[实用新型]一种风机并网监测与保护装置

说明书

技术领域

本实用新型属于风能发电技术领域，特别是涉及风电行业中的一种风机并网监测与保护装置。

背景技术

近年来，我国风电发展迅猛。随着高比例随机性、波动性的风电集中接入电网，电网的调频压力及安全运行风险不断增大，风电主动参与提高风机电网适应性能力，已经成为保障风电并网安全、提高风电消纳空间的必然选择。

电网短路可能破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行：短路故障使故障点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流。当短路发生地点离电源不远而持续时间较长时，运行的发电厂可能失去同步，破坏系统稳定，造成大面积停电，这是短路故障最严重的后果。故障时的大电流特性，要求监测装置具有能测量突发的，比正常值大许多倍的电量值，并记录短路电流故障波形的功能。

国家能源局对于风电装机容量占其他电源总容量比例大于5%的区域级电网，该电网区域内运行的风电场应具有低电压穿越能力：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。低电压穿越发生的时间为毫秒级，这一特点要求监测装置具有高频采样的能力。

另外，国外风电发达国家制定的并网导则中已经对风电的调频能力作出明确要求，要求并网运行的风电机组应具备一定的调频能力并主动参与电网的一次调频；这一导则要求并网监测设备能够及时计算出电网频率，并能及时主动发出控制信号，调节发电系统频率，设备的计算能力和系统响应能力需要符合要求。

发明内容

本实用新型的目的是提高风电机组电网适应性，提供一种风机并网监测与保护装置，可及时处理电网短路，低电压穿越，一次调频等工况，有利于提高风电场风机的发电效率，具有重大的生产实践意义，本实用新型采用的技术方案是：

一种风机并网监测与保护装置，它主要由多触头AI模块、DI模块、滤波模块、电流峰峰值检测模块、3-CPU模块、存储模块、DO模块107和通信模块依次电联组成；

其特征在于：

多触头AI模块，为电量采集模块，采集包括4路电压采集UA、UB、UC、U0，3路电流采集：IA、IB、IC；

DI模块，为非电量采集模块，采集包括断路器、电源开关量等信号；

滤波模块，滤波模块103对多触头AI模块采集的电量信号进行滤波；

电流峰峰值检测模块，其作用为：判断滤波模块滤波后电流的峰值范围，将正常工作范围内的数据和非正常工作范围内的数据进行区分；

3-CPU模块，为CPU模块组，包括正常工况CPU、故障工况CPU和算法CPU，对于电流峰峰值检测模块104区分后的数据，正常工作范围内的数据，通过正常工况CPU进行处理；超出正常工作范围内的数据，通过故障工况CPU进行处理；算法CPU支持正常工况CPU和故障工况CPU的运算；

存储模块，其存储3-CPU模块处理的后数据；

DO模块，其接收3-CPU模块的命令信号，输出数字量信号；

通信模块，其对3-CPU模块处理后的信号通过预置的传输协议进行通信；

进一步，所述装置采用多触头数据采集模式：

电流触头采集量程和采样频率设置分为三个区间：采样量程0.1～10kA，采样频率8kHz；采样量程1～80kA，采样频率20kHz；采样量程10～300kA，采样频率2MHz，每2s采集一组，无间断；

电压触头采集量程和采样频率设置分为三个区间：采样量程0.1～10kV，采样频率8kHz；采样量程1～80kV，采样频率20kHz；采样量程10～300kV，采样频率2MHz，每2s采集一组，无间断。

本实用新型的有益效果是：本新型采用多触头数据采集模式，区分正常工况和故障工况，正常工况功能不变，故障工况为新增功能，可处理电网短路，低电压穿越，一次调频等，提高风机电网适应性，可快速处理故障工况，大大缩短系统响应时间，有利于提高风电场风机的发电效率，具有重大的生产实践意义。

（四）附图说明

图1为本实用新型一种风机并网监测与保护装置的模块图；

图中：101多触头AI模块，102DI模块，103滤波模块，104电流峰峰值检测模块，1053-CPU模块,106存储模块，107DO模块,108通信模块。

（五）具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。