[实用新型]一种适用于大型风力发电厂的电能质量监控装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电网实时监控系统,特别是一种适用于大型风力发电厂的电能质量监控装置。

背景技术

“十一五”时期，我国陆续出台了《可再生能源法》、《关于风电建设管理有关要求的通知》及《可再生能源中长期发展规划》等一系列配套政策和实施细则，这些政策不仅为风电长远发展提供了法律保证、政策支持，也明确提出了装备先行、市场化的发展战略。目前，我国甘肃酒泉、蒙东、蒙西、东北、河北、新疆、江苏、山东等多个千万千瓦风电基地正有序推进，蒙西和甘肃酒泉风电基地装机均超过500万千瓦，河北、吉林等多个地区装机超过250万千瓦。上海世博会期间，上海东海大桥10万千瓦海上风电场并网发电，成为除欧洲以外世界上第一座海上风电场。随后，总规模100万千瓦的海上风电特许权项目也在江苏启动。2010年，风电发电量达到450亿千瓦时，比上年增长63%。

风力发电的发展趋势是：（1）风力发电投资成本降低，风力发电机组将越来越便宜和高效；（2）实现风力发电技术装备国产化，推动我国风力发电机组产业的形成；（3）海上风力发电成为风力发电的新视点；（4）大型发电机组是风力发电必然的趋势；（5）电网适应性要求提高，提出了风力发电具备有功/无功控制能力、低电压穿越能力，以及能够参与电网调度等技术要求。

风能产业正在经历黄金发展期，随着目前风力发电装机容量爆发式的增长，相关领域的专家学者对风力发电技术展开研究，除开在风力发电设备研发、制造以及控制策略等方面有较为成熟的技术外，涉及到大型风力发电并网与配网交互影响方面的研究才刚刚起步。由于其一次能源为风能，具有间歇性、随机性、波动性等特点，以及并网风电机组输出功率的波动，这样就容易造成电压的波动和闪变。风电谐波问题较为突出，主要是5次、7次等高次特征谐波。对于风电机组而言，谐波电流的真正来源是风电机组中的电力电子元件。定速机组由于没有电力电子设备，机组在连续运行中基本没有谐波产生，当机组进行投入操作时，软并网装置还处于工作状态，将有谐波电流产生，但由于投入过程较短，谐波注入可以忽略。变速风电机组采用了电力电子设备。双馈式异步风电机组的发电机定子直接馈入电网，而发电机转子通过经直流环节连接的两个变流器馈入电网。永磁直驱同步风力发电机组所发电力则通过背靠背全功率变频器直接馈入电网，该背靠背全功率变频器由发电机侧变流器、直流环节和电网变流器组成。不论哪种类型的变速风电机组，机组投入运行后变频器都将始终处于工作状态。因此变速风电机组的并网运行会引起谐波注入问题。当风电穿透率比较大时，大风速扰动也会对系统频率产生较大影响。目前还没有风力发电电能质量监控装置对风力发电厂输出电流以及并网点电压的电能质量多个参数进行实时监控及记录。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种适用于大型风力发电厂的电能质量监控装置，对风力发电厂输出电流以及并网点电压的电能质量进行实时监控及记录，为大型风力发电运行经验的积累及电站电能质量治理装置的研制提供依据。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种适用于大型风力发电厂的电能质量监控装置，包括三相电压变送器、三相电流变送器，所述三相电压变送器、三相电流变送器输入端分别与风力发电厂的电压互感器二次侧、电流互感器二次侧连接，所述三相电压变送器、三相电流变送器输出端均与模拟量采集卡连接，所述模拟量采集卡通过CPCI总线接入工业级计算机，所述CPCI总线与主控卡、CAN通信卡双向连接。

作为优选方案，所述主控卡与显示器连接；所述工业级计算机为研华MIC-3001/8，模拟量采集卡型号为研华MIC-3716，CAN通信卡型号为研华MIC-3680，主控卡型号为MIC-3323。

本实用新型的工作原理是：

本实用新型依托计算机技术及DAQ（数据采集）技术，通过工业级计算机实现数据的计算处理，CPCI模拟量采集卡实现数据模拟量的A/D转换及采集；高精度变送器用于将电网电压电流传感器二次数据转化为利于采集卡采集的标准数据；CAN通信卡用于与上级设备如主站监控设备的通信。在硬件设备的基础上，依托DELPHI7.0开发环境，开发了监控软件，软件核心算法为FFT（快速傅里叶变换），将采集到的数据进行频谱分析，得到各次谐波的含量。