...OM控制系统的风电场低电压穿越技术研究

张瞭玮

[摘 要]风力发电是我国进行探索与初步实践的一种发电技术，目前对于其相关研究与技术运用还不十分成熟，尤其是对于低电压的穿越技术研究还不完善。本文主要就风力发电厂低压穿越技术改造的方法进行重点的研究，使其可以适应电力发展的需求。

[关键词]风力发电厂；低电压穿越技术；改造方法

中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0112-01

引言：低电压穿越技术指的是风力发电厂合并网点电压跌落到一定程度时、风力发电厂的风机依然可以进行并网工作，直到网点电压恢复正常。因此我们将这一段“穿越”低电压的时间区域叫做低电压穿越技术。而由于受到条件的限制以及生产成本昂贵的制约，这种技术在我国的风力发电机组中没有进行普遍的应用，而是把主要的精力放在对于风力发电厂的应用中。因此，我们需要对于风力发电厂中低电压穿越技术的应用改造的方法进行重点的研究与论述，以便于促进我国风力发电厂发电质量与效率的提升，优化我国的电力结构，更好地为经济的发展与百姓的生活服务。

一、并联动态无功补偿装置

并联动态无功补偿装置指的是一些具有快速反应的无功补偿装置的使用，提高风力发电厂低电压穿越的能力。比如：静止同步补偿器、静止无功补偿器等这些设备的应用可以有效在风力发电厂发生故障时进行使用。为此，我们可以从两个方面进行工作。第一，在故障发生时迅速使用这些具有快速反应能力的无功补偿装置，注入无功电流、对于并网的电压进行有效的支撑，可以对于风力发电机组出口处的电压跌落程度进行有效的降低。第二，这些具有快速反应能力的无功补偿装置的使用可以有效地将风机变频器的电压跌落转变为容易处理的三相平衡跌落。第三，应用于风力发电厂的静止无功补偿器是一种通过相关的控制调节功能对于并联电网的并联阻力抗拒的大小进行有效的调节。第四，静止同步补偿器的控制方法为运用矢量控制原理对于直流电压与无功电流进行有效的控制[1]。

二、串联动态电压调节器

串联动态电压调节器是一种非常重要的串联电能质量调节器，即它相当于一个在电网动态运行中可以进行有效控制的电压源。电力系统有时对于负电电压进行非常不良的干扰与影响。而进行串联电压调节器的运用可以对于这种干扰进行抵消与纠正，保障电力系统的正常运转。比如：目前西班牙为了进行有效的风力发电厂低电压穿越技术而使用的歌美萨系统就是运用串联动态电压调节器的工作原理研制的，对于保障风力发电厂的低电压穿越起到了很好的作用。歌美萨系统的技术特点主要有以下几点。第一，串联动态电压调节器在电网与风力发电厂之间进行有效的串联。第二，对于各项电压跌落的检测时间小于1ms。第三，静止开关、斩波器、逆变器等进行相关的联合应用。第四，具有良好的报警系统与电子自动保护系统。第五，歌美萨系统的参数与运行状态可以进行很好的监测[2]。

三、可控串补

可控串补的作用是风电场进行低电压穿越技术改造的另一种应用的形式。它的主要作用有两点。第一点，对于自身触发角具有快速改变自身阻抗的能力。第二点，可控串补的应用使得阻抗靠近谐振点时可以呈现出较大的数值[3]。

四、串联制动电阻

串联制动电阻的有效应用对于提升风力发电机组出现故障时的电压、吸收有功的功率、提高风力发电厂低电压穿越技术的水平具有重要的作用。其具体来讲，可以通过以下几个步骤来完成实施。第一，在风力发电厂出口升压变压器的低压一侧应用由控制器、电阻器、旁路开关组成的串联制动电阻，当故障发生时、运用串联制动电阻的旁路开关断开、就可以把电阻器串联到并网电路中，有效地保障电网的质量。第二，通过相关的处理并网电压恢复正常时、则需要对于旁路开关进行闭合，使电阻器的运行与并网电路断开，保障电网的平稳运行。从具体的功效来讲，串联制动电阻的有效运用使得电网的电压跌落时、短路的电流可以在串联制动电阻的作用下进行有效的降压，提升风力发电厂风机的电磁功率与电压。其另一个具体的功效是串联制动电阻与浆距控制进行有效的配合，可以使得低电压进行穿越时对于浆距控制的依赖程度降低。除此之外，并联动态无功补偿装置与串联制动电阻的融合利用对于保障风力发电厂的无功电压支撑以及节省动态无功补偿装置的容量也具有积极的作用[4]。

五、快速储能装置

快速储能装置因为成本高昂的原因，目前没有在风力发电厂低电压穿越技术中进行广泛的应用。而超导储能与超级电容储能等形式的储能装置进行了比较广泛的应用，对于保障风力发电厂的低电压穿越发挥出了重要的作用。比如：高温超导装置主要在风力发电厂层级中进行了深入的应用，而超级电容储能装置在风力发电厂风力机组中的变频器中进行了应用。比如：对于高温超导装置的应用促进了电力系统中储能装置的应用与普及，对于风力发电厂进行着集中地调节与控制、对于出现的短路故障、风速扰动、有功功率等都可以进行有效的调节与控制。同时其对于保障电力系统的正常运转也发挥出了一定的作用。比如：在故障发生时、迅速跌落的电压信号对于超导储能装置的充电功能具有激活的作用，对于风力发电厂发出的电磁功率也具有迅速吸收的功能，对于提高其低电压的穿越能力发挥出重要的促进作用[5]。

六、技术方案综合对比

从技术层面进行分析，快速储能装置对于风力发电厂的无功电压与无功功率具有快速调节的功能，可以从根本上提升风力发电厂的低电压穿越能力。但是，其成本比较高昂、如果在未来的发展中可以有效地降低其成本，这种技术具有非常广阔的市场前景。串联动态电压调节器与并联动态无功补偿装置也可以对风力发电厂的无功电压进行有效的调节，其所带来的最大无功电流不至于收到电压跌落的影响。从技术实施上来讲、快速储能装置目前依然缺乏有效的大规模应用的实践，因此具有怎样的实际性能还无法进行准确的判断，其它的运用方式经过了大量的实践工作、日趋成熟与完善，在具体的操作中也发挥出了重要的作用，非常的安全、可靠。因此，我们在工作中需要对于串联制动电阻、可控串补、串联动态电压调节器、并联动态无功补偿装置进行有选择的运用，对于快速储能装置加紧研发与实践，促进风力发电厂低压穿越技术的全面进步。

结论：对于风力发电厂低压穿越技术进行认真的研究，有利于最大限度上在出现故障时保障风力发电厂电压的质量与效率，使其可以保障正常的工农业生产与百姓的日常生活。

参考文献：

[1]赵静，赵成勇，孙一莹，张建坡，敬华兵. 模块化多电平直流输电联网风电场时的低电压穿越技术[J].电网技术，2013，03：726-732.

[2]章心因，胡敏强，吴在军，郝思鹏. 基于VSC-HVDC并网风电场的低电压穿越技术研究[J].电力系统保护与控制，2014，19：93-99.

[3]程孟增.双馈风力发电系统低电压穿越关键技术研究[D].上海交通大学，2012.

[4]李明东.风电场实现低电压穿越技术改造方案[J].中国电力，2011，06：48-51.

[5]张森峰.风电场低电压穿越技术研究[D].西安科技大学，2012.