一種風力發(fā)電機組及其實現低電壓穿越保護的方法
【專利摘要】本發(fā)明設計了一種風力發(fā)電機組及其實現低電壓穿越保護的方法，包括連接在風力發(fā)電機組的能量出口處的機組信號跟蹤系統(tǒng)及安裝在箱式變壓器的高壓側的電網信號跟蹤系統(tǒng)，所述的機組信號跟蹤系統(tǒng)及電網信號跟蹤系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)相連；所述的機組信號跟蹤系統(tǒng)用于收集風電機組出口處的電能質量信息、分析風電機組的運行狀態(tài)，并將電能質量信息及風電機組的運行狀態(tài)信息反饋至PLC控制系統(tǒng)；所述的電網信號跟蹤系統(tǒng)用以采集箱式變壓器高壓側的電網信號、分析電網的運行狀態(tài)，并將電網信號及電網的運行狀態(tài)信息反饋至PLC控制系統(tǒng)；本發(fā)明可以適應電網波動較大地區(qū)的發(fā)電運行要求，同時可以很大程度的降低風機故障率。
【專利說明】—種風力發(fā)電機組及其實現低電壓穿越保護的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風電機組及低電壓穿越保護方法，尤其涉及一種帶有信號跟蹤系 統(tǒng)的風力發(fā)電機組及用其實現低電壓穿越保護的方法。
【背景技術】
[0002]隨著化石能源的逐漸枯竭，人們迫切的需要開發(fā)清潔的可再生能源，風能便成為 人們青睞的可再生能源之一。風力發(fā)電的原動力是風，是一種取之不盡、用之不竭、無需開 采、無需運輸、清潔環(huán)保的無污染，可循環(huán)利用的新能源?，F如今隨著大功率風電機組技術 的不斷完善，風力發(fā)電機向電網輸送的電能已經在電網中占有舉足輕重的比例。風電機組 在電網中能否穩(wěn)定的運行，對電網的安全有著重要的影響。
[0003]受經濟發(fā)展因素的影響，許多風資源豐厚的地區(qū)，智能電網的建設仍然比較滯后， 在這些特殊的地理環(huán)境下，電網會時常出現不規(guī)則的波動，所以需要大功率風力發(fā)電機組 能夠在各種情況下擇機選擇并入電網的時機，保證機組自身能夠穩(wěn)定的運行在電網中，同 時可以向電網實時的輸送必要的有功功率和無功功率。
[0004]對于一個健康的電網來說，其電壓的正常波動范圍應當在-90%到110%之間，其頻 率的正常運行范圍應當在不超過2Hz的范圍內波動，其不平衡度應小于5%。但是當電網處 于不穩(wěn)定狀態(tài)時，電壓的波動范圍就會變?yōu)?60%到120%，頻率最高會達到20Hz的浮動，不 平衡度要遠大于5%的臨界值。
[0005]在正常的電網波動范圍內，常規(guī)的風電機組都可以保證正常并網運行不出故障， 但對于電網波動較為嚴重的地區(qū)，常規(guī)的風電機組將會出現并網瞬間機組自身的能量波動 不能穩(wěn)定運行，具體表現在:
[0006]1、由于電網波動過大導致機組不能正常向電網輸送電能。
[0007]2、由于電網的波動速率過快導致機組變頻系統(tǒng)的跟蹤能力失效。
[0008]3、風力發(fā)電機組將會由于故障停機。
【發(fā)明內容】
[0009]針對現有技術中存在的問題，本發(fā)明設計了一種帶有信號跟蹤系統(tǒng)的風力發(fā)電機 組，可以適應電網波動較大地區(qū)的發(fā)電運行要求，同時可以很大程度的降低風機故障率。
[0010]為了實現上述目的，本發(fā)明采用的方案為:
[0011]一種風力發(fā)電機組，包括雙饋電機、箱式變壓器及變壓器；雙饋電機通過定子與轉 子兩路并聯通道接入箱式變壓器的低壓側，所述的定子通道串聯定子斷路器，所述的轉子 通道串聯變流器與轉子斷路器，所述的箱式變壓器的低壓側與兩路并聯通道的連接電纜上 還裝有斷路器，箱式變壓器的高壓側與電網相接，所述的變壓器的高壓側接在所述的箱式 變壓器的低壓側與兩路并聯通道的連接電纜上，變壓器的低壓測連接PLC控制系統(tǒng)及其它 控制系統(tǒng)；
[0012]所述的其它控制系統(tǒng)，包括大功率變流器、變槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)。
[0013]所述的風力發(fā)電機組，還包括連接在風力發(fā)電機組的能量出口處的機組信號跟蹤 系統(tǒng)及安裝在箱式變壓器的高壓側的電網信號跟蹤系統(tǒng)，所述的機組信號跟蹤系統(tǒng)及電網 信號跟蹤系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)相連；
[0014]所述的機組信號跟蹤系統(tǒng)用于收集風電機組出口處的電能質量信息、分析風電機 組的運行狀態(tài)，并將電能質量信息及風電機組的運行狀態(tài)信息反饋至PLC控制系統(tǒng)；
[0015]所述的電網信號跟蹤系統(tǒng)用以采集箱式變壓器高壓側的電網信號、分析電網的運 行狀態(tài)，并將電網信號及電網的運行狀態(tài)信息反饋至PLC控制系統(tǒng)；
[0016]進一步的，所述的電網信號包括電壓、電流及頻率；
[0017]所述的PLC控制系統(tǒng)將機組信號跟蹤系統(tǒng)及電網信號跟蹤系統(tǒng)發(fā)送的電能質量 信息及風電機組的運行狀態(tài)信息及電網信號及電網的運行狀態(tài)信息運算處理，發(fā)送控制信 息至變流器，更改變流器的運行參數。
[0018]進一步的，所述的機組跟蹤系統(tǒng)、電網跟蹤系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)及其它控制系統(tǒng)的 供電電源采用直流穩(wěn)壓電源。
[0019]應用所述的風力發(fā)電機組實現低電壓穿越保護的方法為:
[0020]1、風能通過葉輪傳送能量至雙饋電機,帶動雙饋電機的轉子轉動；
[0021]2、變流器對雙饋電機勵磁調節(jié)，使發(fā)電機定子側產生與電網電壓同幅值、同相位、 同頻率的電壓；
[0022]3、機組跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)的變流器失位監(jiān)測任務啟動，監(jiān)測到失位信號后機組跟蹤監(jiān) 控系統(tǒng)將失位信號反饋至PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)輸出控制信息，取消發(fā)電機組此時的 并網動作；
[0023]4、風電機組并網后，電網跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)查詢到電網波動，將波動信息反饋給PLC 控制系統(tǒng)，PLC執(zhí)行自我保護邏輯，切換變流器運行參數至特殊工況運行。
[0024]本發(fā)明的有益效果為:
[0025]本發(fā)明在風電機組中增加了機組信號跟蹤系統(tǒng)，實時監(jiān)控機組信號變化，使風電 機組自適應擇機并網時間，機組穩(wěn)定地起機并網，不對變流器和雙饋電機造成很大的沖擊； 增加了電網信號跟蹤系統(tǒng)，實時跟蹤電網變化，在電網出現波動的情況下，通過與PLC控制 系統(tǒng)信息交互，改變變流器運行參數，始終保持風電機組穩(wěn)定運行，降低機組的機械損耗。
[0026]此外，通過PLC控制系統(tǒng)，將機組各子系統(tǒng)進行綜合控制，將持續(xù)獨立供電系統(tǒng)引 入機組信號跟蹤系統(tǒng)與電網信號跟蹤系統(tǒng)，加強了系統(tǒng)之間的信息交互能力，提供風電機 組控制策略制定以龐大的數據基礎，使得控制策略制定更為精準。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]本發(fā)明共有附圖3幅:
[0028]圖1為現有技術中的風電機組拓撲結構圖；
[0029]圖2為本發(fā)明的帶有信號跟蹤系統(tǒng)的風力發(fā)電機組的拓撲結構圖；
[0030]圖3為本發(fā)明的工作流程圖。
具體實施方案[0031]結合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明進一步說明:
[0032]一種風力發(fā)電機組，包括雙饋電機、箱式變壓器及變壓器；雙饋電機通過定子與轉 子兩路并聯通道接入箱式變壓器的低壓側，所述的定子通道串聯定子斷路器，所述的轉子 通道串聯變流器與轉子斷路器，所述的箱式變壓器的低壓側與兩路并聯通道的連接電纜上 還裝有斷路器，箱式變壓器的高壓側與電網相接，所述的變壓器的高壓側接在所述的箱式 變壓器的低壓側與兩路并聯通道的連接電纜上，變壓器的低壓測連接PLC控制系統(tǒng)及其它 控制系統(tǒng)；
[0033]所述的其它控制系統(tǒng)，包括大功率變流器、變槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、液壓 系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)。
[0034]所述的風力發(fā)電機組，還包括連接在風力發(fā)電機組的能量出口處的機組信號跟蹤 系統(tǒng)及安裝在箱式變壓器的高壓側的電網信號跟蹤系統(tǒng)，所述的機組信號跟蹤系統(tǒng)及電網 信號跟蹤系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)相連；
[0035]所述的機組信號跟蹤系統(tǒng)用于收集風電機組出口處的電能質量信息、分析風電機 組的運行狀態(tài)，并將電能質量信息及風電機組的運行狀態(tài)信息反饋至PLC控制系統(tǒng)；
[0036]所述的電網信號跟蹤系統(tǒng)用以采集箱式變壓器高壓側的電網信號、分析電網的運 行狀態(tài)，并將電網信號及電網的運行狀態(tài)信息反饋至PLC控制系統(tǒng)；
[0037]進一步的，所述的電網信號包括電壓、電流及頻率；
[0038]所述的PLC控制系統(tǒng)將機組信號跟蹤系統(tǒng)及電網信號跟蹤系統(tǒng)發(fā)送的電能質量 信息及風電機組的運行狀態(tài)信息及電網信號及電網的運行狀態(tài)信息運算處理，發(fā)送控制信 息至變流器。
[0039]進一步的，所述的機組跟蹤系統(tǒng)、電網跟蹤系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)及其它控制系統(tǒng)的 供電電源采用直流穩(wěn)壓電源。
[0040]應用所述的發(fā)電機組實現低電壓穿越保護的方法為:
[0041]1、風能通過葉輪傳送能量至雙饋電機,帶動雙饋電機的轉子轉動；
[0042]2、變流器對雙饋電機勵磁調節(jié)，使發(fā)電機定子側產生與電網電壓同幅值、同相位、 同頻率的電壓；
[0043]3、機組跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)的變流器失位監(jiān)測任務啟動，監(jiān)測到失位信號后機組跟蹤監(jiān) 控系統(tǒng)將失位信號反饋至PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)輸出控制信息，取消發(fā)電機組此時的 并網動作；
[0044]4、風電機組并網后，電網跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)查詢到電網波動，將波動信息反饋給PLC 控制系統(tǒng)，PLC執(zhí)行自我保護邏輯，切換變流器運行參數至特殊工況運行。
[0045]風電機組控制程序設計:
[0046](I)增加風電機組并網時的狀態(tài)選擇，當電網跟蹤信號系統(tǒng)的反饋信號與機組跟 蹤信號系統(tǒng)的反饋信號與變流器自身測量信號存在誤差時，就需要變流器進行參數選擇， 調整并網策略。
[0047](2)增加風電機組波動工況下的狀態(tài)機，當電網出現波動的時候，需要特定的狀態(tài) 機進行控制。
[0048]( 3 )對風電機組控制系統(tǒng)中的相關邏輯和參數進行優(yōu)化，用來適應波動的電網，例 如電網保護邏輯和參數、變流器保護邏輯和參數、功率控制邏輯和參數、變槳控制邏輯和參數以及整機保護參數等。
【權利要求】
1.一種風力發(fā)電機組，包括雙饋電機、箱式變壓器及變壓器；雙饋電機通過定子與轉子兩路并聯通道接入箱式變壓器的低壓側，所述的定子通道串聯定子斷路器，所述的轉子通道串聯變流器與轉子斷路器，所述的箱式變壓器的低壓側與兩路并聯通道的連接電纜上還裝有斷路器，箱式變壓器的高壓側與電網相接，所述的變壓器的高壓側接在所述的箱式變壓器的低壓側與兩路并聯通道的連接電纜上，變壓器的低壓測連接PLC控制系統(tǒng)及其它控制系統(tǒng)；所述的其它控制系統(tǒng)，包括大功率變流器、變槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)； 其特征在于:還包括連接在風力發(fā)電機組的能量出口處的機組信號跟蹤系統(tǒng)及安裝在箱式變壓器的高壓側的電網信號跟蹤系統(tǒng)，所述的機組信號跟蹤系統(tǒng)及電網信號跟蹤系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)相連；所述的機組信號跟蹤系統(tǒng)用于收集風電機組出口處的電能質量信息、分析風電機組的運行狀態(tài)，并將電能質量信息及風電機組的運行狀態(tài)信息反饋至PLC控制系統(tǒng)；所述的電網信號跟蹤系統(tǒng)用以采集箱式變壓器高壓側的電網信號、分析電網的運行狀態(tài)，并將電網信號及電網的運行狀態(tài)信息反饋至PLC控制系統(tǒng)。
2.如權利要求1所述的一種風力發(fā)電機組，其特征在于:所述的PLC控制系統(tǒng)將機組信號跟蹤系統(tǒng)及電網信號跟蹤系統(tǒng)發(fā)送的電能質量信息及風電機組的運行狀態(tài)信息及電網信號及電網的運行狀態(tài)信息運算處理，發(fā)送控制信息至變流器，更改變流器的運行參數。
3.如權利要求1所述的一種風力發(fā)電機組，其特征在于:所述的機組跟蹤系統(tǒng)、電網跟蹤系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)及其它控制系統(tǒng)的供電電源采用直流穩(wěn)壓電源。
4.如權利要求1或2所述的風力發(fā)電機組，其特征在于:所述的電網信號包括電壓、電流及頻率。
5.一種風力發(fā)電機組實現低電壓穿越保護的方法，應用權利要求1所述的風力發(fā)電機組，其特征在于包括如下步驟:a、風能通過葉輪傳送能量至雙饋電機,帶動雙饋電機的轉子轉動；b、變流器對雙饋電機勵磁調節(jié)，使發(fā)電機定子側產生與電網電壓同幅值、同相位、同頻率的電壓；C、機組跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)的變流器失位監(jiān)測任務啟動，監(jiān)測到失位信號后機組跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)將失位信號反饋至PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)輸出控制信息，取消發(fā)電機組此時的并網動作；d、風電機組并網后，電網跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)查詢到電網波動，將波動信息反饋給PLC控制系統(tǒng)，PLC執(zhí)行自我保護邏輯，切換變流器運行參數至特殊工況運行。
【文檔編號】H02J13/00GK103606964SQ201310604330
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月23日 優(yōu)先權日:2013年11月23日
【發(fā)明者】嚴嵐, 馬靖聰, 馬靜, 張曉明 申請人:大連尚能科技發(fā)展有限公司