[gb18030] 低电压穿越
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。
低电压穿越详解
低电压穿越详解前言当电网的电源由于电压过低或者切换调配供电导致风电场不能正常工作而停机，被停止工作后的风电场相对形成一个比电网的阻抗较大的负载或电源。
当电网再次可以向风电场供电时，这时电网和风电场双方之间的阻抗不再是相等的，换句话说，这时己经造成了电网和风电场之间的严重不匹配现象。
这时如果想要让风电场和电网间的相位一致则必须利用风机的力量强制将风机的相角前移180度，此时导致的后果是造成风机的机械传动部分严重超载，由此经常引起的事故是导致齿轮箱的损坏或者其它导致其它机械部件的损坏.因为这个相位差可造成比发电机短路电流值的2倍还要多，如果换算成转矩，则相当于发电机正常工作转矩的4倍的峰值转矩.这样发生齿轮箱及其它机械部件的损坏就是不难理解了. 什么是低电压穿越？低电压穿越能力是当电力系统中风电装机容量比例较大时，电力系统故障导致电压跌落后，风电场切除会严重影响系统运行的稳定性，这就要求风电机组具有低电压穿越（Low V oltage Ride Through，LVRT）能力，保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。
风电机组应该具有低电压穿越能力：a）风电场必须具有在电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行620ms的低电压穿越能力；b）风电场电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场必须保持并网运行；c）风电场升压变高压侧电压不低于额定电压的90%时，风电场必须不间断并网运行。
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进行合理的LVRT能力设计很有必要。
对变速风电机组LVRT原理进行了理论分析,对多种实现方案进行了比较。
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,依据不同的风电场接入方案计算风电机组LVRT能力的电压限值,对风电机组进行合理的LVRT能力设计。
低电压穿越(LVRT-Low Voltage Ride Through)
风电机组应该具有低电压穿越能力：
a）风电场必须具有在电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行620ms的低电压穿越能力；
b）风电场电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场必须保持并网运行；
c）风电场升压变高压侧电压不低于额定电压的90%时，风电场必须不间断并网运行。
低电压穿越能力
低电压穿越能力是当电力系统中风电装机容量比例较大时，电力系统故低电压穿越障导致电压跌落后，风电场切除会严重影响系统运行的稳定性，这就要求风电机组具有低电压穿越（Low Voltage Ride Through，LVRT）能力，保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。
低电压穿越（LVRT）介绍
低电压穿越（LVRT），指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持低电压穿越并网，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）。LVRT是对并网风机在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行功能要求。不同国家（和地区）所提出的LVRT要求不尽相同。目前在一些风力发电占主导地位的国家Байду номын сангаас如丹麦、德国等已经相继制定了新的电网运行准则，定量地给出了风电系统离网的条件（如最低电压跌落深度和跌落持续时间），只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力发电机脱网，当电压在凹陷部分时，发电机应提供无功功率。这就要求风力发电系统具有较强的低电压穿越（LVRT）能力，同时能方便地为电网提供无功功率支持，但目前的双馈型风力发电技术是否能够应对自如，学术界尚有争论，而永磁直接驱动型变速恒频风力发电系统已被证实在这方面拥有出色的性能。
一种给煤机低电压穿越的方法
一种给煤机低电压穿越的方法煤炭是我国的重要能源，煤炭的运输和储存都需要借助煤炭设备，其中煤炭给料机是重要的煤炭设备之一。
然而，在使用过程中，煤炭给料机可能遭受电压不稳定的影响，导致穿越现象的发生。
为了避免穿越现象对设备的损坏，本文将介绍一种给煤机低电压穿越的方法。
在介绍穿越方法之前，我们需要了解穿越现象的原因。
穿越现象是指在煤炭给料机的工作过程中，电压突然降低或升高，导致设备短暂失灵或停机。
穿越现象的发生有多种原因，包括电网电压不稳定、设备内部电路故障等。
为了避免穿越现象对设备的损坏，我们可以采取以下给煤机低电压穿越的方法：1. 安装稳压器稳压器是一种电气设备，能够将电网电压稳定在设定的范围内。
在煤炭给料机的电路中安装稳压器，能够有效地避免电压突变对设备的影响。
同时，稳压器还可以提高设备的工作效率和稳定性。
2. 增加电容器电容器是一种电气元件，能够存储电能并释放电能。
在煤炭给料机的电路中增加电容器，能够有效地缓冲电压突变对设备的影响。
同时，电容器还可以提高设备的电能质量和稳定性。
3. 优化接线煤炭给料机的电路中存在多个电器元件，这些元件之间的接线对穿越现象的发生有一定的影响。
优化接线方案，缩短电路长度，减少电路阻抗，能够有效地降低穿越现象的发生概率。
4. 安装过电压保护器过电压保护器是一种电气设备，能够在电压突变时对设备进行保护。
在煤炭给料机的电路中安装过电压保护器，能够有效地避免电压突变对设备的损坏。
同时，过电压保护器还可以提高设备的安全性和可靠性。
为了避免煤炭给料机在低电压穿越时受到损坏，我们需要采取一系列有效的措施。
这些措施可以是安装稳压器、增加电容器、优化接线方案、安装过电压保护器等。
在实际操作中，我们可以根据设备的具体情况和要求，选择合适的措施，从而有效地避免低电压穿越现象的发生。
给煤机低电压穿越装置操作说明
给煤机低电压穿越装置操作说明一、什么是低电压穿越以及为何要设置低电压穿越装置？低电压穿越是指系统（发电设备或用电设备）在确定时间内承受一定限值的低电压而不退出运行。
一般低电压穿越在风电场中应用较广，因为风电场若不具备低电压穿越能力，会对电网安全稳定运行产生严重影响。
但由于火电厂单机功率及全厂功率均较风电场大，威胁相对也就更大。
在火电厂中，给煤机是重要的辅机设备，目前大多采用变频调速方式运行，而变频器会在电网低电压（这种低电压一般都是瞬时或短时的）时闭锁输出，从而引起全炉膛灭火保护动作。
如果火电厂因雷击、电气设备短路、接地等引起电网和厂用电短时电压降低，造成给煤机变频器动力电源低电压和变频器控制电源低电压，这时变频器低电压闭锁保护会动作，造成停炉或停机事故，导致局部电网失去稳定，对电网产生重大影响。
对于电网来说，电网故障时电压会瞬时降低，亟需有功支持维持系统频率，但此时电厂再出现解网情况会使电网频率更加恶化，造成不可估量的后果。
因此，需要设置低电压穿越装置，确保机组的安全稳定运行。
二、给煤机低电压穿越装置原理框图QF2图1 给煤机低电压穿越装置原理框图QF1：系统输入开关，正常使用时闭合，装置维护或故障时断开QF2：系统旁路开关，正常使用时断开，装置维护或故障时闭合QF3：系统输出开关，正常使用时闭合，装置维护或故障时断开KK1：交流控制电源开关，正常使用时闭合，装置维护或故障时断开KK2：直流控制电源开关，正常使用时闭合，装置维护或故障时断开1K ：超级电容供电开关，正常使用时闭合，装置维护或故障时断开2K ：超级电容放电开关，正常使用时断开，装置维护或故障时闭合三、界面说明整体界面主要包括用户主界面、运行状态界面、事件记录界面和厂家设置界面。
1.用户主界面：查看启停或故障状态和期间开关状态图2 给煤机低电压穿越装置用户界面系统电压或装置正常时，显示图2所示界面；当出现系统低电压且超级电容投入时，补偿灯亮；当装置异常或QF1、QF2、QF3同时闭合时故障灯亮。
中国电网导则：低压穿越新要求
中国电网导则：低压穿越新要求IkerEsandiUriz（Ingeteam公司西班牙纳瓦拉市 31612）摘要：传统设计上，双馈感应发电机对电压跌落非常敏感。
过去，当发生电压跌落时，这类型风机即可从电网解列，以避免电压跌落故障进一步传播。
双馈机组的主要缺陷是在发生电压跌落故障时，在发电机转子绕组侧感应出过电压，通过在转子绕组终端短接的方法来保护变流器，同时，在发电机受控状态下，使机侧变流器从转子绕组切出。
如上所述，这个方案可以保护变流器，但是有大电流通过转子绕组。
为了减小电流，多数制造厂家的方案是转子绕组中接入限流电阻。
与此相比，Ingeteam开发了“智能撬棒”，可以保护变流器和发电机，带有主动式响应功能，来实现风机的低压穿越要求。
关键词：低压穿越、改进方案、新型撬棒0 导语这篇文章所描述的是，根据中国新的电网导则对低电压穿越的要求，由Ingeteam提出的实现低压穿越的改进方案。
电网导则中提出低压穿越的要求是指在电网电压出现深度跌落时，要求风力发电机组能继续保持并网运行状态。
中国电网导则所要求的低压穿越的电压图形如下图1所示。
图1：中国电网导则所要求的低压穿越电压图形对所有电压故障，如果并网点的测量电压值在红线以上区域，要求风机必须保持并网运行状态，而在其它情况下，允许风机脱网。
此外，风机需具备通过注入无功电流来支持电网电压恢复的功能。
尽管和其它电网导则相比，所要求的电压跌落程度并非苛刻，但此电网导则的苛刻点是支持无功电流注入的所要求的短暂相应时间。
即在发生三相电压深度跌落瞬间，风机必须在75毫秒之内开始注入无功电流，注入的无功电流值符合以下公式的要求：I T ≥1.5×(0.9-U T)×I N ，（0.2 ≤U T ≤0.9）（1）此处的U T是指风机并网点的测量电压。
无功电流注入时间的要求即意味着电流提供设备的要求。
1 双馈感应发电机的低压穿越问题传统设计上，双馈感应发电机对电压跌落非常敏感。
低电压穿越
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（2）PMSG的LVRT实现源自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）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。
②故障时间长的深度电压跌落
增加Crowbar保护电路以吸收掉多余的能量,从而 达到所期望的目的。具体方法如下：
a.发电机定子侧Crowbar保护方案
b.直流侧基于耗能型Crowbar的过电压保护方案
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。
（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
r
Lm Ls
s
Ls Lr L2m Ls
Ir
s
(Ls1
Lr1)Ir
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
④转子侧方法 （a）双向晶闸管型Crowbar （b）带旁路电阻的 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（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。
• 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
（1）FSIG和DFIG的暂态特性
（2）同步直驱式风机（PMS,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
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
低电压穿越的基本要求
低电压穿越的基本要求低电压穿越是指在电力系统中，电压低于正常运行电压的情况下，保持电力设备和系统的正常运行。
在电力系统中，低电压穿越是一种常见的现象，可能由于电网负荷过大、电源故障、线路损耗等原因引起。
为了保证电力设备和系统的安全运行，有一些基本要求需要满足。
首先，低电压穿越的基本要求是保持电力设备的正常运行。
在低电压情况下，电力设备可能会受到损坏或过载的风险。
因此，为了保护电力设备，需要采取措施来降低电流和功率的负荷。
这可以通过调整负载的分配、增加电源容量、使用电压调节器等方式来实现。
此外，还可以通过增加电力设备的绝缘等级，提高设备的耐受能力。
其次，低电压穿越的基本要求是保持电力系统的稳定运行。
在低电压情况下，电力系统可能会出现电压波动、频率变化等问题，导致设备故障或系统崩溃。
为了保持电力系统的稳定运行，需要采取措施来调整电力系统的运行参数。
例如，可以通过调整发电机的励磁电流、调整变压器的输出电压等方式来提高电力系统的稳定性。
此外，还可以通过增加电力系统的备用电源、增加电力系统的容量等方式来提高系统的可靠性。
再次，低电压穿越的基本要求是保证用户的用电需求。
在低电压情况下，用户可能会受到用电不足或电器设备无法正常运行的影响。
为了满足用户的用电需求，需要采取措施来提供稳定的电力供应。
例如，可以通过增加电力系统的供电能力、增加电力系统的供电点等方式来提高用户的用电质量。
此外，还可以通过提高用户的用电效率、优化用电设备的运行等方式来减少用电需求。
最后，低电压穿越的基本要求是保证电力系统的安全运行。
在低电压情况下，电力系统可能会出现电弧、短路等安全隐患。
为了保证电力系统的安全运行，需要采取措施来防止电力设备和系统的故障。
例如，可以通过增加电力设备的保护装置、增加电力系统的监测设备等方式来提高系统的安全性。
此外，还可以通过加强对电力设备和系统的维护和检修，及时排除故障，减少安全风险。
综上所述，低电压穿越的基本要求包括保持电力设备的正常运行、保持电力系统的稳定运行、满足用户的用电需求和保证电力系统的安全运行。
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。
中国电网导则：低压穿越新要求
中国电网导则：低压穿越新要求IkerEsandiUriz（Ingeteam公司西班牙纳瓦拉市 31612）摘要：传统设计上，双馈感应发电机对电压跌落非常敏感。
过去，当发生电压跌落时，这类型风机即可从电网解列，以避免电压跌落故障进一步传播。
双馈机组的主要缺陷是在发生电压跌落故障时，在发电机转子绕组侧感应出过电压，通过在转子绕组终端短接的方法来保护变流器，同时，在发电机受控状态下，使机侧变流器从转子绕组切出。
如上所述，这个方案可以保护变流器，但是有大电流通过转子绕组。
为了减小电流，多数制造厂家的方案是转子绕组中接入限流电阻。
与此相比，Ingeteam开发了“智能撬棒”，可以保护变流器和发电机，带有主动式响应功能，来实现风机的低压穿越要求。
关键词：低压穿越、改进方案、新型撬棒0 导语这篇文章所描述的是，根据中国新的电网导则对低电压穿越的要求，由Ingeteam提出的实现低压穿越的改进方案。
电网导则中提出低压穿越的要求是指在电网电压出现深度跌落时，要求风力发电机组能继续保持并网运行状态。
中国电网导则所要求的低压穿越的电压图形如下图1所示。
图1：中国电网导则所要求的低压穿越电压图形对所有电压故障，如果并网点的测量电压值在红线以上区域，要求风机必须保持并网运行状态，而在其它情况下，允许风机脱网。
此外，风机需具备通过注入无功电流来支持电网电压恢复的功能。
尽管和其它电网导则相比，所要求的电压跌落程度并非苛刻，但此电网导则的苛刻点是支持无功电流注入的所要求的短暂相应时间。
即在发生三相电压深度跌落瞬间，风机必须在75毫秒之内开始注入无功电流，注入的无功电流值符合以下公式的要求：I T ≥1.5×(0.9-U T)×I N ，（0.2 ≤U T ≤0.9）（1）此处的U T是指风机并网点的测量电压。
无功电流注入时间的要求即意味着电流提供设备的要求。
1 双馈感应发电机的低压穿越问题传统设计上，双馈感应发电机对电压跌落非常敏感。
简述风电场低电压穿越能力测试
简述风电场低电压穿越能力测试摘要：低电压穿越是指当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在电压跌落的范围内，风电机组仍能够不间断并网运行。
对于电压跌落范围的界定，各国有其不同的规定。
为了满足并网规定，包括变桨控制系统在内的所有电气设备均需满足电网故障时的低电压穿越要求。
中国具有丰富的风能资源。
提高并网能力成了中国要充分利用风力资源所面临的首要问题之一，这就对电网的稳定性提出了较高要求。
本文主要针对风电机组低电压穿越检测技术及检测流程作以阐述。
关键词：风电机组，低压穿越，检测技术，检测内容，检测流程Abstract: the low voltage across is when power grid failure or disturbance caused by wind farms and of the network voltage dips, in the voltage drop, within the scope of the wind generator can still uninterrupted parallel operation. For voltage dips demarcation, countries have different rules. In order to meet the grid rules, including change propeller control system, all electric equipment all needs to meet the power grid failure of low voltage across the requirements. China has a wealth of wind energy resources. Improve the grid has become China’s ability to make full use of wind resources face one of the primary problem, this to the grid stability put forward higher requirement. This article mainly aims at the enlargement of low voltage across detection technology and testing process paper discusses.Keywords: wind power units, and the low voltage across, detection technology, testing content, test process一、风电场低电压穿越理论1、低电压穿越（LVRT）的概念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。
低电压穿越 (LVRT) 介绍
低电压穿越(LVRT)介绍低电压穿越（LVRT），指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持低电压穿越并网，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)。
LVRT是对并网风机在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行功能要求。
不同国家(和地区)所提出的LVRT要求不尽相同。
目前在一些风力发电占主导地位的国家，如丹麦、德国等已经相继制定了新的电网运行准则，定量地给出了风电系统离网的条件（如最低电压跌落深度和跌落持续时间），只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力发电机脱网，当电压在凹陷部分时，发电机应提供无功功率。
这就要求风力发电系统具有较强的低电压穿越（LVRT）能力，同时能方便地为电网提供无功功率支持，但目前的双馈型风力发电技术是否能够应对自如，学术界尚有争论，而永磁直接驱动型变速恒频风力发电系统已被证实在这方面拥有出色的性能。
特点风电机组应该具有低电压穿越能力：a）风电场必须具有在电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行620ms的低电压穿越能力；b）风电场电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场必须保持并网运行；c）风电场升压变高压侧电压不低于额定电压的90%时，风电场必须不间断并网运行。
低电压穿越能力低电压穿越能力是当电力系统中风电装机容量比例较大时，电力系统故低电压穿越障导致电压跌落后，风电场切除会严重影响系统运行的稳定性，这就要求风电机组具有低电压穿越（Low V oltage Ride Through，LVRT）能力，保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。
风电机组应该具有低电压穿越能力：a）风电场必须具有在电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行625ms的低电压穿越能力；b）风电场电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场必须保持并网运行；c）风电场升压变高压侧电压不低于额定电压的90%时，风电场必须不间断并网运行。
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。
低电压穿越控制评估算法
低电压穿越控制评估算法随着电力系统的不断发展和升级，电力系统中的穿越现象成为了一个重要的研究课题。
在电力系统中，穿越是指由于系统负荷变化、故障等原因导致系统电压发生波动，从而影响系统的运行和稳定。
特别是在低电压穿越情况下，系统的稳定性和安全性面临着严峻的挑战。
低电压穿越控制评估算法是指针对电力系统中出现的低电压穿越现象，利用计算机技术和电力系统理论，设计出一套科学有效的评估算法，可以对系统的低电压穿越进行监测、预测、分析和控制，从而保障系统的稳定运行和安全性。
在电力系统中，低电压穿越控制评估算法是一项非常重要的工作。
目前，国内外学者们针对低电压穿越控制评估算法开展了大量的研究工作。
他们通过对电力系统的分析和仿真，提出了各种不同的评估算法，并在实际系统中进行了验证和应用。
这些算法大体可以分为传统算法和新型算法两大类。
传统算法主要包括潮流计算、状态估计、短路计算等，这些方法在一定程度上可以对低电压穿越进行评估。
而新型算法则包括模糊逻辑、人工神经网络、遗传算法等，这些算法在处理复杂问题和变化较大的系统时具有一定优势。
在低电压穿越控制评估算法中，影响评估结果的因素非常多，主要包括系统负荷变化、故障短路、电压调节装置、变压器等。
因此，在设计评估算法时，需要综合考虑各种因素的影响，并且在算法的实际应用中不断优化和改进。
例如，可以通过对系统参数的在线监测和实时调整，提高评估算法的准确性和可靠性。
在实际应用中，低电压穿越控制评估算法可以应用于各种不同类型的电力系统中，包括输变电系统、配电系统、微电网等。
通过对系统中的低电压穿越进行实时监测和控制，可以有效地提高系统的稳定性和安全性，保障系统的正常运行。
同时，评估算法还可以为系统运维人员提供可靠的数据支持，帮助其及时发现和解决问题。
需要指出的是，低电压穿越控制评估算法的研究和应用仍然面临着不少挑战。
例如，如何准确地建立电力系统的数学模型，如何改进当前控制算法的准确性和实时性，如何提高系统的自适应能力等都是亟待解决的问题。
低电压穿越和电力系统稳定性
低电压穿越和电力系统稳定性风力发电能够顺利地并入一个国家或地区的电网，主要取决于电力系统对供电波动反映的能力。
风电机组由于风的随机性，运行时对无功只能就地平衡等原因将对电网造成一定的影响。
在过去，我国风力发电所占电力系统供电的比例不大，大型电网具有足够的备用容量和调节能力，风电接入，一般不必考虑频率稳定性问题，当电力系统某处发生电压暂降时风力发电机可以瞬间脱网进行自我保护。
但对于先如今，我国风力资源的不断开发。
风力发电所占我国电网供电的比例与日俱增就不得不考虑电网电压暂降时风力发电机组脱网给电力系统所带来严重的影响系统的稳定运行这时就需要风电机组具有低电压穿越能力，保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。
电压暂降：供电电压有效值供电电压有效值突然将至额定电压的10%~90%。
然后又恢复至正常电压，这一过程的持续时间为10ms~60s。
低电压穿越，指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持电压跌落会给电机带来一系列暂态过程, 如出现过电压、过电流或转速上升等, 严重危害风机本身及其控制系统的安全运行。
一般情况下若电网出现故障风机就实施被动式自我保护而立即解列, 并不考虑故障的持续时间和严重程度, 这样能较大限度保障风机的安全, 在风力发电的电网穿透率(即风力发电占电网的比重) 较低时是可以接受的。
然而, 当风电在电网中占有较大比重时, 若风机在电压跌落时仍采取被动保护式解列, 则会增加整个系统的恢复难度, 甚至可能加剧故障, 较终导致系统其它机组全部解列, 因此必须采取有效的措施, 以维护风场电网的稳定。
电网发生故障(尤其是不对称故障) 的过渡过程中, 电机电磁转矩会出现较大的波动, 对风机齿轮箱等机械部件构成冲击, 影响风机的运行和寿命。
定子电压跌落时, 电机输出功率降低, 若对捕获功率不控制, 必然导致电机转速上升[5～7]。
在风速较高即机械动力转矩较大的情况下, 即使故障切除, 双馈电机的电磁转矩有所增加, 也难较快抑制电机转速的上升, 使双馈电机的转速进一步升高,吸收的无功功率进一步增大, 使得定子端电压下降, 进一步阻碍了电网电压的恢复, 严重时可能导致电网电压无法恢复, 致使系统崩溃[9, 10] , 这种情况与电机惯性、额定值以及故障持续时间有关。
低电压穿越、箱变
所谓低电压穿越，是指风力发电机组的一种能力。
随着风电机组装机容量的增加，当电网发生故障，电压跌落时，不具备低电压穿越能力，或低电压穿越能力不够的风电机组，为了自保，会退出电网，如果大量的风电机组退出电网，会导致电网电压继续跌落，造成供电电网瘫痪。
具备低电压穿越能力的风电机组则不同，当电压跌落时，加大力度向电网输送无功，尽力维持电网电压。
当电网电压恢复时，恢复正常的有功输出。
低电压穿越（Low voltage ride through,LVRT）低电压穿越（LVRT），指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持低电压穿越并网，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)。
LVRT 是对并网风机在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行功能要求。
不同国家(和地区)所提出的LVRT要求不尽相同。
目前在一些风力发电占主导地位的国家，如丹麦、德国等已经相继制定了新的电网运行准则，定量地给出了风电系统离网的条件（如最低电压跌落深度和跌落持续时间），只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力发电机脱网，当电压在凹陷部分时，发电机应提供无功功率。
这就要求风力发电系统具有较强的低电压穿越（LVRT）能力，同时能方便地为电网提供无功功率支持，但目前的双馈型风力发电技术是否能够应对自如，学术界尚有争论，而永磁直接驱动型变速恒频风力发电系统已被证实在这方面拥有出色的性能如果不具备这个能力就会在电网电压跌落时，由于风机自身的保护系统动作使风机与电网断开，这样的无疑对电网来说是雪上加霜，电网电压会降的更低，甚至有可能系统崩溃解裂当电网出现故障，即便是电网电压跌落至零，风电机组也不能脱网“罢工”，需要坚持200毫秒不间断并网，零电压穿越是低电压穿越的极限状态具体技术指标：1、当系统电压跌落至20%额定电压时，风机能够维持并网运行620ms;2、风电场电压在发生跌落后3秒内，能够恢复到额定电压的90%时，风电场必须保持并网运行；3、风电场升压变高压侧电压不低于额定电压的90%时，风电场必须不间断并网运行；风力发电，因风而或有不稳；但风电并网，却要求在不稳定中寻求稳定。
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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
低电压穿越概述
零电压穿越与现有低电压穿越的不同：
更短的低电压持续 时间150ms
Hale Waihona Puke 三相锁相环的速度 要求更高
锁相动态特性与滤 波特性及其精度更 严格的折中，同时 还要考虑谐波等影 响
更深的电压跌落 深度
更小的电网正序 分量以及更大的 电网负序分量
更加严峻的冲击 包括过流过压以 及随之而来的电 磁干扰等
二倍频馅波滤波器
系统带宽设定到70Hz左右，pi参数分别为1.43、0.004506
二倍频馅波滤波器
系统带宽设定到155Hz左右，pi参数分别为2.85、0.002247
二倍频馅波滤波器
系统带宽设定到1500Hz左右，pi参数分别为28.5、0.000225 1
二倍频馅波滤波器
系统带宽设定到1500Hz左右，pi参数分别为28.5、0.000225 1
SOGI不仅能在三相跌落、频率突变的电网中快速准确地获取电网正序分量 的频率和相位信息，而且还可以抑制谐波对系统输出的影响，并且具有良 好的 频率自适应特性。
电压跌落情况下锁相环技术改进
总结： 除了以上介绍的方法外，还有基于双同步坐标系的解耦软件锁相环DDSRF-SPLL 此方法也有很好的频率适应性，但是此方法引入低通滤波器影响系统动态性能 。同时解耦控制在数字控制实现比较复杂。还有一些比较先进的锁相环控制由 于现在使用不多所以不多介绍了。 由于有了前人的经验和成果，对于锁相环的改进来说可以在馅波滤波器，SOGi 方法以及DDSRF-SPLL进行工程试验。 关于正负序电压分量的分离检测方法，需要根据所选用的锁相方法进行确定。
低电压穿越概述
电压跌落情况下 锁相环技术改进
零电压穿越 电压跌落下并网 电流控制方法的 改进
电压跌落情况下锁相环技术改进
现在使用的单同步坐标系软件锁相环SSRF-SPLL：
电压跌落情况下锁相环技术改进
这样做可以忽略正序电压幅值降低的影响，同时可是PI参数适用于各个电压等级
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
低电压穿越对系统功率影响分析： 根据输入输出功率平衡，有：
若系统时刻保持光伏电池阵列工作在最大功率点，电网电压下降会导致入网电 流升高。 针对此种情况有两种简单的应对策略，在MPPT已经失效的情况下，直流母线 电容电压会迅速上升，但不会超过开路电压： 1.加入一个电流限幅环节，即限制电流环内的电流参考给定不能超过最大允许 的安全运行值。 2.在电压跌落期间电流内环给定值不由电压外环提供，而是直接按预设值进行 控制（预设值可小于额定值），从而降低有功功率输出，保证有足够裕度提供 无功电流支撑
电压跌落并网电流控制方法的改进
三相三线条件下电网电压不平衡对逆变器影响（这里简单以单L滤波器建模）：
一般情况下电抗器电感L是一个很小的值， 那么在电网负序电压激励下的电流就会非常 大，几乎相当于短路电流。因此电网不平衡 时无法采用传统控制策略控制变流器的运行。
电压跌落并网电流控制方法的改进
抑制负序电流的数字控制系统设计分析(电网负序电压前馈控制策略)： 为了消除负序电压的影响，抑制负序电流，最简单的办法是加入负序电压前馈。 首先检测出电网电压的负序分量，让逆变器输出一个和电网负序电压值相同电 压来抵消电网负序电压的影响。
由上式要完成对电网电压正序分量的提取，需要对输入电压信号进行90° 相角偏移，以此获得两相正交电压信号。采用周期延迟、微分以及全通滤 波器等方案，然而这些方案对频率的变化响应较慢，尤其是微分方案对电 压谐波较敏感。
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
由波特图可知：qv始终滞后v 90度。并且 只有阻尼系数k影响系统系能。
电压跌落并网电流控制方法的改进
总结： 抑制负序电流的双闭环控制策略将负序电流控为零，使得三相电流波形平衡， 但是有功功率和直流母线电压有明显的二倍于工频的波动。在抑制有功功率和 直流母线电压波动的控制策略下，有功功率和直流母线电压很平稳，但是无功 功率波动无法控制，且三相电流波形不再平衡。 实际中，可以采用负序电压前馈与抑制负序电流的双闭环控制策略。
问题二：负序分量的产生：
可以考虑在锁相环前面加上一个滤波器,避免电压负序分量进入锁相 环环路
电压跌落情况下锁相环技术改进
前置滤波器的方法汇总： 1.二倍频馅波滤波器： 优点： 1.概念清晰，因为发生电压跌落时候，产生100Hz两倍频分量，很容易想到用一 个特殊的带阻滤波器滤除二次谐波。 2.在一定条件下二倍频陷波器可以在基本不影响锁相环带宽的情况下滤除基波 负序分量,实现锁相环前置环节滤波功能 缺点： 1.一定的条件是锁相环本身的带宽要小于100Hz,如果不满足这个条件系统将变 得不稳定。见后面的附图 2.数学实现比较复杂 3.馅波滤波器本身响应速度较慢。见附图。品质因数Q越大，则幅频特性的曲线 越尖锐，其滤波的效果更加明显；但Q的增大也同样导致了其单位阶跃响应时 间变长，导致滞后时间加长。这又是一个工程取舍问题。 4.一个陷波器也只能对特定频率处的信号起到滤除作用,二倍频陷波器能够解决 基波负序分量的问题,但对谐波不起作.
电压跌落并网电流控制方法的改进
抑制负序电流的数字控制系统设计分析(零负序电流闭环控制策略)： 电网负序电压前馈策略实现最为简单，但这是一种开环的方法，各种扰动没有 抑制作用，未必能达到理想的补偿效果。抑制扰动最好的方法就是采用闭环控 制。
负序电流闭环控制策略的实现 还需要一个前提，那就是在电 流检测过程中要完成正、负序 电流的分离。此处要采用馅波 滤波器，因为前面的方法会对 系统的电流环的动态性能产生 影响。