风电场低电压穿越技术培训
25_风电机组低电压穿越能力增强措施
风电机组低电压穿越能力增强措施第一部分低电压穿越概念及重要性 (2)第二部分风电机组低电压穿越问题分析 (3)第三部分电力系统电压稳定性探讨 (5)第四部分提升风电并网电压稳定策略 (9)第五部分变流器控制技术应用解析 (12)第六部分基于SVG 的无功补偿方案研究 (14)第七部分机组参数优化与控制策略改进 (16)第八部分智能预测与故障诊断技术应用 (18)第九部分实际风电场低电压穿越案例分析 (20)第十部分增强措施的效果评估与展望 (22)第一部分低电压穿越概念及重要性低电压穿越是指风电机组在电网电压突然下降的情况下，仍能保持连接到电网，并继续提供一定的有功功率输出。
这种现象通常发生在电网故障或电力需求突然增加时。
低电压穿越对于保证电网稳定运行至关重要，因为如果风电机组在电压下降期间断开与电网的连接，则可能导致电网崩溃。
电网故障可能会导致电网电压突然下降，这可能会对电网的稳定性造成严重威胁。
例如，在一次大规模的电网故障中，如果所有的风电机组都同时断开与电网的连接，那么电网将失去大量的电源，从而可能导致电网崩溃。
因此，低电压穿越能力是衡量风电机组可靠性和稳定性的重要指标之一。
此外，随着可再生能源发电量的不断增加，电力系统的复杂性也在不断提高。
传统的电力系统是由燃煤、燃气和核能等大型集中式发电机组成的，而现代电力系统则包括了大量的分布式可再生能源发电机，如风力和太阳能发电机。
这些可再生能源发电机具有波动性和不确定性，需要电网运营商采取更加精细的控制策略来确保电网稳定运行。
在这种情况下，风电机组的低电压穿越能力就显得尤为重要。
总的来说，低电压穿越能力是保障电网稳定运行和提高可再生能源发电比例的关键技术之一。
为了满足这一要求，风电机组制造商和研究人员正在不断探索和发展新的技术和方法来增强风电机组的低电压穿越能力。
第二部分风电机组低电压穿越问题分析《风电机组低电压穿越问题分析》随着我国新能源的发展和风力发电技术的不断进步，风电机组作为可再生能源的重要组成部分，在电力系统中扮演着越来越重要的角色。
低电压穿越技术(2011-9-28)
风力发电低电压穿越技术1. 低电压穿越技术的提出在风电场容量相对较小并且分散接入时，系统故障时风电场退出运行不会对系统稳定造成影响。
随着风电装机容量在系统中所占比例增加，风电场的运行对系统稳定性的影响将不容忽视。
世界各国电力系统对风电场接入电网时的要求越来越严格，甚至以火电机组的标准对风电场提出要求。
包括低电压穿越（Low Voltage Ride Through ，LVRT ）能力，无功控制能力，甚至是有功功率控制能力等，其中LVRT 被认为是对风电机组设计制造技术的最大挑战。
2. 低电压穿越的定义及要求定义：低电压穿越（LVRT ），指在风力发电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)。
要求①：我国对于风电装机容量占其他电源总容量比例大于5%的省（区域）级电网，要求该电网电机组能够保证不脱网连续运行。
3. LVRT 国内外研究现状风力发电系统，根据发电机转速，可以分为失速型与变速恒频型，其中变速恒频又可以分为双馈型和直驱型；根据传动链组成，可以分为有齿轮箱和直接驭动型；有齿轮箱又可以分为多级齿轮+高速发电机型与单级齿轮+低速发电机型。
目前市场上风机类型可概括为三类,即直接并网的定速异步机FSIG(fixed speed induction generator)、同步直驱式风机PMSG(permanent magnetic synchronous generator)和双馈异步式风机DFIG(doubly-fed induction generator)。
这三种机型, FSIG 属于淘汰机型，以后的发展趋势是PMSG 和DFIG 。
①目前，各国对低电压穿越的要求不同，其中在行业中影响最大的是德国的E.ON 标准。
②低电压穿越特性曲线主要是由故障期间的电压最低值（即低电压穿越曲线中U/UN 的最小值）电压最低点的时间长度和故障恢复时间来决定。
低电压穿越设备应用培训
风电机组应具有低电压穿越的能力。
低电压穿越能力的技术要求如图所示：
注：风电场并网点三相电压在图中电压轮廓线以上，风电机组应具有不间断并网运行的能力；并网点有一相电压在图中电压轮廓线以下时，风电场内风电机组允许从电网切出。
风电机组应具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行
625ms 的低电压穿越能力。
风电场并网点电压在发生跌落后2s 内能够恢复到额定电压的90%时，风电机组应具有不间断并网运行的能力。
在电网故障期间没有切出的风电机组，其有功功率在故障清除后应以至少10％额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。
风电场低电压穿越技术培训
2020/5/31
低电压穿越的概念
• 由于风电机组一般采用异步发电机技术， 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。
• 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
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直流侧保护电路
• 投入卸载单元，消耗掉直流侧多余的能量，则可以 保持电压稳定。常规的卸载单元采用功率器件与电 阻串联形式多余的能量通过电阻消耗掉。
• 采用能量存储设备(ESS)，能量可双向流动的DC/DC 变换器与直流侧连接，随着DFIG实际转速的变化， 既可以发送有功功率，又可以在必要条件下吸收有 功功率，故障时可以把多余的能量存储在ESS中。
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低电压穿越的概念
• 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
此节点固有的无功电压支撑能力 • 密切相关
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电网发生电压跌落对风电机组的影响
１
机械、电气功率的不平衡影响机组稳 定运行。
２
暂态过程导致发电机中出现过流，可 能损坏器件。
３
附加的转矩、应力可能损坏机械部分
系统调峰问题严重！
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风电接入对电网影响
• 无功容量
– 风电场无功功率的调节范围和响应速度，需要根据风力发电机组运行特 性、电网结构和特点决定，应满足风电场并网点电压调节的要求。
• 无功电源
– 风电场无功补偿装置可采用分组投切的电容器或电抗器，必要时采用可 以连续调节的静止无功补偿器或其他先进的无功补偿装置。运行电压
关于风电场低电压穿越问题
•
当转子侧电流超过设定值一定时间时，转子短路器 被激活，转子侧变流器退出运行，电网侧变流器及定子侧 仍不电网相连。一般转子各相都串连一个可关断晶闸管和 一个电阻器，并且不转子侧变流器并联。电阻器阻抗值丌 能太大，以防止转子侧变流器过电压，但也丌能过小，否 则难以达到限制电流的目的，具体数值应根据具体情况而 定。外部系统故障清除后，转子短路器晶闸管关断，转子 侧变流器重新投入运行。在定子电压和磁通跌落的同时， 双馈电机的输出功率和电磁转矩下降，如果此时风机机械 功率保持丌变则电磁转矩的减小必定导致转子加速，所以 在外部系统故障导致的低电压持续存在时，风电机组输出 功率和电磁转矩下降，保护转子侧变流器的转子短路器投 入的同时需要调节风机桨距角，减少风机捕获的风能及风 机机械转矩，迚而实现风电机组在外部系统故障时的 LVRT功能。
•
crowbar触发以后，按照感应电动机来运行，这个 只能保证发电机丌脱网，而丌能向电网提供无功，支撑电 网电压。现在LVRT能提供电网支撑的风机很少，这个是 LVRT最高的level。德国已经制定标准了。最后还是得增 加转子变频器的过流能力。 • 另外，控制系统要嵌入动态电压暂降补偿器，当有 暂降时瞬时将电压补偿上去，先保住控制系统丌跳。ABB 号称采用了一种ACtive CROWBAR来实现低压穿越功能。
二、机组造价影响
• 风电机组低电压穿越（LVRT）能力的深度对机组造价影 响很大,根据实际系统对风电机组迚行合理的LVRT能力设 计很有必要。对变速风电机组LVRT原理 迚行了理论分析, 对多种实现方案迚行了比较。在电力系统仿真分析软件 DIgSILENT/PowerFactory中建立双馈变速风电机组及 LVRT功能 模型。以地区电网为例,详细分析系统故障对风 电机组机端电压的影响,依据丌同的风电场接入方案计算 风电机组LVRT能力的电压限值,对风电机组迚行合理的 LVRT能力设计。结果表明,风电机组LVRT能力的深度主 要由系统接线和风电场接入方案决定，设计风电机组 LVRT能力时,机组运行曲线的电压限值应根 据具体接入方 案迚行分析计算。
风电并网及低电压穿越PPT课件
至新华厂 长山厂
至扶余
松原变
前郭
乾安
长岭174风电场（9.35MW）
能投腰井子和三十号风电场（99MW）
至哈南 农安
通榆特许权风电场200MW
图例
至通辽宝龙山变
长岭
九台 合心
500kV变电站 220kV变电站 发电厂 风电场
500kV线路 220kV线路 66kV线路
龙源长岭双龙风电场（49.5MW） 长岭风电场（99MW） 至双辽电厂
风
桨叶
齿轮箱 异步发电机
低速轴 高速轴
第3页/共71页
升压变
电网
并联电容器组
P /MW E
ωr
U Q/MVar
1. 低电压穿越（LVRT）的概念 Concept of Low Voltage Ride Through
200
100 0
❖ 150MW风电场，基于普通
-100
异步发电机的恒速风电机组。
1.3
➢ 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 wind penetration is low
➢ The trip of wind farm (wind trubine) during power grid disturbances can be acceptable. It‘s not a big problem to the power system.
至哈南 农安
风力发电低电压穿越技术浅析
风力发电低电压穿越技术浅析摘要：随着工业化的进程加快，能源问题日趋尖锐化，世界各国都在开发新的可再生能源，利用风力发电也在全球范围内日趋盛行。
我国的风电的装机容量在近几年内也获得了快速地增长。
低电压穿越是风里电网中的重要技术，我国的风力电网系统的快速发展对低电压穿越技术提出了新的要求和挑战。
关键词：风力发电系统；低电压；穿越1低电压穿越概述低电压穿越即LVRT，指在电网发生故障或者电压下跌时，在一定的下跌范围内风机能够保持并网不脱落，向电网提供无功功率，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间或低电压区域。
具体来说，当电压发生故障时，风发机组在这段时间内地控制不能引起电网的相位变化和功率波动。
电网电压发生跌落的这段时间，电网只管输电系统的短路电流而忽视风电场内部的短路电流。
可以这么说，低电压的穿越技术是决定一个风电系统技术高低的重要指标。
世界各个国家和地区根据其电网状况不同，对低电压穿越技术的指标提出的要求不同。
技术指标的制定往往为各国关注的焦点，特别是发达国家将其作为经济发展的战略重点。
德国的输电系统运营商E.on公司在2003年提出了低电压穿越的概念，2006年制定了并网标准。
由于德国北部的风机密度高，对LVRT的要求如下：当电压跌落至15%～45%时，要求风机一直提供无功支持，并能保持并网至少625ms。
而在电压跌落至90%以上，风机一直保持并网运行。
我国在2009年制订了风电场并网标准。
当电网跌落低于额定电压的1/5，风力发电机保持与电网相连接，并保持运行625ms，风电场并网点电压跌落后，三秒钟之内能还原至90%的额定电压。
2 LVRT技术在风力发电低压穿越中的应用（1）已建成风电场的改造对于已经建成的风电场，如果不具有LVRT能力，必须适应当前的并网规则要求，对风电场进行改造，目前有几种方案可供选择：在风电场采用动态无功补偿装置，动态提供风电机组暂态过程所消耗的无功，以恢复机端电压；安装可控串补效限制风电场机端输出电流，提高风电场机端电压；利用串联制动电阻在电网故障时提升风电机组端电压，并吸收过剩有功功率，进而提高风电场LVRT能力；安装超导储能装置，提高风电场机端电压。
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。
浅谈风电场低电压穿越技术
浅谈风电场低电压穿越技术摘要：低电压穿越能力：是指在风机并网点电压跌落时，风机能够保持并网，对过电压、过电流进行抑制技术，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时段。
关键词：浅谈；风电场；低电压；穿越技术一．规程与标准根据《国家能源局关于加强风电场并网运行管理的通知》（国能新能【2011】182号），风电机组应严格按照《风电机组并网检测管理暂行办法》的要求，具备低电压穿越的能力，并通过有关机构的检测认证；对于风电装机容量占其他电源总容量比例大于5%的省（区域）级电网，该电网区域内运行的风电场应具有低电压穿越能力。
《风电场接入电力系统技术规范》（GB/T 19963—2000）中对风电场低电压穿越能力的基本要求：（1）风电场内的风电机组具有并网点电压跌至20﹪额定电压时能够保证不脱网连续运行625ms的能力。
（2）风电场发生跌落后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。
二.发生低电压穿越的原因针对电网故障引起的故障，通常可以分为电网单相接地故障、电网两相接地故障、电网两相相间短路故障以及电网三相相间短路故障引起的电压跌落，根据电力系统运行经验表明，在各种类型的电网故障中，单相接地故障占大多数，容易引起不对称故障电路，而对于我们风力发电场，除了考虑电网电压的波动，还应该分析风电场集电线路和风机所对应的箱变等可以引起风电机组网侧电压波动的因素。
三．永磁同步风力发电机组实现低电压穿越的原理1. 永磁直驱同步风力发电系统永磁直驱同步风力发电系统是一种新型发电系统，采用风轮直接驱动多极低速永磁同步发电机发电，然后通过全功率变流器变换电路，将电能转换后并入电网。
2.全功率变流器全功率变流器是由发电机侧变流器和网侧变流器两个三相PWM电压型变流器构成，发电机侧变流器实现对永磁同步发电机的控制，网侧变流器实现输出并网，输出有功、无功功率的解耦和直流侧电压控制，永磁直驱同步风力发电系统依靠全功率变流器实现高性能控制。
风力发电机组低电压穿越技术探析
风力发电机组低电压穿越技术探析摘要：近年来，随着科技水平的不断提高，风力发电技术体系日益成熟，风电产业规模呈现出爆发式增长态势。
但在接入电网出现运行故障、电压异常波动时，将会对风电系统与风力发电机组的运行状态造成影响，可能出现风电机组脱网解列问题，对发电企业造成严重的损失。
因此，本文围绕风力发电机组低电压穿越技术的应用问题进行探讨，希望通过改善风电机组低电压穿越性能，解决这一问题。
关键词：风力发电机组；低电压穿越技术；应用一、风力发电机组低电压穿越技术概述1.技术原理风电机组低电压穿越技术是当风力发电系统所接入电网出现各类运行故障、电压跌落现象时，将会实时向所接入电网提供无功功率支撑，以此做到对电网正常运行状态的快速恢复，在短时间内将跌落的电压值调整至安全范围，避免风电机组出现局部或是大规模脱网现象。
根据低电压穿越技术要求可知，在电网电压异常波动时，如若实时电压值、故障发生时间处于风机跳闸区域时，将会对风电机组采取必要的脱网解列措施，避免风电机组受到外部因素影响出现损坏问题。
而在实时电压值、故障发生时间保持在曲线上方区域时，会持续向所接入电网提供无功功率，风电机组将保持并网运行状态。
2.技术标准现阶段，在应用低电压穿越技术时，为取得应有的技术作用，保障风电机组运行安全稳定，必须满足不脱网运行、具备无功支持以及有功恢复使用功能的技术应用标准，具体如下。
（1）不脱网运行。
在风电场运行过程中，如若实时并网点电压值稳定保持在相应电压轮廓线上方区域中，要求风电机组稳定保持为并网运行状态，禁止风电机组出现脱网解列现象。
在电网电压脱落后，风电机组将在一定时间内仍旧保持并网运行状态，提供无功功率补偿，将电网电压值快速提升至额定值。
如若电网电压值在一定时间没有得到有效恢复、处于电压轮廓线下方区域时，将风电机组从电网中切出。
（2）无功支持。
根据技术实际应用情况来看，在出现电网三相电压对称跌落、并网点电压小于额定值90%现象时，都将对所接入电网提供无功电流，起到控制电网稳定运行、快速恢复正常电压值的作用。
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。
风力发电低电压穿越技术探究
风力发电低电压穿越技术探究摘要：风力发电机组在运行过程中，对于自然因素的依赖性较大，风力的不确定性使得其很容易出现电压跌落的情况，要求技术人员能够借助低电压穿越技术来对电压跌落带来的问题进行解决。
基于此，电力企业应该从电网发展的实际情况出发，对管理策略进行规范，以低电压穿越技术来推动风电事业的发展。
关键词：风力发电;低电压穿越技术;引言风力发电机在正常运行中，极易出现的问题就是电压跌落，如何更好地通过低电压穿越技术去除电压跌落方面的问题，是目前风力发电领域所研究的重点。
结合目前我国所存在的电网并网问题制定有效的管理标准，全面提升低电压穿越测试技术水平，从而更好地促进我国风力发电事业的发展。
1低电压穿越能力概述随着风电接入规模及其对系统的影响日益加剧，世界各国针对风电系统并入电网相继制定了相应的并网导则或规范，其中对风电系统低电压穿越能力的要求一般包括几个方面：需承受的电压跌落范围和不间断运行时间、低电压下需提供的无功支撑能力和响应速度，以及电网电压恢复后风电机组恢复正常功率输出的时间等。
我国国家标准GB/T19963—2011《风电场接入电力系统技术规定》对风电场的低电压穿越也做出了相关要求，即并网点电压跌至20%标称电压、持续时间不超过625ms，或并网点电压跌落后2s内能够恢复到标称电压的90%时，风电机组能够保证不脱网运行。
此外，要求风电场在低电压穿越过程中具有无功支撑能力，即当风电场并网点电压处于标称电压的20%~90%时，自并网点电压跌落时刻开始，风电场提供无功电流的响应时间应不大于75ms、并至少持续550ms的时间，且所提供的无功电流与并网点电压跌落幅度成正比。
另外，在低电压穿越结束后，要求风电机组有功功率自故障清除时刻开始，以至少每秒10%额定功率的变化率快速恢复至故障前的水平。
2低电压穿越中的故障分析及措施2.1变频器过电流的原因及处理2.1.1变频器进入低电压穿越前过电流变频器在电压跌落过程中的产生的过电流，原因有以下2个方面：1）网侧电压开始跌落时，无控整流后的直流母线电压同时开始下降，由于变频器还未闭锁输出，将保持输出功率不变，输出电压降低，引起输出电流增大[15]。
1.5MW风力发电机组低电压穿越功能开放操作手册(_第二版)
1.5MW风力发电机组低电压穿越功能开放操作手册（第二版）编 号：____________________编 制：____________________校 对：____________________审 核：____________________会 签：____________________________________________________________审 定：____________________批 准：____________________编制单位：_____风电服务处_____2011年5月26日鉴于各电网公司及风场用户对风机低电压穿越功能开放的迫切要求，我公司决定对已完成低电压穿越改造的风机及原已具备低电压穿越功能的风机进行功能开放，请现场人员根据风电服务处通知中对开放程度的要求进行相关参数的调整，严格按照手册中的步骤进行实施，并反馈执行情况。
本操作手册应用于单台风机低电压穿越功能开放，内容包含开放实施步骤及相关记录信息。
填表说明：附表一至附表三为必填；附表四至附表七请根据机舱主控制器品牌选择相应表格填写；附表八至附表十一请根据变频器品牌选择相应表格填写；附表十二至附表十五请根据实际处理情况进行填写。
每台风机低电压穿越档案应包含以上所有表格（机舱主控制器及变频器需按照品牌选择对应表格填写）。
请仔细阅读各项操作说明及填表说明，并按照填表要求据实填写相应表格。
在填写完成后，由现场负责人统一针对每台风机整理形成档案并将所属风场的所有风机低电压穿越开放信息档案回传至服务处。
由于低电压穿越开放需对多个系统同时改动，要求现场服务人员务必逐台进行实施，要求一次性对单台风机进行所有改动（单台风机应一次性完成所有功能开放步骤），再进行下一台改动，不允许批次进行单个系统的改动。
此手册请妥善保管，若不慎遗失，请及时告知所属片区经理进行信息补录工作。
由于编写时间比较仓促，其内容有待进一步完善和细化，请各位领导、专家及各风场服务人员提出宝贵意见，以便进一步修订完善。
金风低电压穿越PPT教案
2
1397A Over Voltage Protection（高压保护）
Over Current Protection（过流保护）
1.1 Urated 1600
converter_grid_monitoring_U_DC_positive_high（直流母线高电压保 650
护）
p.u.
0.1
A
2
V
0.1
第5页/共16页
水冷变流器改造方案 ➢ 升级主控软件
升级为具有低电压穿越功能的软件
➢ 升级变流系统软件
升级为具有低电压穿越功能的软件
➢ 安装电网电压测量套件 检测电网电压跌落
➢ 更换新的控制盒
第6页/共16页
变桨系统改造方案 ➢ 变桨软件：将原先变桨软件更改为低电压穿越功能的软件。 ➢ 变桨硬件：1、加装短接片；2、将NGZOG芯片更换为NGZOF芯片 改造目的
1个
变桨电源芯片
2个
改造用时
费用
3小时/2人
第13页/共16页
五、已改造机组现场运行情况
➢ 已改造机组现场运行良好，下表是改造进 展及目标
第14页/共16页
谢谢！ Thanks for your
attention !
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感谢您的观看。
第16页/共16页
第8页/共16页
低电压穿越测试系统原理图 ：
第9页/共16页
低电压穿越期间主要关注：无功电流的响应时间、无功电流值、有功功 率恢复速率，金风风冷变流系统改造完成后能够实现如下指标： 1）无功电流的响应时间（电网电压跌落开始至开始发出无功电流）在 30ms之内；
直驱
2）无功电流值：
电网电压对称跌落：按照2*（0.9Un-Ur）*In/U为额定电流）
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。
风力发电系统低电压穿越技术要点探讨
风力发电系统低电压穿越技术要点探讨摘要：当前我国工业化发展进程快速，但能源问题也日趋尖锐化。
纵观世界各国，非可再生能源都陷入贫瘠匮乏局面，而发展可再生能源已经成为主流，比如说风力发电技术。
就我国而言，近年来风力发电系统在装机容量、技术应用内容上都有极大丰富，所以本文中就将主要研究风力发电系统中的低电压穿越技术，提出具体的技术实践应用方案。
关键词：风力发电系统；低电压穿越技术；功能作用；实践应用方案低电压穿越技术往往被应用于风力发电系统中风机接头位置，因为该位置容易出现电压压降现象，但当时风机依然与电网保持连接状态，在面向电网提供一定电量支持电网复原过程中，电压骤降情况就会发生，它会为风力发电系统带来相应的暂态反应过程。
此时如果出过电流、过电压蹿升情况，风力发电系统可能失去运行平衡状态，导致电网故障问题发生。
为确保风力发电系统正常稳定运转，需要考虑到电网穿透概率变化问题，了解采用低电压穿越技术，深入分析低电压穿越技术的功能作用表现。
一、低电压穿越技术的功能作用表现在风力发电系统之中，低电压穿越技术在功能作用表现上突出且丰富，它确保系统电网中电压下降也能建立并网体系，确保系统正常运行。
当然，在参考低电压穿越技术应用需求过程中，也需要对不同技术表现类型展开研讨，下文具体来谈：（一）定速异步机穿越技术的功能作用表现在采用定速异步机穿越技术过程中，需要了解其两点功能作用表现，首先一点就是定速异步机在跌落暂态方面表现出突出一面。
因为定速异步机中定子部分本身与电网相互连接，如果出现电压下降情况，风力发电机的定子电压也会相应下降，此时会出现转子转差增大情况，电势也会根据转子转差大小发生相应变化。
如果转子转差较大，电势也会相应增大，最终形成更大的转子电流效应。
另外，定速异步机的穿越技术功能作用实现也是非常明确的，即在电压降低过程中，结合电磁转矩变小过程，定速异步机的穿越转速就会升高。
在这里要考虑到风力发电系统整体结构相对简单，因此需要采用到变桨控制技术，同时检测电网故障问题，了解机械转矩变小情况以及转速平稳情况。
关于风电场低电压穿越问题分析
•
a) 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的能力；
•
b) 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
•
crowbar触发以后，按照感应电动机来运行，这个
只能保证发电机不脱网，而不能向电网提供无功，支撑电
网电压。现在LVRT能提供电网支撑的风机很少，这个是 LVRT最高的level。德国已经制定标准了。最后还是得增 加转子变频器的过流能力。
•
另外，控制系统要嵌入动态电压暂降补偿器，当有
暂降时瞬时将电压补偿上去，先保住控制系统不跳。ABB
• c) 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切除后应快速恢复，以至少
目装机总容量为30万千瓦，全部采用了金风科技1.5MW
直驱永磁风力发电机组。测试之前，金风科技在一天之内
即完成对全部参测22台机组的低电压穿越升级改造。10月
22日，在西北电网甘肃瓜州东大桥变电站330kV人工单相
短路试验条件下，有19台机组在大风满发工况下成功实现
不对称低电压穿越，一次性通过比例高达86.4%。电网和
仍与电网相连。一般转子各相都串连一个可关断晶闸管和
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风
风力机
齿轮箱 感应发电机
LS HS
电容器
电网
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11
变速恒频风电机组（双馈感应电机）
绕线式转子感应电机作为发电机，转子与定子侧通过变流器联系。能够 在较大的范围内实现变速运行，风能利用效率高；
采用矢量控制技术后可以实现有功功率与无功功率的解耦控制。
风
风力机
齿轮箱 双馈感应发电机
LS HS
电网
– 风电场自身无功补偿容量不足或补偿速度不满足要求，则可能导致系统 电压严重下降 ！
AC/DC DC/AC
ppt课件12来自变速恒频风电机组（永磁同步直驱电机）
发电机为多极永磁同步电机，经过容量与电机容量 相当的背靠背式变流器与系统相连。
风
风力机
多极永磁发电机
S NS
N
N
LS S N S
AC/DC
DC/AC
电网
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13
风电接入对电网影响
• 存在问题 • 风电场的场址多在电网末端，需要新建输电线路和变电站
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8
风力机组切出风速
• 从结构力学的角度衡量，由于风速过高将导致叶片受的 剪切力矩超出耐受额度，或机舱及其它设备因风速过高 而导致的谐振、剪切力矩过大而造成不必要的损失，因 而在风速超出允许值时，风力机组应有相应反应。在风 速超出额定值时电机转速不会上升很大。但当电网频率 上升时，电机同步转速上升，要维持电机出力基本不变， 只有在原有转速的基础上进一步上升。如果转速超出同 步转速5%，除了顺桨还应使风力机组侧风90°，以使 风力机组转速迅速下降。当然，只要转速没有超出允许
风力发电系统低电压运行技术
主讲人：高阳 单 位：沈阳工程学院
风电发展现状
中国风能理论蕴藏量约为3226 GW，可开发利用的风电装机容量约为2530GW， 居于世界首位。
中国10m高度以内可开发和利用的风能储蓄量估算约为100GW，其中海上的 风能储蓄量约为75GW，陆地的风能储蓄量约为25GW。
自1986年建设山东荣成第一个示范风电场至今，风电场装机规模 不断扩大。世界风能理事会（GWEC）日前宣布全球风力发电 2009年新增31%，共增加3750万千瓦新装机容量。其中，中国 新增装机占到全球的1/3，中国风电连续第五年增长幅度再次超 过100%。
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风力机组脱网
• 如果电机出力持续低于脱网设定值，风力机组将退出电 网，处于待机状态。断开发电机接触器，切除补偿电容，
断开旁路接触器，同时执行正常刹车过程，使风力机处
于停止状态，等风速满足条件后再次执行并网过程。这
一过程是在风速较低时进行的，电机出力为负功率时，
吸收电网有功，风力几乎不做功。为防止风力机在低风 速下频繁启动和停止，统计可控硅在1小时内的投入次数， 若投入次数大于4次，则停止并网，报故障，等待风的状 态平稳后由手动复位使风力机组正常运行如果电机出力 持续高于额定功率10%，将执行正常停机。当出力持续 高于额定功率20%，将执行安全停机，等待风速降低后 重新启动电机运行。
等设施，接入系统规划和投资建设往往落后于风电项目的 实施。
• 风电的随机性给电网的稳定运行带来影响，需要电网企业 提供附加服务，增加成本，存在接纳大容量风电的技术条 件。
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风电接入对电网影响
有功功率 电网故障或特殊运行方式要求降低风电场有功功率，以防止输电 线路发生过载，确保电力系统稳定性； 当电力系统调频能力不足时，需要限制风电场的功率变化率 (MW/min)； 当电网频率过高时，如果常规调频电厂容量不足，则需要降低风 电场有功功率。
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风电发展现状
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风电发展现状
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风电场结构
• 风电场的组成部分
– 风电机群 – 集电部分 – 升压变电站
• 升压变压器 • 无功补偿装置（电容器、电抗器、 • 静止无功补偿装置、滤波器）
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风机结构
• 风电机组是把风能转化为电能的装置，它通常由风轮（含叶片、 轮毂等）、传动系统（主轴、主轴承、齿轮箱和连接轴、机械 刹车）、偏航系统、电气系统（发电机、控制系统、电容补偿 柜和变压器）和机舱等组成。
系统调峰问题严重！
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风电接入对电网影响
• 无功容量
– 风电场无功功率的调节范围和响应速度，需要根据风力发电机组运行特 性、电网结构和特点决定，应满足风电场并网点电压调节的要求。
• 无功电源
– 风电场无功补偿装置可采用分组投切的电容器或电抗器，必要时采用可 以连续调节的静止无功补偿器或其他先进的无功补偿装置。运行电压
• 目前中国在风电发展方面继续领先，在2009年已经成为世界上新增 风电装机的最大市场，总装机容量从2008年的1210万千瓦增长到 2009年的2510万千瓦，新增容量1300万千瓦。
2010年酒泉风电基地装机将达516万千瓦，2015年将达到1,271万千 瓦，酒泉风电场将成为名副其实的“陆上三峡”。
• 基本工作原理：首先通过风轮把风能转换为机械能，进而借助 于发电机再把机械能转化为电能。
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风力机组并网
4 电机到同步转速，旁路接触器投入，可控硅短路并网成功
3 可控硅立即投入。控制器将依据限定值检查投入电流
2
刹车释放，风轮转速上升，电机转速随之增长，当接近同步转速时，电机接触器吸合
1 没有故障，判断风速，满足启动条件，进入并网过程。
– 当并网点电压在额定电压的90%~110%范围内，风电场应能正常运行。
• 电压偏差
– 当风电场的并网电压为110kV及其以下时，风电场并网点电压的正、 负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%。
– 当风电场的并网电压为220kV及其以上时，正常运行时风电场并网点 电压的允许偏差为额定电压的-3～+7%
限额，只须执行正常刹车，在安全的同时保护刹车闸块。
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风机分类
– 根据桨叶控制分类 ： 定桨 、变桨 、主动失速 – 根据发电机技术 ： 普通感应电机 、 双馈电机
同步电机（永磁或电励磁） – 根据传动系统 ： 有齿轮箱(半直驱）、直驱
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恒速恒频风电机组（普通异步发电机）
该类型风电机组通常只能在很小的转差变化范围内运 行，不能充分有效地利用风能。发电机为鼠笼式感应 电机，运行时需要从系统中吸收无功功率，可在机端 装设并联电容器组提供风电机组所需的无功功率。