[发明专利]风力发电系统的低压穿越模拟系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电系统的低压穿越模拟系统，更具体的说，尤其涉及一种利用电动机来模拟风力的风力发电系统的低压穿越模拟系统。

背景技术

风力发电机组向电网送出的电能的质量越来越受到人们的重视，电力公司也因此对风力发电机组在电网波动情况下的工作性能提出了更加严苛的要求。国家电网管理规范这些年已逐步形成，目的就在于限制由风电大规模并网所造成的对电网的有害影响。

以前风力发电提供的电能通常是很小的，在这种情况下，发生电网故障时，风力发电机组的自动切除基本上不会影响电网稳定，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。但是，在风力发电机的装机比例较高时，特别是高风速期间，由于输电网故障引起的大量风力发电机从电网上切除会导致系统潮流的大幅变化，可能会引起大面积的停电，而带来频率的稳定问题。随着风力发电机的容量在逐年增加，风力发电机在电网故障时切除就会导致停电事故的发生，而且电网发生电压跌落对风电机组影响较大，例如，机械、电气功率的不平衡会影响机组的稳定运行；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。所以低电压穿越能力是必需的。

但是，现有风力发电系统的低压穿越模拟系统还十分的不完善，目前国内外的一些做法是做一个集装箱，然后运到风场去模拟低电压穿越试验，采用这种方法存在弊端，一是出现问题时，在野外维修不方便且成本较高；二是由于利用的是风场上的自然风，这就使得现有的低压穿越模拟系统的模拟效率十分的低，受环境的制约性比较大。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种利用电动机来模拟风力的风力发电系统的风力发电系统的低压穿越模拟系统。

本发明的风力发电系统的低压穿越模拟系统，包括用于对输电电网进行变压的主变压器、待检测的风力发电整机和用于拉下电网电压的电网控制单元，其特别之处在于：还包括电动机系统，该电动机系统包括与主变压器的输出端电气连接的无级变速控制器、驱动电机和与驱动电机的输出轴相连接的变速箱，所述变速箱的输出轴与风力发电整机的输入轴相连接；所述风力发电整机的电压输出端连接有风机变流器，该风机变流器的输出端与电网控制单元相连接；所述的电网控制单元包括隔离变压器、限流电抗开关柜CB3、进线开关柜CB1、短路电抗开关柜CB2，所述的隔离变压器输入端与风机变流器的输出端相连接，隔离变压器的输出端经限流电抗器与主变压器相连接，所述的限流电抗开关柜CB3和进线开关柜CB1均与限流电抗器相并联，所述的短路电抗开关柜CB2连接在隔离变压器与限流电抗器之间。主变压器即可实现把输电电网的高电压转化为低电压，以便给驱动电机供电，主变压器也可把风力发电整机发出的电能输送到输电电网上；无级变速控制器可实现对驱动电机的控制，经过无级变速控制器和扭矩传感器的共同作用，达到控制驱动电机输出轴转速的目的。风机变流器用于对风机变流器产生的电能进行整流、滤波处理，使其达到输送到输电电网上的条件。电网控制单元主要用于把电网的电压值拉下，并在规定的时间点上再把电网的电压进行恢复；在模拟电网正常的情况下，限流电抗开关柜CB3和进线开关柜CB1均处于合闸状态，短路电抗开关柜CB2处于分闸状态；在模拟电网电压突然下降，即低压穿越时，首先应把短路电抗开关柜CB2进行合闸，然后再在规定的时间内把短路电抗开关柜CB2分闸。

本发明的风力发电系统的低压穿越模拟系统，所述的无级变速控制器包括整流单元、直流母线和逆变单元；所述变速箱的输出端与风力发电整机的连接轴上设置有扭矩传感器；所述的主变压器与输电电网之间设置有高压开关柜，所述的风机变流器与隔离变压器之间设置有辅助接线柜，所述的主变压器与电网控制单元之间设置有低压开关柜。经过无级变速控制器和扭矩传感器的共同作用，达到控制驱动电机输出轴转速的目的；设置高压开关柜、辅助接线柜和低压开关柜的目的是为了电网安全保护，以及电能质量测监测并方便本系统的电气连接和设备维修。

本发明的风力发电系统的低压穿越模拟系统，所述的短路电抗开关柜CB2经由短路阻抗后与地相连接，所述的短路阻抗并联有续流电阻。在短路电抗开关柜CB2合闸时，通过短路阻抗和续流电阻的共同作用，可把电网上的电压值拉到原来的20％，以便模拟实际电网中的电压降。在模拟的过程中，电网电压的下降不是通过降低电网上的电压来实现的，而是通过降低经过主变压器之后的电网上的电压来进行模拟的，其作用效果是一样的。

本发明的风力发电系统的低压穿越模拟系统，所述的主变压器的输出端为690伏、50Hz的交流电。