.
低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
风电装机比例较高时：
高风速期间，由于输电网故障引起的大量风电切除会导致系 统潮流的大幅变化甚至可能引起大面积的停电，而带来频率 的稳定问题。 低电压穿越能力是必需的
0 1 2 3 4 5 6 7 8
150MW风电场，基于普通 异步发电机的恒速风电机组。 三 相短路故障持续 0.1s Wind farm capacity 150MW. IG based wind turbines. 3 phase short-circuit duration 100ms
ωr
例
500kV线路 220kV线路 66kV线路
西郊 龙源长岭双龙风电场（49.5MW） 长岭风电场（99MW） 至双辽电厂
至正阳
至巨丰
至三家子
至梨树
2008 BaiCheng Power Grid Single Line Diagram
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
1.
低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
镇赉风电场一期（49.5MW） 洮北风电场（98.6MW） 宝山风电场（49.5MW） 洮南风电场(99MW) 富裕风电场(15MW) 镇赉变 大安变 查干浩特风电场 (24MW) 新立风电场 (49.5MW) 白城变 大安风电场(99MW)
迟永宁 CHI Yongning chiyn@epri.ac.cn 并网技术室
2009.01.06 中国电力科学研究院新能源研究所
2004-12-14
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
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大纲 Outline
1. 低电压穿越（LVRT）的概念
Induction machine is usally used in Denmark Concept Wind Turbines, the active exciting can not be provided by. The voltage can not be recovered if the wind turbine still keep operating so the wind turbine must be tripped in case of voltage dips during the grid fault.
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
15
2. 风电机组低电压穿越的必要性
The necessity of wind turbine’s LVRT
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
Q/MVar
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U
t/s
动态电压崩溃 Dynamic Voltage Callapse
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PM
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
1.
低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
风电装机比例较低时：
Concept of Low Voltage Ride Through
2. 风电机组低电压穿越的必要性
The necessity of wind turbine’s LVRT
3. 各国风电标准对低电压穿越的要求
The requirement on LVRT in grid code worldwide
The impact on wind turbine of voltage dips
Unbanlance torque may influnce the stable operation of wind turbine Overcurrent of generator in transient may damage the Electronics components. Additional torque or forces may damage the mechanical components.
4. 风电机组低电压穿越的实现方案
Realization of wind turbine LVRT
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
3
1、 低电压穿越（LVRT）的概念
Concept of Low Voltage Ride Through
16
2.
风电机组低电压穿越的必要性 The necessity of wind turbine’s LVRT
LGJ-300/28km
至新华厂 长山厂 至扶余
黑鱼泡风电场（49.5MW）
至哈南
松原变 乾安 能投腰井子和三十号风电场（99MW）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
前郭
洮南变
才字乡风电场（49.5MW）
农安
长岭174风电场（9.35MW） 通榆特许权风电场200MW 九台 至通辽宝龙山变 长岭 合心
图
500kV变电站 220kV变电站 发电厂 风电场
此节点固有的无功电压支撑能力 风电功率的高低
密切相关
The voltage dip extent of specific busbar have closely related with
Electrical distance to the fault location Voltage support capability of the specific busbar Wind Power output
11
1.15
0.92
0.69
0.46
0.23
0.00 0.0
0.2
长 220: 电 (pu) 岭 压 洮 \220: 电 (pu) 南 压 前 \220: 电 (pu) 郭 压 松 \220: 电 (pu) 原 压 长 厂 山 \220: 电 (pu) 压
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• 电网故障电压跌落曲线 • Voltage dips under power system disturbances
也有故障穿越的提法。FRT：Fault Ride Through
中国电力科学研究院
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5
1.
低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
由于风电机组一般采用异步发电机技术（丹麦概念），电网发 生故障时机端电压难以建立，若风电机组继续挂网运行，将会 影响到电网电压无法恢复，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。
风 桨叶
齿轮箱 异步发电机 低速轴 升压变 电网
中国电力科学研究院
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高速轴 并联电容器组
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1.
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低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
PE/MW
100 0 -100 1.3 1.2 1.1 1.0 150 75 0 -75 -150 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 1.08 1.06 1.04 1.02 1.00 0.98
中国电力科学研究院
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低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
什么是低电压穿越？
LVRT：Low Voltage Ride Through 当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在一定 电压跌落的范围内，风电机组能够不间断并网运行。
2004-12-14
中国电力科学研究院
CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
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各国风电并网导则对低电压穿越的要求
－为什么需要低电压穿越
Comparison of LVRT requirements worldwide-
Why do we need LVRT?
可以允许风电场在电网发生故障及扰动时切除，不会引起严 重后果。
The trip of wind farm (wind trubine) during power grid disturbances can be acceptable. It‘s not a big problem to the power system.