風力發(fā)電測量保護模塊的設(shè)計與應用-安科瑞電氣

1、 江蘇安科瑞電器制造有限公司 圖 8 中斷程序流程圖 3 風力發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)規(guī)定和應用 隨著風力發(fā)電裝機容量的不斷擴大，國家電網(wǎng)公司對風力發(fā)電機提出了一系列的要求， GB/T 19069-2003 風力發(fā)電機組控制器技術(shù)條件和風電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定實施細 則-2009中明確了控制器需要具有的功能。主要包括：電網(wǎng)頻率控制、無功功率和電網(wǎng)電 壓控制、低電壓穿越（LVRT）控制以及電能質(zhì)量控制等。 3.1 風電場運行頻率 表2 各種頻率下的風電場運行 電網(wǎng)頻率范圍 低于 48Hz 48Hz49.5Hz 49.5Hz50.5Hz 50.5Hz51Hz 高于 51Hz 要求 根據(jù)風電場內(nèi)風電機組允許運

2、行的最低頻率 而定。 每 次 頻 率 低 于 49.5Hz 時 要 求 至 少 能 運 行 10min。 連續(xù)運行。 每次頻率高于 50.5Hz 時，要求至少能運行 2min；并且當頻率高于 50.5Hz 時，不允許停 止狀態(tài)的風電機組并網(wǎng)。 根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度部門的指令限功率運行。 3.2 風電場電壓范圍 當風電場并網(wǎng)點的電壓偏差在1010、 并網(wǎng)點的閃變值滿足國家標準電能質(zhì)量 關(guān)于電壓波動和閃變、公用電網(wǎng)諧波、三相電壓不平衡的規(guī)定時，要求風電場內(nèi)的風電機組 應能正常運行。 3.3 風電場低電壓穿越 風電場并網(wǎng)點電壓在圖中電壓輪廓線及以上的區(qū)域內(nèi)時， 場內(nèi)風電機組必須保證不間斷 并網(wǎng)運行；并網(wǎng)點電

3、壓在圖中電壓輪廓線以下時，場內(nèi)風電機組允許從電網(wǎng)切出 2。 江蘇安科瑞電器制造有限公司 1.2 1.1 1 0.9 并網(wǎng)點電壓(pu 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 -1 0 0.6 2 5 1 時 間 (s 2 3 4 風電機組可以從電網(wǎng)切出 要求風電機組不間斷并網(wǎng)運行 電網(wǎng)故障引起電壓跌落 圖9 風電場低電壓穿越要求的規(guī)定 對于不同的歐美國家電網(wǎng)公司，其規(guī)定的低電壓的跌至幅度和穿越時間也存在差異， 英 國為 15%和 140ms， 德國為 15%和 625ms， 丹麥為 25%和 100ms， 西班牙為 0%和 500ms 等。 3.4 目前雙饋式風力發(fā)

4、電機組并網(wǎng)系統(tǒng) 圖10 交流勵磁變速恒頻風力發(fā)電變頻器電路圖 變速恒頻發(fā)電將先進的電力電子技術(shù)引入發(fā)電機控制之中，機組采用變速運 行， 使風力發(fā)電機組葉輪轉(zhuǎn)速跟隨風速的變化而變化，保持基本恒定的最佳葉尖 速比，從而獲得最大的風能利用效率。 在變速恒頻雙饋發(fā)電機組運行過程中，定子繞組直接接到電網(wǎng)上，而轉(zhuǎn)子繞 組外接轉(zhuǎn)差頻率電源實現(xiàn)交流勵磁。當發(fā)電機轉(zhuǎn)子頻率變化時，控制勵磁電流頻 率來保證定子輸出頻率恒定4。 3.5 應用案例 AGP 能應用于多種類型的發(fā)電機繞組的場合。下圖 10 為典型的三相四線發(fā)電機繞組結(jié) 構(gòu)應用案例。 電壓信號直接接入， 電流信號經(jīng)互感器轉(zhuǎn)換后接入模塊。 設(shè)置繼電器 1 為

5、過載、 過壓、過頻，繼電器 2 為欠壓、欠頻，繼電器 3 為逆功，繼電器 4 為根據(jù)時間的欠壓保護 A、 江蘇安科瑞電器制造有限公司 B，給模塊供電 DC24V,裝置開始自檢，當裝置自檢失敗，發(fā)出報警信號，發(fā)電機組禁止啟 動。當發(fā)電機組運行時出現(xiàn)故障，控制器接收到繼電器 1 報警后，執(zhí)行減速運行。當控制器 接收到繼電器 2 報警后，調(diào)整控制內(nèi)部參數(shù)，使之正常。當接收到繼電器 3 報警后，發(fā)電機 停車，斷開并網(wǎng)開關(guān)。當電網(wǎng)電壓出現(xiàn)大幅度跌落，模塊自動計算跌落深度和時間，判斷是 否可以穿越低電壓，給出繼電器 4 診斷信號。 圖 11 AGP300 典型應用圖 4 結(jié)語 AGP 風力發(fā)電測量保護模塊

6、采用先進的設(shè)計方案， 能夠針對不同類型的風力發(fā)電機 （雙 饋、永磁直驅(qū)）提供測量與保護功能，支持 Modbus_RTU、Profibus_DP、Can open 通訊協(xié) 議，兼容各類 PLC 控制系統(tǒng)。產(chǎn)品穩(wěn)定可靠，是風力設(shè)備國產(chǎn)品化的理想產(chǎn)品。 文章來源于： 自動化博覽2012 年 9 期。 參考文獻： 1 GB/T 19069-2003 風力發(fā)電機組控制器技術(shù)條件 2風電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定實施細則-2009 3 風力發(fā)電測試技術(shù) 姚興佳等著 電子工業(yè)出版社 4 雙饋式風力發(fā)電機組柔性并網(wǎng)運行與控制 任永峰 安中全等著 機械出版社 5 風力發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計、運行與維護葉杭冶等著 電子工業(yè)出版社 6 任志程，周中，電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南，中國電