低电压穿越技术规范书
低电压穿越检测
LVRT-2300低电压穿越检测技术规范书1 低电压穿越检测总则1.1低电压穿越检测平台适用于光伏发电站并网验收、风电场接入并网验收、光伏逆变器型式试验、风力发电机组的低电压穿越检测平台，包括主要设备及其辅助设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。
1.2要求低电压穿越检测平台能够同时满足现场安装在风电场的单台风电机组低电压穿越能力检测，满足光伏发电站并网接入验收的低电压穿越能力检测，满足光伏逆变器与风电发电机组的型式试验的低电压穿越试验检测。
1.3低电压穿越检测平台所提出的是最低限度的技术要求,并未对一切技术细节做出规定,也未充分引述有关标准和规范的条文。
供方应保证提供符合本规范书和工业标准的优质产品。
2 低电压穿越检测平台使用条件2.1低电压穿越检测平台环境条件a) 户外环境温度要求：－40℃~ 50℃；b) 户外环境湿度要求：0~90% ；c) 海拔高度：0~2000米（如果超过2000米，需要提前说明）。
2.2安装方式：标准海运集装箱内固定式安装。
2.3储存条件a）环境温度－50℃～50℃；b）相对湿度0～95% 。
2.4工作条件a) 环境温度－40 ºC～40ºC；b) 相对湿度10%～90%，无凝露。
2.5电力系统条件a) 电网电压最高额定值为35kV，电压运行范围为31.5kV~40.5kV；同时也可以同时满足10kV\20kV电网电压的试验检测。
b) 电网频率允许范围：48~52Hz；c) 电网三相电压不平衡度：<= 4%；d) 电网电压总谐波畸变率：<= 5%。
2.6负载条件负载包括直驱或双馈式等风力发电机组，其总容量不大于6.0MVA。
其控制和操作需要满足国家关于风电机组电电压穿越测试与光伏发电站的相关测试规程技术要求。
本检测平台能够同时满足同等条件下光伏电站或光伏逆变器的低电压穿越能力测试。
2.7接地电阻：<=5Ω。
3低电压穿越检测平台的技术要求3.1 低电压穿越检测平台结构及原理要求根据模拟实际电网短路故障的要求，测试系统须采用阻抗分压方式，原理如下图1所示(以实际为准)。
低电压穿越控制技术
电网正常条件下双馈风力发电变换器的控制技术DFIG变速恒频运行，通过控制转子侧和网侧变换器来实现有功、无功功率的独立调节。
转子侧变换器的主要作用是为转子提供励磁电流，而励磁电流可以分为励磁分量和转矩分量两部分。
其中调节励磁电流分量可调节定子侧所发出的无功功率，调节转矩电流分量控制电磁转矩，进而控制定子侧所发出的有功功率，使风力机运行在最佳功率曲线上，实现最大风能捕获。
风速的变化会引起双馈发电机运行状态的变化，进而导致直流侧电流的变化，从而引起直流侧电压的变化。
直流侧电压的变化会引起整个风力发电系统的性能恶化，所以网侧变换器的主要控制目标就是保持直流侧电压恒定而不受上述因素的影响，同时又可以控制功率因数。
网侧变换器的另一任务是保证其良好的输入特性，即输入电流波形接近正弦，谐波含量少，功率因数符合要求，理论上可获得任意可调的功率因数，为整个风电系统的功率因数控制提供了另一种方法。
双馈风力发电系统是一个多变量、时变、强耦合的高阶非线性系统，其运行控制复杂。
目前对于理想电网电压条件下DFIG风力发电机系统、包括网侧、转子侧变换器的控制策略业已进行了大量的研究工作错误！未找到引用源。
]。
如经典的矢量控制(Vector Control-VC)和直接转矩控制(Direct Torque Control-DTC)在DFIG风电机组得到广泛应用。
矢量控制根据定向方式的不同又可分为电压定向(SVO-VC)和磁链定向(SFO-VC)。
而针对网侧变换器而言，变换器的控制就可以分为基于电网电压定的矢量控制(VOC)和直接功率控制(VDPC)以及基于虚拟磁链定向的矢量控制(VFOC)和直接功率(VFDPC)控制四种。
1 矢量控制由于DFIG是个多变量、非线性、强耦合的被控对象，采用参数重构和状态重构的现代控制理论概念可以实现交流异步电动机定子电流的励磁分量和转矩分量之间的解耦，即磁通和转矩之间的解耦，将整个系统分解为两个独立控制的子系统。
低电压穿越.
（2）PMSG的LVRT实现
①故障时间短且电压跌落幅值小
适当地增大直流侧电容的容量,提高直流电容的 额定电压,这样在电压跌落的时候,可以把直流母线的 电压限定值调高,使功率不平衡发生时,过剩的能量能 在电容上得到暂时的缓冲,以储存多余的能量,并且允 许网侧的逆变器电流增大,以输出更多的能量,最终达 到两侧的功率基本平衡。
1、低电压穿越技术的定义 2、FSIG、PMSG、DFIG在电网电压跌落时的 暂态特性 3、不同类型风机的LVRT实现方法
1、低电压穿越技术
低电压穿越（LVRT ，Low Voltage Ride Through）技术是指风力发电机并网点电压跌落到一 定值的情况下，风机能够不脱离电网而继续维持运 行，甚至还可以为系统提供一定无功支持以帮助系 统恢复电压的一种技术。
（1）FSIG和DFIG的暂态特性
（2）同步直驱式风机（PMSG）的电压跌落暂态特性
PMSG定子经变流器与电网相接,发电机和电网不存在 直接耦合。
3.不同类型风机的LVRT实现方法
(1)FSIG的LVRT实现
FSIG在电网电压跌落时最大的问题就是电磁转矩 的衰减使得转速上升。 ①判断故障后快速变桨以改变机械转矩，从而降低转 速; ②安装一个静态无功补偿器，来对各种功率等级无功 进行实时补偿； ③通过采用静态同步补偿器来调节电压，该方法也能 使FISG低电压穿越能力得到提高，而且该方法的补偿 电流不会随着电压的下降而下降。
④转子侧方法
（a）双向晶闸管型Crowbar
（b）带旁路电阻的 Crowbar
谢谢！Biblioteka （3） DFIG的LVRT实现
①基于双馈风机定子电压动态补偿的控制策略
Lm Ls Lr L2 m r s I r s ( Ls1 Lr1 ) I r Ls Ls
低电压穿越(LVRT)要求及测试
由德国联邦政府颁布的第一部关于可再生能源发电(EEG) 和热电联产
(BHKW) 的联邦法律
Fixed balance for power generation using renewable energy resources Wind, Water,
Biomass and Biogas, Photovoltaic
Low-Voltage Ride Through (LVRT) Requirements and Testing
低电压穿越（LVRT）要求及测试
Dr.-Ing. Karl-Heinz Weck
Forschungsgemeinsc
haft für Elektrische
Anlagen
und
Stromwirtschaft e.V.
常规的过流保护不起作用
Protection during faults by voltage and frequency variation
故障期间根据电压和频率变化进行保护
Basic requirement in Grid Codes fast disconnection at system faults
UCTE 400 kV
G
Subtransmission
个别地区超过20% WT connection to sub-transmission
次输电网110/132 kV
and transmission frequent
Industry工业
风电机组常接入次输电网及输电网
Voltage and load-flow in
History of Grid Codes in Germany since 2003 2003年后德国并网导则发展历程
低电压穿越规范
低电压穿越当前光伏发电已成为太阳能资源开发利用的重要形式，其中大型光伏电站的接入，将对电网的安全稳定运行产生深刻影响，特别是在电网故障时光伏电站的突然脱网会进一步恶化电网运行状态，带来更加严重的后果。
当光伏电站渗透率较高或出力加大时，电网发生故障引起光伏电站跳闸，由于故障恢复后光伏电站重新并网需要时间，在此期间引起的功率缺额将导致相邻的光伏电站跳闸，从而引起大面积停电，影响电网安全稳定运行[3]。
因此，亟须开展大型光伏电站低电压穿越技术的研究，保障光伏电站接入后电网的安全稳定运行。
一、低电压穿越使用条件1、环境条件a) 户外环境温度要求：－40℃~ 50℃；b) 户外环境湿度要求：0~90% ；c) 海拔高度： 0~2000米（如果超过2000米，需要提前说明）。
2、低电压穿越安装方式：标准海运集装箱内固定式安装。
3、储存条件a）环境温度－50℃～50℃；b）相对湿度 0～95% 。
4、低电压穿越工作条件a) 环境温度－40 ºC～40ºC；b) 相对湿度 10%～90%，无凝露。
5、低电压穿越电力系统条件a) 电网电压最高额定值为35kV，电压运行范围为31.5kV~40.5kV；同时也可以同时满足10kV\20kV电网电压的试验检测。
b) 电网频率允许范围：48~52Hz；c) 电网三相电压不平衡度：<= 4%；d) 电网电压总谐波畸变率：<= 5%。
6、低电压穿越负载条件负载包括直驱或双馈式等风力发电机组，其总容量不大于6.0MVA。
其控制和操作需要满足国家关于风电机组电电压穿越测试与光伏发电站的相关测试规程技术要求。
本检测平台能够同时满足同等条件下光伏电站或光伏逆变器的低电压穿越能力测试。
7、低电压穿越接地电阻：<=5Ω。
二、低电压穿越技术要求光伏电站低电压穿越技术（Low Voltage Ride Through，LVRT）是指当电网故障或扰动引起的光伏电站并网点电压波动时，在一定的范围内，光伏电站能够不间断地并网运行。
风电场的低电压穿越
风电场的低电压穿越下图为对风电场的低电压穿越要求。
风电场并网点三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；并网点电压只要有一相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。
一、电压运行范围（新） 当风电场并网点的电压偏差在其额定电压的－10％～＋10％之间时，风电场内的风电机组应能正常运行。
当风电场并网点电压偏差超过＋10％时，风电00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2-101234电网故障引起电压跌落要求风电机组不脱网连续运行风电机组可以从电网切出时间（s ）并网点电压（p .u .）0.625场的运行状态由风电场所选用风电机组的性能确定。
二、电压控制要求1、风电场应配置无功电压控制系统；根据电网调度部门指令，风电场通过其无功电压控制系统自动调节整个风电场发出（或吸收）的无功功率，实现对并网点电压的控制，其调节速度应能满足电网电压调节的要求。
2、当公共电网电压处于正常范围时，风电场应当能够控制风电场并网点电压在额定电压的－97％～＋107％范围内。
3、风电场变电站的主变压器应采用有载调压变压器。
风电场具有通过调整变电站主变分接头控制场内电压的能力，确保场内风电机组在条款1所规定的条件下能够正常运行。
（依据：GB/T 12325-2008《电能质量供电电压偏差》，提出当风电场并网点的电压偏差在－10％～＋10％之间时，风电场内的风电机组应能正常运行。
）根据风电场接入电网技术规定，在2009年2月后通过审查的，风机必须带有低电压穿越功能，如不具备一律不允许并网。
新疆达坂城风电场，目前购置的华创CCWE-1500/70.DF机型具备低电压穿越能力，当风电场并网点的电压偏差在其额定电压的－10％～＋10％之间时，风电场内的风电机组应能正常运行满足风电场低电压穿越能力要求；能够在并网点电压突降到20%Ue时625ms不切除。
风力发电机组低电压穿越
摘要风力发电机因为电网故障引起网电压跌落到一定值以下并且保持625ms不脱离电网而继续维持运行，并仍能为系统提供有功功率以至少每秒10%额定功率的变化率恢复至故障前的能力称作是低电压穿越能力。
关键词低电压穿越技术；风电机组；并网目录1.低电压穿越技术 (1)2.低电压穿越特性及与保护动作时间关系 (2)3.实现低电压穿越需要风电场各种保护的配合 (3)3.1.风电机组保护 (3)3.1.1.对于电压越限所进行的保护 (3)3.1.2.对于频率越限所进行的保护 (3)3.1.3.对于电流所进行的保护 (3)3.2.风电机变流器保护 (3)3.3.箱变保护 (3)3.4.风电场内部电网保护 (4)3.5.集电线路的保护 (4)3.6.母线保护 (4)3.7.风电场中的主变保护 (4)3.8.高压母线保护 (4)3.9.继电保护 (4)4.风力发电场中的并网技术严格要求 (4)引言中国在颁布《在再生能源法》并且实施配套政策后，在2011年颁布国家标准GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》对低电压穿越技术的明确规定。
是目前主流的风电机组是双馈型和直驱型风电机组，因具有优异的无功和电压控制能力而得到广泛的应用，但由于变流器容量、低电压穿越期间的控制不同，具体情况有差异。
国内外对这项技术的研究工作都取得了巨大成果，并且对不同机组提出了多种方案。
风电场电气部分由一次部分和二次部分构成，一次主要包括风电机组、集电环节、升压变电站、厂用电；二次主要包括风电机组监控与保护、箱变监控与保护、变电站监控与保护、线路监控与保护。
风电场是由主变、箱变、无功补偿设备、集电线路等组成。
中国在2008年4月9日吉林大范围风电机组切机事故，故障位置从白城至开发变66KV线路（19km），发生两相短路（B-C）。
这事故说明即使风电场都具备低电压穿越技术，风电场也有低电压穿越失败的可能，风电场无功补偿装置如果没有具备快速电压调节能力，将会造成大量无功涌入电网。
[gb18030] 低电压穿越
![[gb18030] 低电压穿越](https://img.taocdn.com/s3/m/9cfcfbc95022aaea998f0f64.png)
电压跌落情况下锁相环技术改进
电压跌落情况下锁相环技术改进
基于双二阶广义积分器的软件锁相方法：方案的基本出发点是基于对称分量法的正序电压
分解该法通过基于二阶广义积分器的自适应滤波器来实现电网电压正、负序分量的检测计算，并在此 过程中对电网的谐波分量进行了滤除，该方法能在电网平衡和不平衡条件下精确地获取电网正、负序 分量的相位、幅值及频率信息，因此也具有较好的电网适应性。
电压跌落情况下锁相环技术改进
SOGI优点： 1.当电网出现三相跌落时，锁相环能快速且精确地获取电网电压正序分量的频 率和相位信息。 2.当电网出现三相频率突变（50Hz 变成 30Hz）时，锁相环依旧能快速准确 地获取电网电压正序分量的频率和相位信息。 3.当电网出现三相频率突变且同时含有低次谐波时，锁相环依旧能快速准 确地获取电网电压正序分量的频率和相位信息。
零电压穿越方案
李阳
目录
低电压穿越概述
电压跌落情况下锁相环技术改进 电压跌落并网电流控制方法的改 进
低电压穿越概述
低电压穿越：当电网故障或扰动引起光伏并网系统逆变器并网点的电压跌落 时，在一定电压跌落的范围内，光伏并网逆变器能够不间断并网运行。 对光伏并网逆变器的影响： 硬件： 可能会导致过电压过电流以及随之而来的电磁干扰等问题导致主电路硬件 的损坏 导致数字控制板或驱动电路等受到干扰而丧失控制能力 软件： 低电压冲击意味着各项参数的突然变化，系统的主控算法、锁相环算法、 保护逻辑算法、光伏发电特有的最大功率点跟踪等算法是否可以做出相应的 快速调整，给出准确有力的控制信号 低电压穿越对光伏电池阵列的影响 不再工作于最大功率点状态，而是根据瞬时的功率迅速调节自身输出的电 压和电流，建立起暂态平衡。此时会造成直流母线上的电容电压升高，但是 不会超过光伏电池阵列的开路电压
低电压穿越技术
低电压穿越时对10兆瓦的风力涡轮机多级电网侧变流器的热分析柯玛，会员，IEEE，佛雷格布拉布叶格，研究员，IEEE，马可李斯锐，研究员，IEEE摘要由于单个风力涡轮机的功率等级不断上升甚至达到7MW，风力发电系统要求更可靠和能够承受极端的电网干扰。
此外，风力发电系统应在电网中更加灵活和能够通过在电网故障期间注入有助于电网恢复的无功电流，这已经成为一种需要。
因此，全功率变换器解决方案正变得越来越流行来满足不断增长在风力发电应用中的挑战。
然而，全功率转换器中的功率器件的加载，特别是在电网故障期间，可能会妥协可靠性能和进一步增加了系统的成本。
在本文中，三个具有好前景的用于新一代的10兆瓦的风力涡轮机的电网侧的多级变换器的拓扑结构被提出，和基本上作为案例学习而设计。
运行状态，和可靠性相关性能一样，研究的目的在不同的低电压穿越（LVRT）条件下。
发现所有提出的转换器拓扑结构都将一些低电压穿越操作时高负载的功率器件（特别是二极管）中遭受交界处的温度较高。
此外，本三电平和五电平H桥拓扑比著名的三电平中性点钳位拓扑结构在减少不对称性和设备应力等级方面表现出更大的潜力。
关键词：低电压穿越（LVRT），多层次变换器，热分析，风力发电。
一、引言欧盟致力于到2020年其能源的20%从可再生能源中获得[ 1 ]。
作为最有前景的候选对象，并入电网的风能生产在全世界蓬勃发展。
同时，单个风力发电机组的容量不断增加从而降低了生产每千瓦时的价格，作为尖端成就，7兆瓦海上风机已经出现在市场上[ 2 ]-[ 4 ]。
因此，由于与以前相比在电网故障或断开后会对电网的更为重要的影响，风力发电系统要求更加可靠，能承受一些极端的电网扰动。
传动系统运营商已经颁布更严格的低电压穿越（LVRT）电网的标准，如图1所示的[5] 对于不同的国家，在图中定义了各种电压骤降和允许的扰动时间的边界。
此外，风力发电系统还提供无功电流（高达转换器额定电流容量的100%）来有助于电网恢复，当低电压穿越出现，如图2所示，所需要的与电网电压相关的无功电流由德国的电网规范指示[ 6 ]。
低电压穿越技术措施
低电压穿越技术措施《低电压穿越技术措施》低电压穿越技术措施指的是在电力系统中，为了应对低电压问题而采取的一系列技术手段和措施。
低电压是指输电、配电过程中出现的电压偏低的现象，它可能给电力系统的正常运行和终端用户的电气设备带来一系列的问题。
低电压的主要影响之一是导致电力系统的电压稳定性降低，可能会引发电力设备的故障。
此外，低电压还会影响终端用户的电气设备正常运行，特别是对一些对电压变化敏感性较高的设备来说，如计算机、电视机、电冰箱、空调等，低电压会使其工作不稳定、效率低下甚至损坏。
为了避免和解决低电压问题，需要采取以下一些技术措施：1. 电力系统的电压控制和调节。
通过分布式电源的增加、输电线路及变电站的规划和改造等方式，提升电力系统的电压控制能力，保证系统内各个节点的电压稳定。
2. 减小电力线路的输电损耗。
减小输电线路的损耗可以进一步提高输电效率，降低线路电压降低的可能性。
这可以通过合理选择导线、减小线路的电阻、优化线路的设计和运行等方法来实现。
3. 采用补偿装置和电压稳定器。
通过在电网中安装合适的电容器、电抗器等补偿装置，可以对低电压区域进行补偿，提高电压的稳定性和恢复到正常水平。
此外，电压稳定器的使用可以实时监测并稳定电网中的电压波动，有效地抑制低电压现象的发生。
4. 完善终端用户的电压保护装置。
在终端用户的电气设备中加装电压保护装置，一旦检测到低电压情况，及时进行报警或自动切断电源，以避免设备受损。
综上所述，《低电压穿越技术措施》是关于应对电力系统中低电压问题的一篇技术指南。
通过合理的电压控制和调节、减小输电损耗、补偿装置的使用以及完善用户保护装置等措施，可有效应对低电压问题，保证电力系统的稳定运行和终端用户的正常用电需求。
低电压穿越
一、定义：小型发电系统在确定的时间内承受一定限值的电网低电压而不退出运行的能力。
二、问题的提出：对于变频恒速双馈风力发电机，在电网电压跌落的情况下，容易在其转子侧感应出较大的电流，损坏变流设备，导致风力发电机组与电网解列。
在以前风力发电机容量较小的时候，为了保护转子侧的励磁装置，就采取与电网解列的方式，但目前风力发电的容量都很大，与电网解列后会影响整个电网的稳定性，甚至会产生连锁故障。
于是，根据这种情况，专家就提出了风力发电低电压穿越的问题。
三、基本要求：从图中曲线可以看出:曲线以上的区域是风电场需要保持同电力系统连接的部分，只有在曲线以下的区域才允许脱离电网。
风电场必须具有在电网电压跌落至额定电压15%能够维持并网运行625ms的低电压穿越能力;风电场并网点电压在发生跌落故障后2s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场必须保持并网运行。
只有当电力系统出现在曲线下方区域所示的故障时才允许脱离电网。
四、低电压穿越技术实现的种类：1、转子短路保护技术2、新型拓扑结构3、采用新的励磁控制策略转子短路保护技术在发电机转子侧装有crowbar电路，为转子侧电路提供旁路，在检测到电网系统故障出现电压跌落时，闭锁双馈感应发电机励磁变流器，同时投入转子回路的旁路保护装置,达到限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压的作用，以此来维持发电机不脱网运行目前比较典型的crowbar电路有如下几种：(1)混合桥型crowbar电路：每个桥臂由控制器件和二极管串联而成。
(2) IGBT型crowbar电路和带有旁路电阻的crowbar电路出现电网电压跌落时，通过功率开关器件将旁路电阻连接到转子回路中，这就为电网故障期间所产生的大电流提供了一个旁路，从而达到限制大电流，保护励磁变流器的作用。
双馈感应异步风机的一种简单的低电压穿越技术针对不同的发电机类型有不同的实现方法，最早采用也是最普遍的方案是采用Crowbar电路, 有的已经安装在变频器之中，根据不同的系统要求选择低电压穿越能力的大小，即电压跌落深度和时间，具体要求根据电网标准要求。
《大型汽轮发电机组一类辅机变频器高、低电压穿越技术规范(征求意见稿)》
如允许降低转速，则用本方法可使传动设备在三相电压较大幅度暂态跌 落期间继续运行。采用这种方法时必须考虑三相电压暂态跌落的最大幅值、 扰动最长持续时间、生产过程中允许的转速降低的程度和负载特性。 4.3.1.3 外加串联交流不间断电源 UPS
作用显著。适当增大回路的电容量或及时更换运行时间过长且容量下降的电 容器可解决变频器过电压，在设计阶段选用较大容量的变频器，以取得电压 能力的提高。 5 试验 5.1 一般要求
变频器高、低电压穿越能力可通过型式试验、入网检测试验或安装现场 验证试验来确认。
试验设备应能够模拟外部单一、连锁故障以及系统振荡引起的变频器电 压异常情况，应能模拟瞬时电压跌落或升高，应具备千瓦级以上的带负载能 力。
应束缚主设备和供电对象的能力，应在适当考虑变频器安全经济能效比的条
件下，充分发挥变频器对电网安全的支撑能力。
根据上述原则，变频器高压穿越性能应与主机过电压性能相配合。变频
器低压穿越性能应与主机低压性能相配合，宜与电厂一类辅机的低电压保护
定值相配合。
4.2 技术指标
当外部故障或扰动引起的变频器进线电压跌落幅值和持续时间在低电
规定的高、低电压穿越能力，电厂一类辅机应采用工频电源，变频器消除缺
陷后才可投入使用。电厂应根据机组检修计划，定期检验变频器的高、低电
压穿越能力。
4.1 基本原则
变频器的高、低电压穿越能力应根据电厂主设备及一类辅机设备能力、
变频器低电压穿越电源装置操作规范 (1)1
变频器低电压穿越电源装置操作规范一、安全须知1、操作人员熟知《电力安全工作规程》并严格遵守《电力安全工作规程》的前提下，针对低电压穿越电源屏柜特点突出强调如下几点：1)熟悉低电压穿越屏柜强弱电走线情况，确认各元器件器件可靠连接，严禁盲目仓促操作；2)开关的上电顺序必须按照操作规范的说明，不能为追求屏柜快速投入运行而置安全于不顾。
若运行过程中出现异常（故障灯亮、停机灯亮、开入后台故障信号），应立即停止屏柜(先使用“急停”按钮，然后是断开柜内的“12SW”控制器电源，断开交流开关QF1)，断开相关电源并告知屏柜负责人，待查明原因后方可继续工作;3)产品的某些端子带有高电压或大电流，运行时不得随意触摸屏柜内相关零部件，禁止带电插拔插件;4)严防CT开路、PT短路等现象发生；5)需要测量时，千万要小心使用仪表和工具，避免出现短路、接地、开路等事故；二、特别强调上电前应先检查变频器和低电压穿越装置，检查柜内是否有杂物，配线是否有松动，严禁触摸直流母排及电容两端，检查时应先用万用表测量直流母线电压，注意人身安全。
三、外部接线1、将三相交流电源接入低电压穿越电源装置的QF1端口，注意相序的正确。
2、将低电压穿越电源装置的直流端子接入变频器的直流端口，注意极性的正确。
3、低电压穿越电源装置内部的接线排1X3的端子“1”、“2”和“4”、“5”两对端子，提供给变频器控制柜的操作电源110V。
4、低电压穿越电源装置内部的接线排1X3的端子“10”和“11”作为上送后台的故障空节点。
四、装置内部开关说明11SW：UPS供电开关，闭合该开关，UPS输入侧接入市电。
12SW：装置控制器、操作继电器电源13SW：UPS输出侧开关，闭合该开关，UPS向变频器控制柜提供110V AC。
五、低电压穿越开机流程1、手动闭合变频器柜的交流开关，变频器开始上电。
2、操作低电压穿越装置前需将屏柜正面的“急停”按钮拍下。
3、手动闭合低电压穿越装置内的11SW，则装置通过交流电源给UPS进行充电。
低电压穿越综述
（1）FSIG和DFIG的暂态特性
Байду номын сангаас
（2）同步直驱式风机（PMSG）的电压跌落暂态特性
PMSG定子经变流器与电网相接,发电机和电网不存在 直接耦合。
3.不同类型风机的LVRT实现方法
(1)FSIG的LVRT实现
FSIG在电网电压跌落时最大的问题就是电磁转矩 的衰减使得转速上升。 ①判断故障后快速变桨以改变机械转矩，从而降低转 速; ②安装一个静态无功补偿器，来对各种功率等级无功 进行实时补偿； ③通过采用静态同步补偿器来调节电压，该方法也能 使FISG低电压穿越能力得到提高，而且该方法的补偿 电流不会随着电压的下降而下降。
风电并网低压穿越的相关规定:
2、电网电压跌落时FSIG、PMSG、DFIG的暂态特 性
电压跌落（Voltage Dip）也称电压骤降、电压 下跌或电压凹陷，是供电系统的一种较为突出的电能 质量问题，指电网电压均方根值在短时间突然下降的 事件，电气与电子工程师协会(IEEE),将其定义为下降 到额定值的90%～10%。 • 大电机启动引起的电压跌落 • 电机的再加速引起的电压跌落 • 电网故障引起的电压跌落
（3） DFIG的LVRT实现
①基于双馈风机定子电压动态补偿的控制策略
Lm Ls Lr L2 m r s I r s ( Ls1 Lr1 ) I r Ls Ls
②定子侧方法
定子侧加电阻阵列
电网侧串联变换器
③直流母线上方法
（a）直流 Crowbar
(b)带 UPS 的直流Crowbar
1、低电压穿越技术的定义 2、FSIG、PMSG、DFIG在电网电压跌落时的 暂态特性 3、不同类型风机的LVRT实现方法
1、低电压穿越技术
低电压穿越技术
低电压穿越技术一、低电压穿越技术概述随着风力发电在电网中所占比例的增加，电网公司要求风力发电系统需像传统发电系统一样，在电网发生故障时具有继续并网运行的能力。
电网发生故障引起电压跌落会给风力发电机组带来一系列暂态过程（如转速升高、过电压和过电流等），当风力发电在电网中占有较大比例时，机组的解列会增加系统恢复难度，甚至使故障恶化。
因此目前新的电网规则要求当电网发生短路故障时风力发电机组能够保持并网，甚至能够向电网提供一定的无功功率支持，直到电网恢复正常，这个过程被称为风力发电机组“穿越”了这个低电压时间（区域），即低电压穿越（Low Voltage Ride Through，LVRT）。
1.风力发电机组故障穿越并网要求各国相继提出了越来越严格的故障穿越标准，要求机组在电网故障情况下能够按照标准规定的时间继续并网运行。
图4-26为德国、英国、美国和丹麦4国故障穿越标准中电网电压跌落程度与风电机组需持续并网运行的时间的规定。
图4-26 各国故障穿越标准各国制定的故障穿越标准中，除包含图4-26所示的并网时间要求外，一般都包含以下4个方面的规定：（1）公共耦合点的电网电压有效值的跌落程度与要求机组继续并网运行时间长短的关系。
（2）电网线电压有效值的跌落程度与输出无功功率的关系。
（3）故障切除后，有功功率的恢复速率。
（4）频率的波动与输出有功功率的关系。
我国国家电网公司制定了风力发电机组低电压穿越标准。
标准规定：风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时能保持并网运行625ms的低电压穿越能力，如图4-27所示。
风电场并网点电压在发生跌落2s内能够恢复到额定电压90%时，风电场内的风电机组能够保持不脱网运行。
2.关于双馈风力发电机的低电压穿越的特殊性图4-27 中国的低电压穿越标准与其他机型相比，双馈异步风力发电机在电压跌落期间面临的威胁最大。
电压跌落出现的暂态转子过电流、过电压会损坏电力电子器件，而电磁转矩的衰减也会导致转速的上升。
低电压穿越标准
低电压穿越技术介绍
低电压穿越(Low voltage ride through，LVRT)，低电压过渡能力，曾称“低电压穿越”。
定义：小型发电系统在确定的时间内承受一定限值的电网低电压而不退出运行的能力。
低电压穿越技术一般有三种方案：一种是采用了转子短路保护技术，二种是引入新型拓扑结构，三是采用合理的励磁控制算法。
转子短路保护技术
比较典型的crowbar电路有如下几种：
(1)混合桥型crowbar电路，每个桥臂有控制器件和二极管串联而成。
(2)IGBT型crowbar电路，每个桥臂由两个二极管串联，直流侧串入一个IGBT器件和一个吸收电阻。
(3)带有旁路电阻的crowbar电路，出现电网电压跌落时，通过功率开关器件将旁路电阻连接到转子回路中，这就为电网故障期间所产生的大电流提供了一个旁路，从而达到限制大电流，保护励磁变流器的作用。
低电压穿越
低电压穿越一、目的在电压跌落期间（电压最低跌落至20%，跌落时间与电压跌落程度相关，最短应能支持625ms），风机不能自动脱网，以免对电网造成影响，把电网电压拉的更低，并要求风机为电网提供无功支持，直至电网恢复。
二、低电压穿越原理电网电压跌落，将会导致电流骤升，而风机输出的能量骤减，这将主要对风机造成两种不良影响：第一是转子侧浪涌电流（对发电机本身的影响不大，主要是电流热效应）冲击变流器，导致变流器不堪承受大电流而击毁；第二是电压降低，叶轮吸收的大量风能大部分难以转化为电能输出，这时叶轮的转动惯量将吸收能量，即发电机转速快速上升，造成发电机超速。
我们在以下三个方面做改进：A、直流母线上的方法电网电压骤降之后，风机的定、转子绕组中感应生成很大的故障电流，转子故障电流流过直流母线电容，引起直流母线电压的波动。
又因为电网电压降低导致GSC 控制直流母线电压的能力减弱，不能及时将转子侧过剩的能量传递到电网上，可能导致直流母线电压快速上升，可能击坏电容。
因此此时加装的直流母线控制系统启动，利用功率极大的电阻吸收转子侧多余的能量，将直流母线电压控制在一定范围内，防止直流母线电压过高，从而击毁母线电容。
B、转子侧的方法电网电压骤降时，更多的浪涌电流将对励磁变频器进行瞬间冲击，为了保护励磁变频器，我们通过电阻短接转子绕组以旁路RSC，为转子侧的浪涌电流提供一条通路，即Crowbar 电路。
转子侧Crowbar 的控制方式为：当转子侧电流或直流母线电压增大到预定的值时触发导通开关元件，同时关断RSC 中所有开关器件，使得转子浪涌电流流经Crowbar，消耗大量能量，旁路RSC。
C 、桨叶上的方法变桨距可使桨叶的节距角（气流方向与叶片横截面的弦的夹角）在0°～90°的范围内变化，以使风轮捕获的风能相对稳定，并保持在发电机容量允许的范围以内。
发电机的转速变化取决于风力机输入功率和发电机输出功率之差，电网电压骤降之后，风机输入功率不变，而风机输送至电网功率大幅减少，剩余的巨大机械能转速快速升高，此时通过修改后主控程序及时命令便将系统增大桨叶节距角，降低叶轮转速，以减小风力机的输入功率，从而阻止发电机转速上升，防止风机超速，即实行变桨距控制。
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低电压穿越技术规范书1 总则1.1低电压穿越技术规范书适用于光伏发电站并网验收、风电场接入并网验收、光伏逆变器型式试验、风力发电机组的低电压穿越检测平台，包括主要设备及其辅助设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。
1.2低电压穿越技术规范书要求该检测平台能够同时满足现场安装在风电场的单台风电机组低电压穿越能力检测，满足光伏发电站并网接入验收的低电压穿越能力检测，满足光伏逆变器与风电发电机组的型式试验的低电压穿越试验检测。
1.3低电压穿越技术规范书所提出的是最低限度的技术要求,并未对一切技术细节做出规定,也未充分引述有关标准和规范的条文。
供方应保证提供符合本规范书和工业标准的优质产品。
2 低电压穿越技术使用条件2.1低电压穿越技术环境条件a) 户外环境温度要求：－40℃~ 50℃；b) 户外环境湿度要求：0~90% ；c) 海拔高度：0~2000米（如果超过2000米，需要提前说明）。
2.2安装方式：标准海运集装箱内固定式安装。
2.3储存条件a）环境温度－50℃～50℃；b）相对湿度0～95% 。
2.4低电压穿越技术工作条件a) 环境温度－40 ºC～40ºC；b) 相对湿度10%～90%，无凝露。
2.5低电压穿越技术电力系统条件a) 电网电压最高额定值为35kV，电压运行范围为31.5kV~40.5kV；同时也可以同时满足10kV\20kV电网电压的试验检测。
b) 电网频率允许范围：48~52Hz；c) 电网三相电压不平衡度：<= 4%；d) 电网电压总谐波畸变率：<= 5%。
2.6负载条件负载包括直驱或双馈式等风力发电机组，其总容量不大于6.0MVA。
其控制和操作需要满足国家关于风电机组电电压穿越测试与光伏发电站的相关测试规程技术要求。
本检测平台能够同时满足同等条件下光伏电站或光伏逆变器的低电压穿越能力测试。
2.7接地电阻：<=5Ω。
3低电压穿越技术检测平台的技术要求3.1 结构及原理要求根据模拟实际电网短路故障的要求，测试系统须采用阻抗分压方式，原理如下图1所示(以实际为准)。
测试系统串联接入风电机组出口变压器高压侧(35kV、20 kV、10 kV侧)。
图1 低电压穿越技术测试系统原理图3.2 测试系统功能要求（1）整体要求✓测试系统紧凑式安装；✓任何测试引起的测试系统电网侧电压波动均小于5%Un；✓测试接入系统电压等级：适用于35kV系统，如果需要可考虑兼容10kV系统；✓实现故障类型：三相短路、任何两相短路、单相接地；✓电压跌落幅度：至少可实现电压跌落至90%Un、80%Un、75%Un、50%Un、35%Un、20%Un、10%Un、0%电压跌落以及其它需要电压跌落类型(订货时说明)，精度优于3%Un(一般均优于1%Un)；✓故障持续时间：100ms~3min任意可设；✓电压跌落和电压恢复均在1ms内实现。
（2）低电压穿越技术控制系统要求：✓控制系统包括远方控制系统和就地控制系统，远方控制系统和就地控制系统具有相同的功能，实现对测试系统的控制；✓控制系统具备风电机组低电压穿越测试流程，按照要求可自动完成每个测试任务；✓控制系统可实现对测试系统所有断路器、刀闸的手动或自动控制；✓控制系统具有2路以上开出量输出通道，用于测试开始时启动测量系统采集数据；✓控制系统具有2路以上开入量输入通道，用于和测量系统以及外部信号进行交互；✓控制系统主界面有遥信显示功能。
（3）低电压穿越技术测量系统要求：✓测量系统包括就地测量系统和远方后台两部分；✓测量系统整体精度优于0.2级；✓各个PT和CT须有良好的瞬态响应特性；✓具有电抗器温度测量和显示功能；✓测量系统应能精确测量记录试验过程中的全部数据，包括电压跌落前至电压恢复后任意时间段内所有暂态过程和稳态过程；✓测量系统的数据采集设备可采集16个模拟采集通道，每通道采样频率不低于50kHz，4个开关量输入通道。
数采设备包含后台操作用的计算机及相关采集和分析软件，用于完成相关计算和分析；数据采集设备具有和远方通讯功能，可实时和远方后台进行通讯并及时将采集的数据传送到远方后台；数据采集设备具有实时数据计算和分析功能，以便实时计算电流、电压、有功功率等值并送远方后台以曲线等类型显示；✓测试过程中可以监测测试点处有关试验的各类一次、二次状态参数，该功能可以集成在低电压穿越检测平台，也可以由客户已有的独立采集仪器完成，但必须能够与低电压穿越检测平台的试验同步采样；✓测量系统至少可同时测量2组PT电压信号和3组CT电流信号，并完成相关计算和分析（可完成风电机组及其变压器高低压侧和并网点的试验用的各类一次、二次状态参数的测试）；✓数据采集设备具备1路以上开关量输入，通过开关量输入触发数据记录的启动和停止。
（4）低电压穿越技术保护功能要求：✓具有就地和远方手动紧急切出功能，可在任何时刻手动将测试设备从电网切出；✓具有过电流保护功能，在电流超过设定值时将测试设备自动从电网切出；✓电抗器温度过限自动切出测试设备；✓其它测试系统异常时自动切出测试设备。
3.3 低电压穿越技术测试系统参数表1 测试系统主要技术参数4低电压穿越技术系统构成检测平台的主设备户内安装，核心部件包括电抗器组合、断路器组合、控制系统、测量系统四部分：其中电抗器采用国际知名品牌西门子或施耐德公司设计和生产；断路器组合采用国际知名品牌西门子、施耐德或ABB公司产品。
1）电抗器：限流电抗器根据接入的电网情况以及测试风电机组容量整体进行考虑，能够适应各种电网情况和风电机组，限流电抗器设计为阻值可调，确保在进行测试时，对电网的影响在允许范围之内。
短路电抗器阻值可调，短路电抗器和限流电抗器配合调节实现不同程度的电压跌落。
电抗器及安装情况下图1所示。
图2 低电压穿越技术电抗器布置图3）连接铜排：连接铜排分为导电铜排和接地铜排，导电铜排用来连接抗器实现各种不同组合。
4）避雷器：电抗器相与相之间、每相与地之间接有避雷器；电抗器每个连接头之间均装有避雷器，对电抗器起到了很好的保护作用。
5）供电系统以及暖通、照明设备。
6）电抗器温度监测仪：试验过程中可能会在电抗器中流过很大的短路电流，使得电抗器发热，根据需要安装电抗器温度监测仪，随时监测电抗器温度，通过设定电抗器温度保护限值，当温度过高可以将电抗器以及整个测试系统从电网中切出。
7）紧急报警系统：电抗器温度过高，紧急报警系统启动，进入相应的控制程序。
8）断路器组合：断路器组合由SF6气体绝缘开关柜组合和SF6气体绝缘户内断路器共同组成，SF6气体绝缘开关柜体积小，所有带电部分均有气体密闭，没有任何带电体裸露，每一个断路器均和三工位开关配合，安全可靠，操作简单安装方便。
开关柜组合和户内断路器配合，共同实现试验设备要求功能。
9）低电压穿越技术就地控制系统：就地控制系统用来控制所有断路器、隔离刀闸和接地刀闸的开断，自动完成所有试验项目。
10）测量与数据处理系统：系统根据触发指令开始测量和记录试验过程中的所有测试信息，并完成相关计算；系统能够实时显示和将测量结果并能导出为开放格式数据以用于分析计算。
测试系统还包括远方监视和控制系统，在试验时远程控制完成所有试验项目，并对试验数据和结果进行处理。
5低电压穿越技术主要部件技术要求5.1 开关柜一次部分技术要求(1) 开关柜设置母线室和断路器室的压力释放装置，当发生内部电弧故障时，释放压力，确保操作人员和开关柜安全。
(2) 气体绝缘开关柜的高压带电部分安装在密封的六氟化硫（SF6）气体中，具备足够的绝缘强度，可以有效的防止来自外界的污秽、潮气、异物及其他有害影响，以保证设备的长期稳定工作。
断路器室和母线室为充气隔室，三相系统在同一个隔室内，其中充满干燥的SF6气体，相邻隔室的绝缘气体完全隔绝。
隔室的充气及相应的试验工作在卖方厂内完成，现场无须充气。
但考虑到海拔高程变化以及缓慢漏气造成气压下降，有可能需要在现场充气，组合开关柜面板上应有充气和测量SF6气压的两用接口，每次试验前要使用专配的压力表测量SF6气体压力，并另配专用充气储气罐，可在现场充气。
(3) 每一独立的充气隔室内均设置单独的具有温度补偿功能的气体压力检测装置，当气室内压力低于最小工作压力或高于压力上限时，压力检测装置提供相应的报警。
同时应设置人工测量SF6气体压力的接口，以防误报警。
(4) 气体绝缘开关柜内安装的断路器为真空断路器。
断路器上配有机械式计数器，用于合闸时计数，计数器安装在断路器面板上，断路器面板上设有机械式合分闸状态指示、弹簧储能状态指示、及手动合分闸按钮。
(5) 低电压穿越技术断路器、三工位开关/隔离开关的操作机构安装在低压室内。
三工位开关和隔离开关正常为电动操作，打开低压室门，可进行手动操作。
三工位开关/隔离开关上设有机械式分合闸状态指示。
(6) 气体绝缘开关柜采用先进的插接技术，内部电场均匀，有较高的电气绝缘性能。
(7)为防止保护装置受到潮气的影响，低压室内设置由空气开关控制的AC220V 50W电加热器。
(8) 低电压穿越技术电缆引入柜内后通过内锥式电缆插头和电缆插座连接。
(9) 每台开关柜上设置接地导体，导体为铜质的，截面为30mm x 8mm，柜内设有与接地系统相连的接地端子。
(10) 开关柜充气隔室的防护等级为IP65，外壳的防护等级为IP4X。
(11) 一次相序按面对开关柜前门从左到右排列为L1(A)、L2（B）、L3（C），并用标牌标识，颜色分别为黄、绿、红。
(12) 气体绝缘开关柜从结构设计上保证了工作人员的人身安全，便于运行、维护、检查、检修和试验。
由于密闭的SF6开关柜无法验电，组合开关柜面板应设置显示开关内三相回路应带有电压的指示装置（相当于验电装置）。
5.2 低电压穿越技术开关柜二次部分技术要求(1) 所有开关柜内部导线均采用500V绝缘多股铜芯导线，导线中间不得有接头，控制、保护、信号回路导线截面为1.5mm2，电压回路1.5mm2 ，电流回路2.5mm2。
(2) 开关柜柜间小母线具体配置如下：控制保护电源小母线(直流)；储能电源小母线(直流)；加热器电源小母线(交流220V)；以上a), b), c)小母线截面为4mm2；闭锁小母线（直流）；电压小母线(交流100V)；预告警信号小母线（包括MCB跳闸，继电器内部故障信号）；以上d), e),f)小母线截面均为2.5mm2；(3) 所有CT、PT二次回路引出至端子，备用CT二次绕组在端子上短接。
PT二次侧中性点直接接地；端子排上每个端子和连线要编号，电流回路采用专用电流型试验端子；开关柜低压室设门控式照明设备。
(6) 开关柜可提供买方使用的备用状态信号接点如下：断路器状态：分闸位置2个，合闸位置2个；断路器储能弹簧状态：弹簧未储能位置1个；三工位开关位置状态：分闸位置2个，合闸位置2个，接地位置2个。