專利名稱：風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源并網(wǎng)測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及ー種風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置。
背景技術(shù)：
隨著風(fēng)力發(fā)電在電カ能源中所占比例越來(lái)越大,風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響已經(jīng)不能忽略。據(jù)統(tǒng)計(jì)2011年以來(lái)，電網(wǎng)公司經(jīng)營(yíng)區(qū)域內(nèi)發(fā)生35起風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)事故，累計(jì)有3800多臺(tái)風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和可靠供電造成嚴(yán)重影響，也使風(fēng)カ發(fā)電這種清潔能源的推廣和應(yīng)用受到限制。造成風(fēng)電機(jī)組大規(guī)模脫網(wǎng)事故的重要原因之ー是目前風(fēng)電場(chǎng)中很多機(jī)組不具備低電壓穿越能力。面對(duì)風(fēng)電脫網(wǎng)事故對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的威脅，按照《Q/GDW-2009風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》中有關(guān)風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越能力的規(guī)定(詳見(jiàn)附圖I)對(duì)各種風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力進(jìn)行達(dá)標(biāo)改造刻不容緩。對(duì)于定速異步風(fēng)電機(jī)組，目前并網(wǎng)運(yùn)行的有700萬(wàn)千瓦。這些風(fēng)電機(jī)組直接依靠自身的變槳控制很難有效滿足低電壓穿越要求，需要附加故障穿越裝置。定速異步風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越改造的技術(shù)路線可采用單臺(tái)機(jī)組分別改造路線和風(fēng)電場(chǎng)集中改造路線。國(guó)外廠家和部分國(guó)內(nèi)企業(yè)目前已研制成功了單臺(tái)機(jī)組改造用風(fēng)電機(jī)組故障穿越裝置，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)中所有機(jī)組均安裝風(fēng)電機(jī)組故障穿越裝置后實(shí)現(xiàn)《Q/GDW-2009風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》規(guī)定的風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越的性能要求，裝置典型的原理框圖如附圖2所示。但是目前的由定速異步風(fēng)電機(jī)組構(gòu)成的風(fēng)電場(chǎng)中大多包含數(shù)十臺(tái)乃至上百臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，對(duì)每臺(tái)機(jī)組裝設(shè)風(fēng)電機(jī)組故障穿越裝置，其安裝、維護(hù)工作量大，成本高。對(duì)于采用風(fēng)電場(chǎng)集中改造路線實(shí)現(xiàn)的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置，目前尚未見(jiàn)裝置應(yīng)用的報(bào)道。對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置，由于其適應(yīng)的風(fēng)電場(chǎng)容量一般為數(shù)十兆瓦，目前沒(méi)有足夠容量的低電壓穿越檢測(cè)裝置相適應(yīng)。有鑒于此，采用單臺(tái)定速異步風(fēng)電機(jī)組等效低電壓穿越能力檢測(cè)的方式風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置須具備單臺(tái)機(jī)組試驗(yàn)功能。該裝置可以連接單臺(tái)定速異步風(fēng)電機(jī)組組成試驗(yàn)系統(tǒng)，由權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)等效低電壓穿越能力。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供ー種風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置，該裝置可分別工作在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ皆陲L(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式下，確保所覆蓋的由定速異步風(fēng)電機(jī)組構(gòu)成的風(fēng)電場(chǎng)滿足《Q/GDW-2009風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》以及歐美各國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)準(zhǔn)則中所規(guī)定的低電壓穿越能力要求；在機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较?，能夠滿足單臺(tái)定速異步風(fēng)電機(jī)組等效低電壓穿越能力檢測(cè)的要求。該裝置的部分主設(shè)備采用在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较聫?fù)用的結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)部分設(shè)備的重構(gòu)可實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ降那袚Q。本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
ー種風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置，其改進(jìn)之處在于，所述裝置可分別工作在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，可采用集裝箱布置或集裝箱布置結(jié)合戶外布置的布置形式，其中在機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较滤柙O(shè)備均安裝在集裝箱內(nèi)，移動(dòng)方便，測(cè)試便捷。在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式下，確保所覆蓋的由定速異步風(fēng)電機(jī)組構(gòu)成的風(fēng)電場(chǎng)滿足《Q/GDW-2009風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》以及歐美各國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)準(zhǔn)則中所規(guī)定的低電壓穿越能力要求；在機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较?，能夠滿足單臺(tái)定速異步風(fēng)電機(jī)組等效低電壓穿越能力檢測(cè)的要求。其中所述風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置包括暫態(tài)電壓支撐部分、暫態(tài)無(wú)功注入部分和功率泄放部分；所述暫態(tài)電壓支撐部分串聯(lián)安裝在風(fēng)電場(chǎng)集中并網(wǎng)點(diǎn)和風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)集中匯集線之間；所述暫態(tài)無(wú)功注入部分支路、功率泄放部分支路并聯(lián)后掛接在風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)集中匯集線上。其中所述暫態(tài)電壓支撐部分主要作用是在電網(wǎng)側(cè)故障時(shí)，控制快速旁路設(shè)備分閘從而投入制動(dòng)電阻，提升機(jī)端電壓進(jìn)而提升風(fēng)電場(chǎng)電磁暫態(tài)轉(zhuǎn)矩，同時(shí)消耗風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)械功率。所述暫態(tài)電壓支撐部分包括以下設(shè)備
①快速旁路設(shè)備Dz :可選用電カ電子開(kāi)關(guān)或快速斷路器；②制動(dòng)電阻組Rz :可采用單個(gè)電阻分多段形式或多個(gè)獨(dú)立電阻相串聯(lián)的形式；③旁路斷路器Dx :用于所述快速旁路設(shè)備Dz故障或檢修時(shí)快速旁路；④總旁路隔離開(kāi)關(guān)Gx:用于在所述裝置運(yùn)行模式切換過(guò)程中確保風(fēng)電場(chǎng)正常并網(wǎng)；⑤隔離開(kāi)關(guān)Gl和G2 :用于所述裝置運(yùn)行模式的切換。其中所述暫態(tài)電壓支撐部分設(shè)備中，快速旁路設(shè)備Dz和制動(dòng)電阻組Rz相并聯(lián)構(gòu)成集中并聯(lián)單元；旁路斷路器Dx與集中并聯(lián)單元相并聯(lián)，在快速旁路設(shè)備Dz故障或檢修時(shí)快速旁路；快速旁路設(shè)備Dz、制動(dòng)電阻組Rz、旁路斷路器Dx在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较聫?fù)用。其中所述暫態(tài)無(wú)功注入部分主要用于在電網(wǎng)故障或檢測(cè)裝置模擬故障中配合暫態(tài)電壓支撐部分補(bǔ)償機(jī)組所需無(wú)功，穩(wěn)定機(jī)端電壓；根據(jù)系統(tǒng)需要可采用靜止無(wú)功補(bǔ)償器SVC或靜止無(wú)功發(fā)生器SVG ;當(dāng)采用SVC吋，具體的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)形式包括相并聯(lián)的晶閘管控制電抗器TCR與固定電容器FC、晶閘管投切電容器TSC或固態(tài)復(fù)合開(kāi)關(guān)投切電容器SSFC ；所述暫態(tài)無(wú)功注入部分可根據(jù)需要在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较逻M(jìn)行復(fù)用，也可在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较聭?yīng)用不同的暫態(tài)無(wú)功注入部分設(shè)備。其中所述功率泄放部分的主要作用是在故障切除后的電壓恢復(fù)過(guò)程中，泄放風(fēng)電場(chǎng)或機(jī)組的功率和電流，避免造成風(fēng)電場(chǎng)中機(jī)組由于過(guò)功率和過(guò)電流所導(dǎo)致的保護(hù)跳閘；功率泄放部分的主電路采用快速導(dǎo)通設(shè)備Dfr與泄放電阻Rf相串聯(lián)的形式；所述快速導(dǎo)通設(shè)備Dfr可采用電カ電子開(kāi)關(guān)或快速斷路器；在風(fēng)電場(chǎng)模式和機(jī)組運(yùn)行模式下，快速導(dǎo)通設(shè)備Dfr與泄放電阻Rf復(fù)用。所述風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置通過(guò)部分設(shè)備的重構(gòu)可實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ降那袚Q，運(yùn)行模式切換過(guò)程風(fēng)電場(chǎng)不需停電。其中所述裝置在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式或機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较戮譃榉€(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)和暫態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是I、本發(fā)明提供的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置，確保所覆蓋的由定速異步風(fēng)電機(jī)組構(gòu)成的風(fēng)電場(chǎng)滿足《Q/GDW-2009風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》以及歐美各國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)準(zhǔn)則中對(duì)風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越能力的要求；2、本發(fā)明提供的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置，分別工作在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，在機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较驴纱_保裝置與單臺(tái)定速異步風(fēng)電機(jī)組連接后的試驗(yàn)系統(tǒng)具備《Q/GDW-2009風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》以及歐美各國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)準(zhǔn)則規(guī)定的低電壓穿越能力，并方便進(jìn)行定速異步風(fēng)電機(jī)組等效低電壓穿越能力檢測(cè)； 3、本發(fā)明提供的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置的部分主設(shè)備在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较虏捎脧?fù)用的形式，通過(guò)部分設(shè)備的重構(gòu)可實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)?式的切換,運(yùn)行模式切換過(guò)程風(fēng)電場(chǎng)不需停電,方便、快捷,節(jié)省占地面積和成本；4、本發(fā)明提供的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置在機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较滤柙O(shè)備均安裝在集裝箱內(nèi)，移動(dòng)方便，測(cè)試便捷；5、本發(fā)明提供的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式下，暫態(tài)電壓支撐部分和暫態(tài)無(wú)功注入部分在故障后迅速投入，有效提升機(jī)端電壓，抑制轉(zhuǎn)子過(guò)速和定子過(guò)電流；可實(shí)現(xiàn)三相分相控制，適應(yīng)《Q/GDW-2009風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》以及歐美各國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)準(zhǔn)則中所規(guī)定的電網(wǎng)三相接地故障、兩相短路故障、単相接地故障；6、本發(fā)明提供的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置，暫態(tài)無(wú)功注入部分可考慮與風(fēng)電場(chǎng)原有的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備相配合，有效提升故障穿越過(guò)程中動(dòng)態(tài)電壓支撐和控制能力，本發(fā)明提供的方案最大限度上保留了風(fēng)電場(chǎng)原有無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，工作量小，周期短。


圖I是《Q/GDW-2009風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》中有關(guān)風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越能力的
規(guī)定；圖2是已研制成功的單臺(tái)機(jī)組改造用風(fēng)電機(jī)組故障穿越裝置典型原理框圖；圖3是本發(fā)明提供的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置某種典型結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明提供的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置某種典型結(jié)構(gòu)在機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较率疽鈭D。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖3對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)ー步的詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提供的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置適用于由定速異步風(fēng)電機(jī)組構(gòu)成的風(fēng)電場(chǎng)故障穿越。該裝置可分別工作在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ健Ｔ陲L(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式下，該裝置將確保所覆蓋范圍內(nèi)的由定速異步風(fēng)電機(jī)組構(gòu)成的風(fēng)電場(chǎng)滿足《Q/GDW-2009風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》以及歐美各國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)準(zhǔn)則中所規(guī)定的風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越能力要求；在機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较?，該裝置能夠滿足單臺(tái)定速異步風(fēng)電機(jī)組等效低電壓穿越能力檢測(cè)的要求。本發(fā)明提供的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置從結(jié)構(gòu)形式上劃分，分為暫態(tài)電壓支撐部分、暫態(tài)無(wú)功注入部分和功率泄放部分；該裝置的部分主設(shè)備在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较虏捎脧?fù)用的結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)部分設(shè)備的重構(gòu)可實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ降那袚Q。本發(fā)明提供的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置某種典型結(jié)構(gòu)示意圖如附圖3所示。暫態(tài)電壓支撐部分、暫態(tài)無(wú)功注入部分和功率泄放部分分別與風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)集中匯集線連接；暫態(tài)電壓支撐部分與外部電網(wǎng)35kV母線連接。(I)暫態(tài)電壓支撐部分暫態(tài)電壓支撐部分由制動(dòng)電阻組和快速旁路設(shè)備并聯(lián)組成，快速旁路設(shè)備可選用電カ電子開(kāi)關(guān)或快速斷路器，附圖3中快速旁路設(shè)備采用電カ電子開(kāi)關(guān)；制動(dòng)電阻組可包括多段或多個(gè)制動(dòng)電阻。附圖3中制動(dòng)電阻組包括4個(gè)制動(dòng)電阻，下面以此為例進(jìn)行說(shuō)明。制動(dòng)電阻Rl、R2、R3和R4 :在風(fēng)電場(chǎng)模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ焦灿玫闹苿?dòng)電阻；電カ電子開(kāi)關(guān)Dl、D2、D3和D4 :在風(fēng)電場(chǎng)模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ焦灿玫碾姤娮娱_(kāi) 關(guān);旁路斷路器Dx :用于所述電カ電子開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)快速旁路，避免由于電カ電子開(kāi)關(guān)故障或檢修造成的風(fēng)電場(chǎng)不能正常并網(wǎng)；總旁路隔離開(kāi)關(guān)Gx:用于在所述裝置運(yùn)行模式切換過(guò)程中確保風(fēng)電場(chǎng)正常并網(wǎng)；；隔離開(kāi)關(guān)Gl和G2 :用于所述裝置運(yùn)行模式的切換；該裝置運(yùn)行模式的切換可由風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式切換至機(jī)組試驗(yàn)運(yùn)行模式或由機(jī)組試驗(yàn)運(yùn)行模式切換至風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式。電カ電子開(kāi)關(guān)Dl和制動(dòng)電阻Rl相并聯(lián)構(gòu)成1#并聯(lián)單元；電カ電子開(kāi)關(guān)D2和制動(dòng)電阻R2相并聯(lián)構(gòu)成2#并聯(lián)單元；電カ電子開(kāi)關(guān)D3和制動(dòng)電阻R3相并聯(lián)構(gòu)成3#并聯(lián)單元；電カ電子開(kāi)關(guān)D4和制動(dòng)電阻R4相并聯(lián)構(gòu)成4#并聯(lián)單元。隔離開(kāi)關(guān)GUI#并聯(lián)單元、2#并聯(lián)單元、3#并聯(lián)單元、4#并聯(lián)單元以及隔離開(kāi)關(guān)G2依次串聯(lián)后與旁路斷路器Dx以及總旁路隔離開(kāi)關(guān)Gx并聯(lián)。(2)暫態(tài)無(wú)功注入部分風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置的暫態(tài)無(wú)功注入部分主要用于在電網(wǎng)故障或檢測(cè)裝置模擬故障中配合暫態(tài)電壓支撐部分補(bǔ)償機(jī)組所需無(wú)功，穩(wěn)定機(jī)端電壓。根據(jù)系統(tǒng)需要可采用靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)或靜止無(wú)功發(fā)生器(SVG)。當(dāng)采用SVC時(shí)，具體的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)形式包括晶閘管控制電抗器(TCR)與固定電容器(FC)相并聯(lián)、晶閘管投切電容器(TSC)、固態(tài)復(fù)合開(kāi)關(guān)投切電容器(SSFC)。裝置暫態(tài)無(wú)功注入部分可根據(jù)需要在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较逻M(jìn)行復(fù)用，也可在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较聭?yīng)用不同的暫態(tài)無(wú)功注入部分。附圖2中示出了在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较聭?yīng)用不同的暫態(tài)無(wú)功注入部分的情況，該圖中暫態(tài)無(wú)功注入部分采用TSC結(jié)構(gòu)形式。(3)功率泄放部分功率泄放部分的主要作用是在故障切除后的電壓恢復(fù)過(guò)程中，泄放風(fēng)電場(chǎng)或機(jī)組的功率和電流，避免造成風(fēng)電場(chǎng)中機(jī)組由于過(guò)功率和過(guò)電流所導(dǎo)致的保護(hù)跳閘。功率泄放部分的主電路采用快速導(dǎo)通設(shè)備與泄放電阻相串聯(lián)的形式?？焖賹?dǎo)通設(shè)備可采用電カ電子開(kāi)關(guān)器件或快速斷路器。圖3中展示了快速導(dǎo)通設(shè)備采用快速斷路器時(shí)的結(jié)構(gòu)形式。風(fēng)電場(chǎng)模式和機(jī)組運(yùn)行模式下功率泄放電阻復(fù)用。此處以快速斷路器作為快速導(dǎo)通設(shè)備為例闡述功率泄放部分所包括的設(shè)備。功率泄放部分包括功率泄放支路共用斷路器Dfr、風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较聫?fù)用功率泄放電阻Rf ；Dfr與Rf相串聯(lián)。本發(fā)明提供的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置的工作過(guò)程說(shuō)明如下I、裝置在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ降那袚Q風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置在風(fēng)電場(chǎng)模式下運(yùn)行時(shí)，滿足《Q/GDW-2009風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》和歐美各國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)準(zhǔn)則所規(guī)定的風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越要求；當(dāng)需要對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行型式試驗(yàn)或抽檢時(shí)，裝置通過(guò)部分設(shè)備重構(gòu)切換至機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较?，與風(fēng)電機(jī)組及箱變組成試驗(yàn)系統(tǒng)完成單臺(tái)定速異步風(fēng)電機(jī)組等效低電壓穿越能力試驗(yàn)。
在此以附圖3中裝置的結(jié)構(gòu)形式為例，闡述由風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式切換至機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ降闹貥?gòu)過(guò)程A、閉合旁路斷路器Dx，而后閉鎖電力電子開(kāi)關(guān)晶閘管閥組D1、D2、D3和D4，然后閉合總旁路隔離開(kāi)關(guān)Gx，確保裝置運(yùn)行模式切換過(guò)程中風(fēng)電場(chǎng)不會(huì)停電。B、分閘斷路器Dx后斷開(kāi)電網(wǎng)側(cè)隔離開(kāi)關(guān)Gl和風(fēng)電場(chǎng)側(cè)隔離開(kāi)關(guān)G2。C、將機(jī)組試驗(yàn)暫態(tài)無(wú)功注入模塊斷路器Dfg分閘；將功率泄放支路共用斷路器Dfr分閘。D、拆除暫態(tài)電壓支撐部分與集中并網(wǎng)點(diǎn)、風(fēng)機(jī)集中匯集線間的連接電纜；拆除機(jī)組試驗(yàn)暫態(tài)無(wú)功注入部分、功率泄放部分與風(fēng)機(jī)集中匯集線間的電纜。E、移動(dòng)暫態(tài)電壓支撐集裝箱、暫態(tài)無(wú)功注入集裝箱至被測(cè)風(fēng)電機(jī)組箱變高壓側(cè)與低電壓穿越檢測(cè)裝置之間(附圖4)，連接好電纜，即完成了裝置由風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式切換至機(jī)組運(yùn)行模式，整個(gè)裝置運(yùn)行模式切換過(guò)程中風(fēng)電場(chǎng)不會(huì)停電。II、裝置風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式下工作過(guò)程風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式下的工作狀態(tài)分為穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)和暫態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)正常運(yùn)行，暫態(tài)運(yùn)行狀態(tài)針對(duì)電網(wǎng)故障后裝置所覆蓋的由定速異步風(fēng)電機(jī)組構(gòu)成的風(fēng)電場(chǎng)故障穿越。這兩種運(yùn)行狀態(tài)在電網(wǎng)故障前后將進(jìn)行切換。在此以附圖3中裝置的結(jié)構(gòu)形式為例，闡述裝置風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式下的工作過(guò)程a、風(fēng)電場(chǎng)正常運(yùn)行時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置工作在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，電力電子開(kāi)關(guān)D1、D2、D3和D4閉合，制動(dòng)電阻R1、R2、R3和R4被旁路；暫態(tài)無(wú)功注入部分、功率泄放部分不投入運(yùn)行，風(fēng)電場(chǎng)正常發(fā)電；b、某時(shí)刻電網(wǎng)側(cè)發(fā)生故障，集中并網(wǎng)點(diǎn)電壓迅速跌落；控制裝置檢測(cè)到并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落深度后，裝置切換到暫態(tài)運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)跌落深度和輸出功率控制暫態(tài)電壓支撐部分晶閘管閥組閉鎖投入相應(yīng)的制動(dòng)電阻。同時(shí)投入暫態(tài)無(wú)功注入部分，穩(wěn)定機(jī)端電壓；C、根據(jù)故障后并網(wǎng)點(diǎn)電壓恢復(fù)情況，控制相應(yīng)電力電子開(kāi)關(guān)Dl、D2、D3和D4重新閉合，制動(dòng)電阻R1、R2、R3和R4被重新旁路；同時(shí)控制暫態(tài)無(wú)功注入部分退出運(yùn)行；測(cè)量風(fēng)電場(chǎng)送出功率和集中饋線的電流，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)功率和過(guò)電流時(shí)，控制功率泄放部分投入，泄放功率和電流，延時(shí)一定時(shí)間后切除功率泄放部分；d、控制風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置切換回穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。III、裝置機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较鹿ぷ鬟^(guò)程機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ絻H在單臺(tái)定速異步風(fēng)電機(jī)組等效低電壓穿越能力檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)用，工作狀態(tài)也分為穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)和暫態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。在此以附圖4中裝置的結(jié)構(gòu)形式為例，闡述裝置機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较碌墓ぷ鬟^(guò)程①試驗(yàn)或檢測(cè)開(kāi)始前，裝置處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，暫態(tài)電壓支撐部分中電力電子開(kāi)關(guān)閉合，制動(dòng)電阻R1、R2、R3和R4被旁路；暫態(tài)無(wú)功注入部分和功率泄放部分不投入運(yùn)行。風(fēng)電機(jī)組正常發(fā)電；②某時(shí)刻通過(guò)低電壓穿 越檢測(cè)裝置模擬短路故障。裝置檢測(cè)到并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落后，切換到暫態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，控制相應(yīng)電力電子開(kāi)關(guān)Dl、D2、D3和D4閉鎖，相應(yīng)制動(dòng)電阻R1、R2、R3和R4投入，同時(shí)投入暫態(tài)無(wú)功注入部分，提升并穩(wěn)定機(jī)端電壓，抑制風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子加速；③根據(jù)故障后并網(wǎng)點(diǎn)電壓恢復(fù)情況，控制電力電子開(kāi)關(guān)D1、D2、D3和D4重新導(dǎo)通，制動(dòng)電阻Rl、R2、R3和R4被重新旁路。暫態(tài)無(wú)功注入部分退出運(yùn)行，同時(shí)測(cè)量風(fēng)電機(jī)組送出功率和輸出電流，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)功率和過(guò)電流時(shí)，控制功率泄放部分投入，泄放功率和電流，延時(shí)一定時(shí)間后切除功率泄放部分，裝置切換回穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，完成一次等效低電壓穿越能力檢測(cè)試驗(yàn)。本發(fā)明提供的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置，確保所覆蓋的由定速異步風(fēng)電機(jī)組構(gòu)成的風(fēng)電場(chǎng)滿足《Q/GDW-2009風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》以及歐美各國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)準(zhǔn)則中對(duì)風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越能力的要求；該裝置可分別工作在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，在機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较驴纱_保裝置與單臺(tái)定速異步風(fēng)電機(jī)組連接后的試驗(yàn)系統(tǒng)具備國(guó)標(biāo)規(guī)定的低電壓穿越能力，并方便進(jìn)行定速異步風(fēng)電機(jī)組等效低電壓穿越能力檢測(cè)；該裝置的部分主設(shè)備在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较虏捎脧?fù)用的結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)部分設(shè)備的重構(gòu)可實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ降那袚Q，方便、快捷，節(jié)省占地面積和成本；該裝置在機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较滤柙O(shè)備均安裝在集裝箱內(nèi)，移動(dòng)方便，測(cè)試便捷。最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.ー種風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置，其特征在于該裝置適用于實(shí)現(xiàn)由定速異步風(fēng)電機(jī)組構(gòu)成的風(fēng)電場(chǎng)故障穿越，使得在電網(wǎng)三相接地故障、兩相短路故障、単相接地故障下風(fēng)電場(chǎng)滿足低電壓穿越要求；可分別工作在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较?；可采用集裝箱布置或集裝箱布置結(jié)合戶外布置的布置形式，其中在機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较滤柙O(shè)備均安裝在集裝箱內(nèi)。
2.如權(quán)利要求I所述的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置，其特征在于該裝置包括暫態(tài)電壓支撐部分、暫態(tài)無(wú)功注入部分和功率泄放部分；所述暫態(tài)電壓支撐部分串聯(lián)安裝在風(fēng)電場(chǎng)集中并網(wǎng)點(diǎn)和風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)集中匯集線之間；所述暫態(tài)無(wú)功注入部分支路、功率泄放部分支路并聯(lián)后掛接在風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)集中匯集線上。
3.如權(quán)利要求I一2中任一所述的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置，其特征在于該裝置的暫態(tài)電壓支撐部分主設(shè)備包括快速旁路設(shè)備Dz、制動(dòng)電阻組Rz、旁路斷路器Dx、總旁路隔離開(kāi)關(guān)Gx、隔尚開(kāi)關(guān)Gl和G2 ； 其中，快速旁路設(shè)備Dz可選用電カ電子開(kāi)關(guān)或快速斷路器；制動(dòng)電阻組Rz可采用單個(gè)電阻分多段或多個(gè)獨(dú)立電阻相串聯(lián)的形式； 旁路斷路器Dx用于所述快速旁路設(shè)備Dz故障或檢修時(shí)快速旁路； 總旁路隔離開(kāi)關(guān)Gx用于在風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置運(yùn)行模式切換過(guò)程中確保風(fēng)電場(chǎng)正常并網(wǎng)； 隔離開(kāi)關(guān)Gl和G2用于所述裝置運(yùn)行模式的切換； 在電網(wǎng)側(cè)故障時(shí)，通過(guò)控制暫態(tài)電壓支撐部分中快速旁路設(shè)備分閘從而投入制動(dòng)電阻，提升機(jī)端電壓進(jìn)而提升風(fēng)電場(chǎng)電磁暫態(tài)轉(zhuǎn)矩。
4.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置，其特征在于所述暫態(tài)電壓支撐部分設(shè)備中，快速旁路設(shè)備Dz與制動(dòng)電阻組Rz相并聯(lián)構(gòu)成集中并聯(lián)單元；旁路斷路器Dx與由快速旁路設(shè)備Dz和制動(dòng)電阻組Rz相并聯(lián)構(gòu)成的集中并聯(lián)單元相并聯(lián)，在快速旁路設(shè)備Dz故障或檢修時(shí)快速旁路；快速旁路設(shè)備Dz、制動(dòng)電阻組Rz、旁路斷路器Dx在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较聫?fù)用。
5.如權(quán)利要求I一2中任一所述的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置，其特征在于所述暫態(tài)無(wú)功注入部分用于在電網(wǎng)故障或檢測(cè)裝置模擬故障中配合暫態(tài)電壓支撐部分補(bǔ)償機(jī)組所需無(wú)功，穩(wěn)定機(jī)端電壓； 暫態(tài)無(wú)功注入部分可采用靜止無(wú)功補(bǔ)償器SVC或靜止無(wú)功發(fā)生器SVG的結(jié)構(gòu)形式。
6.如權(quán)利要求5所述的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置，當(dāng)采用靜止無(wú)功補(bǔ)償器SVC時(shí)，具體的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)形式包括相并聯(lián)的晶閘管控制電抗器TCR與固定電容器FC、晶閘管投切電容器TSC或固態(tài)復(fù)合開(kāi)關(guān)投切電容器SSFC ； 所述暫態(tài)無(wú)功注入部分根據(jù)需要在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较逻M(jìn)行復(fù)用，也可在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较聭?yīng)用不同的暫態(tài)無(wú)功注入部分設(shè)備。
7.如權(quán)利要求I一2中任一所述的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置，其特征在于所述功率泄放部分的作用是在故障切除后的電壓恢復(fù)過(guò)程中，泄放風(fēng)電場(chǎng)或機(jī)組的功率和電流，避免造成風(fēng)電場(chǎng)中機(jī)組由于過(guò)功率和過(guò)電流所導(dǎo)致的保護(hù)跳閘； 功率泄放部分的主電路采用快速導(dǎo)通設(shè)備Dfr與泄放電阻Rf相串聯(lián)的形式； 所述快速導(dǎo)通設(shè)備Dfr可采用電カ電子開(kāi)關(guān)或快速斷路器；在風(fēng)電場(chǎng)模式和機(jī)組運(yùn)行模式下，快速導(dǎo)通設(shè)備Dfr與泄放電阻Rf復(fù)用。
8.如權(quán)利要求I一2中任一所述的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置，其特征在于該裝置通過(guò)部分設(shè)備的重構(gòu)可實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ降那袚Q，運(yùn)行模式切換過(guò)程風(fēng)電場(chǎng)不需停電。
9.如權(quán)利要求I一2中任一所述的風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置，其特征在于所述裝置在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式或機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较戮譃榉€(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)和暫態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)電場(chǎng)集中故障穿越裝置，該裝置可分別工作在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式和機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较拢刹捎眉b箱布置或集裝箱布置結(jié)合戶外布置的布置形式；該裝置包括暫態(tài)電壓支撐部分、暫態(tài)無(wú)功注入部分和功率泄放部分。其中暫態(tài)電壓支撐部分串聯(lián)安裝在風(fēng)電場(chǎng)集中并網(wǎng)點(diǎn)和風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)集中匯集線之間，暫態(tài)無(wú)功注入部分支路、功率泄放部分支路并聯(lián)后掛接在風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)集中匯集線上；該裝置在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行模式或機(jī)組試驗(yàn)?zāi)Ｊ较戮譃榉€(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)和暫態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，部分主設(shè)備采用在兩種模式下復(fù)用的形式，確保所覆蓋的由定速異步風(fēng)電機(jī)組構(gòu)成的風(fēng)電場(chǎng)滿足國(guó)標(biāo)和歐美各國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的低電壓穿越能力要求。裝置的運(yùn)行模式切換過(guò)程風(fēng)電場(chǎng)不需停電。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102738830SQ20121022906
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者劉洋, 崔大偉, 張拓, 張振環(huán), 徐桂芝, 段全新, 賈跟卯, 雷晰 申請(qǐng)人:中電普瑞科技有限公司