[发明专利]一种适应孤岛系统的风电机组高电压穿越辅助装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域的一种电压穿越装置及方法，具体涉及一种适应孤岛系统的风电机组高电压穿越辅助装置及方法。

背景技术

在历次大规模的风机脱网事故中，多数因为电网扰动发生电压跌落，部分风机脱网，电网扰动消失后电压短时升高，又有部分风机脱网。目前风电机组低电压穿越能力越来越得到重视，相关部门纷纷出台相应标准；各风机厂家和其他科研机构、电气设备制造商也采取相应的技术措施和设备。但高电压穿越目前在国内没有引起足够的重视，仅在关于风电场的反事故措施中提高要求风电机组具备一定的高电压穿越能力。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种适应孤岛系统的风电机组高电压穿越辅助装置及方法，能够在风力发电机并网点电压升高到1.1-1.3倍以上额定电压时，使得风力发电机能够保持并网运行，直至并网点电压恢复。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种适应孤岛系统的风电机组高电压穿越辅助装置，其改进之处在于，所述辅助装置并联在风电场的风电机组侧，包括控制器、至少两个投切器、以及与每个投切器对应串联的电抗器；

所述控制器用于实时监测风电机组的并网点电压，当并网点电压升高至电压阈值时，根据并网点所需补偿的感性无功功率选择投切器投切电抗器，使并网点电压恢复至正常电压范围。

进一步地，所述至少两个投切器依次串联，每个投切器控制一个电抗器，所述电抗器的容量按几何数配置。

进一步地，所述几何数为2ⁿ个单位。

进一步地，所述控制器包括：

输入输出接口，用于采集并网点的三相电压和三相电流信号；

数字信号处理器，用于实时监测并网点的三相电压，当需要投切电抗器时，并用于驱动相应的投切器投切电抗器；和

通讯模块，用于与外部控制器或集中监控系统通讯。

进一步地，所述投切器用于接受控制器的投切信号，驱动晶闸管的通断控制电抗器组的投切。

进一步地，所述投切器包括：

可编程逻辑电路，用于接收控制器的投切信号，并向驱动电路发出投切指令；

驱动电路，用于根据可编程逻辑电路的投切指令，驱动晶闸管的通断；

晶闸管，用于根据晶闸管的通断，控制电抗器组的投切。

进一步地，所述数字信号处理器采用具有无功控制模块和异常保护模块的FPGA控制器实现；所述通讯模块采用PLC、Modbus、TCP/IP协议实现快速通讯，通讯延时小于0.2s。

进一步地，所述电压阈值为额定电压的1.1～1.3倍；所述正常电压范围为小于额定电压的1.1倍。

进一步地，所需补偿的感性无功功率为0.3～0.7倍风电场风机容量的电抗。

本发明还提供一种适应孤岛系统的风电机组高电压穿越辅助装置的实现方法，其改进之处在于：

实时监测并网点电压；

当并网点电压升高至电压阈值时，根据所需补偿的感性无功功率控制投切器投切相应的电抗器组；

当并网点电压恢复至正常电压范围时，控制投切器投切电抗器组退出。

进一步地，所述电压阈值为额定电压的1.1～1.3倍；所述正常电压范围为小于额定电压的1.1倍。

进一步地，所需补偿的感性无功功率为0.3～0.7倍风电场风机容量的电抗。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的有益效果是：

本发明的辅助风力发电机实现高电压穿越辅助装置，其中的控制器可以实时监测风电机组并网点电压，当并网电电压升高至额定电压的1.1～1.3倍之间，控制器可自动计算所需的投入的感性无功功率，根据计算结果快速投入电抗器组，并在并网点电压变化时切换所投入的电抗器组，稳定并网点电压，辅助风力发电机组实现高电压穿越。

采用晶闸管控制电抗器投切可以实现快速过零投切，一方面提高投切速度；另一方面消除电抗器投切的冲击性。

电抗器组采用角型接线方式，可以分相投切实现三相平衡控制；采用内角型控制可以降低晶闸管的耐压需求，降低成本和提高使用寿命。

附图说明

图1是本发明提供的风力发电机实现高电压穿越辅助装置的结构图；

图2是本发明提供的高电压穿越辅助装置一次接线原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。