專利名稱：風(fēng)電場分布式高電壓穿越輔助系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)電場領(lǐng)域，具體地說，涉及一種風(fēng)電場分布式高電壓穿越輔助系統(tǒng)。
技術(shù)背景
風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。其蘊量巨大，幾乎 比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍，目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量，只有 風(fēng)力在一年內(nèi)所提供能量的三分之一。因此，全世界許多國家都建設(shè)了大規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電 機組，充分利用風(fēng)力來發(fā)電，開發(fā)新能源。數(shù)量龐大的風(fēng)電機組組成的發(fā)電網(wǎng)絡(luò)，但隨著風(fēng) 電裝機容量的節(jié)節(jié)攀升和風(fēng)電場的擴張，并網(wǎng)的難度也越來越大，事故的發(fā)生率也在增加。
高電壓穿越，指在風(fēng)力發(fā)電機并網(wǎng)點電壓升高到1.1 1. 3倍額定電壓時，風(fēng)力發(fā) 電機能夠保持并網(wǎng)運行，直至并網(wǎng)點電壓恢復(fù)。在歷次大規(guī)模的風(fēng)機脫網(wǎng)事故中，多數(shù)因 為電網(wǎng)擾動發(fā)生電壓跌落，部分風(fēng)機脫網(wǎng)，電網(wǎng)擾動消失后電壓短時升高，又有部分風(fēng)機脫 網(wǎng)。目前風(fēng)電機組低電壓穿越能力越來越得到重視，相關(guān)部門紛紛出臺相應(yīng)標準；各風(fēng)機廠 家和其他科研機構(gòu)、電氣設(shè)備制造商也采取相應(yīng)的技術(shù)措施和設(shè)備。但高電壓穿越目前在 該領(lǐng)域沒有引起足夠的重視，因此也沒有相應(yīng)的技術(shù)手段進行解決。因此，上述問題便成為 亟待解決的技術(shù)問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種風(fēng)電場分布式高電壓穿越輔助系統(tǒng)，以解 決目前風(fēng)電場的風(fēng)電機組普遍缺乏高電壓穿越能力的問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種風(fēng)電場分布式高電壓穿越輔助系統(tǒng)，其 特征在于，該系統(tǒng)由一系列晶閘管投切電抗器裝置構(gòu)成，并聯(lián)裝置安裝于風(fēng)力發(fā)電機組和 變壓器之間，即并聯(lián)安裝在風(fēng)力發(fā)電機組并網(wǎng)點。其晶閘管投切電抗器裝置包括控制器模 塊、投切器模塊及電抗器；其中，
所述控制器模塊與所述的投切器模塊連接，用于實時監(jiān)測并網(wǎng)點的電壓，發(fā)出控 制指令控制所述的投切器投切電抗器，并接收投切器的狀態(tài)信號。
其控制器模塊包括輸入輸出模塊、數(shù)字信號處理模塊及通訊模塊；其中，
所述輸入輸出模塊，與所述數(shù)字信號處理模塊相連接，用于采集風(fēng)機并網(wǎng)點的電 壓、電流信號。
所述數(shù)字信號處理模塊，與所述輸入輸出模塊、通訊模塊連接，用于實時監(jiān)控接收 所述輸入輸出模塊采集到的所述電壓、電流信號；
所述通訊模塊，與所述數(shù)字信號處理模塊相連接，用于與外部控制器或集中監(jiān)控 系統(tǒng)通訊。
所述投切器模塊，包括驅(qū)動模塊、晶閘管及電路保護模塊；其中，
所述驅(qū)動模塊，接收所述的數(shù)字信號處理模塊發(fā)出的控制指令，根據(jù)指令來驅(qū)動 晶閘管的分合來投切電抗器。
其控制器模塊實時監(jiān)控并網(wǎng)點的電壓，當(dāng)電壓升高至其設(shè)定的電壓投入定值，并 持續(xù)其設(shè)定的投入時間延時后，向投切器發(fā)出投入電抗器信號，由投切內(nèi)的驅(qū)動模塊驅(qū)動 晶閘管閉合來投入電抗器；當(dāng)并網(wǎng)點電壓恢復(fù)至退出定值，并持續(xù)退出延時后，向投切器發(fā) 出退出電抗器信號，由投切內(nèi)的驅(qū)動模塊驅(qū)動晶閘管斷開來退出電抗器。
一種風(fēng)電場分布式高電壓穿越輔助系統(tǒng)，其特征在于，晶閘管投切電抗器裝置投 退定值按如下方法整定
電壓投入定值整定小于電網(wǎng)對風(fēng)場高電壓穿越技術(shù)要求下限(要求的下限為1.1 倍額定電壓)；
電壓退出定值整定大于風(fēng)機正常工作電壓范圍下限(正常工作電壓范圍下限為0.9倍額定電壓)；
整個風(fēng)場電壓定值分為3組，按a)、b)所述的方法整定為1. 07/0. 99、1. 08/0. 99、1.09/1. 00倍額定電壓；
時間定值組數(shù)按風(fēng)場安裝規(guī)模和分布特點來確定，主要由最大集電線路安裝風(fēng)機 數(shù)來確定，時間定值組數(shù)由最大集電線路安裝風(fēng)機數(shù)/電壓定值組數(shù)進一取整后算得；
時間投入定值由1. 07倍額定電壓發(fā)展至1.1倍額定電壓時間和時間定值組數(shù)確 定。時間投入定值間隔為(電壓發(fā)展時間-裝置動作時間)/時間組數(shù)/2。
每個晶閘管投切電抗器的定值分布按投入先后順序依次在每條集電電路的風(fēng)力 發(fā)電機組依次設(shè)定，一輪設(shè)置完成后重新按先后順序設(shè)定。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述一種風(fēng)電場分布式高電壓穿越輔助系統(tǒng)達到了如下 效果:
I)本發(fā)明提高了風(fēng)電機組高電壓穿越的能力，有效防止高電壓引起的風(fēng)機脫網(wǎng)， 實現(xiàn)風(fēng)場的高電壓穿越；
2)本發(fā)明所述的系統(tǒng)及方法，無需更換風(fēng)力發(fā)電機組內(nèi)部元器件即可實現(xiàn)高電壓 穿越功能，改造工程量小，投資少。
圖1為本發(fā)明實施例所述的一種風(fēng)電場分布式高電壓穿越輔助系統(tǒng)的中使用的 晶閘管投切電抗器裝置框圖2為本發(fā)明實施例中所述的控制器模塊及投切器模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
如在說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)可理解，硬件制造商可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權(quán)利要求并不以 名稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準則。如在 通篇說明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”為一開放式用語，故應(yīng)解釋成“包含但不限定 于”。“大致”是指在可接收的誤差范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在一定誤差范圍內(nèi)解決所 述技術(shù)問題，基本達到所述技術(shù)效果。此外，“耦接”一詞在此包含任何直接及間接的電性 連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表所述第一裝置可直接電 性連接于所述第二裝置，或通過其他裝置或連接手段間接地電性連接至所述第二裝置。說明書后續(xù)描述為實施本發(fā)明的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本發(fā)明的一般原則為目 的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，但不作為對本發(fā)明的限定。
本系統(tǒng)由一系列晶閘管投切電抗器裝置組成，并聯(lián)安裝在風(fēng)力發(fā)電場每臺風(fēng)電機 組機端和變壓器之間。電抗器容量為風(fēng)力發(fā)電機組額定容量的20% 30%。具體容量根 據(jù)風(fēng)場所在電網(wǎng)的電氣結(jié)構(gòu)整定。
如圖2所示所述的晶閘管投切電抗器裝置由控制器模塊101、投切器模塊102及電 抗器103構(gòu)成。在具體實施例中，所述晶閘管投切電抗裝置中還包括避雷器、熔斷器等必要 的輔助設(shè)備。
所述控制器模塊101投切器模塊102相連接，用于實時監(jiān)測并網(wǎng)點的電壓，發(fā)出控 制指令控制所述的投切器投切電抗器，并接收投切器的狀態(tài)。
所述投切器模塊102，用于接收所述控制器模塊101的控制信號，進行投切。在 具體實施中，投切器采用晶閘管控制電抗器投切，以實現(xiàn)快速過零投切，一方面提高投切速 度，另一方面消除電抗器投切的沖擊性。
如圖2所示為本發(fā)明具體實施例中所述的控制器模塊及投切器模塊的結(jié)構(gòu)框圖， 其中，
所述控制器模塊101包括輸入輸出模塊1011、數(shù)字信號處理模塊1012及通訊模 塊1013 ;其中，
所述輸入輸出模塊1011，與所述數(shù)字信號處理模塊1012相連接，用于采集風(fēng)機并 網(wǎng)點的電壓、電流信號。
所述數(shù)字信號處理模塊1012，與輸入輸出模塊1011、通訊模塊1013相連接，用于 實時監(jiān)控接收所述輸入輸出模塊1011采集到的所述電壓、電流信號。
所述通訊模塊1013，與所述數(shù)字信號處理模塊1012相連接，用于與外部控制器或 集中監(jiān)控系統(tǒng)通訊。
所述投切器模塊102包括驅(qū)動模塊1021、晶閘管1022及電路保護模塊1023 ;其 中，
所述驅(qū)動模塊1021，與所述控制器模塊101、晶閘管1022及電路保護模塊1023相 連接，接收所述控制器模塊101發(fā)出的控制指令，根據(jù)指令來驅(qū)動晶閘管1022的分合來投 切所述電抗器103。
所述晶閘管1022，與所述驅(qū)動模塊1021、所述電路保護模塊1023及所述電抗器 103相連接，用于接收所述驅(qū)動模塊1021的驅(qū)動信號，控制所述電抗器103投切至所述并網(wǎng)點中。
a)電壓投入定值整定小于電網(wǎng)對風(fēng)場高電壓穿越技術(shù)要求下限(要求的下限為 1.1倍額定電壓)；
b)電壓退出定值整定大于風(fēng)機正常工作電壓范圍下限(正常工作電壓范圍下限 為O. 9倍額定電壓)；
c)整個風(fēng)場電壓定值分為3組，按a)、b)所述的方法整定為1. 07/0. 99、1.08/0. 99、1. 09/1. 00 倍額定電壓；
d)時間定值組數(shù)按風(fēng)場安裝規(guī)模和分布特點來確定，主要由最大集電線路安裝風(fēng)機數(shù)來確定，時間定值組數(shù)由最大集電線路安裝風(fēng)機數(shù)/電壓定值組數(shù)進一取整后算得；
e)時間投入定值由1. 07倍額定電壓發(fā)展至1.1倍額定電壓時間和時間定值組數(shù) 確定。時間投入定值間隔為(電壓發(fā)展時間-裝置動作時間)/時間組數(shù)/2。
f)每個晶閘管投切電抗器的定值分布按投入先后順序依次在每條集電電路的風(fēng) 力發(fā)電機組依次設(shè)定，一輪設(shè)置完成后重新按先后順序設(shè)定。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述一種使用晶閘管投切電抗裝置投退定值整定方法及 系統(tǒng)達到了如下效果
I)本發(fā)明提高了風(fēng)電機組高電壓穿越的能力，有效防止高電壓引起的風(fēng)機脫網(wǎng)， 實現(xiàn)風(fēng)場的高電壓穿越；
2)本發(fā)明所述的系統(tǒng)的方法，無需更換風(fēng)力發(fā)電機組內(nèi)部元器件即可實現(xiàn)高電壓 穿越功能，改造工程量小，投資少。
上述說明示出并描述了本發(fā)明的若干優(yōu)選實施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明 并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、 修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識 進行改動。而本領(lǐng)域人員所進行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā) 明所附權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)電場分布式高電壓穿越輔助系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)由一系列晶閘管投切電抗器裝置構(gòu)成，并聯(lián)裝置安裝于風(fēng)力發(fā)電機組和變壓器之間，即并聯(lián)安裝在風(fēng)力發(fā)電機組并網(wǎng)點。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場分布式高電壓穿越輔助系統(tǒng)，其特征在于，其晶閘管投切電抗器裝置包括控制器模塊、投切器模塊及電抗器；其中， 所述控制器模塊與所述的投切器模塊連接，用于實時監(jiān)測并網(wǎng)點的電壓，發(fā)出控制指令控制所述的投切器投切電抗器，并接收投切器的狀態(tài)信號。
3.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)電場分布式高電壓穿越輔助系統(tǒng)，其特征在于，其控制器模塊包括輸入輸出模塊、數(shù)字信號處理模塊及通訊模塊；其中， 所述輸入輸出模塊，與所述數(shù)字信號處理模塊相連接，用于采集風(fēng)機并網(wǎng)點的電壓、電流號。
所述數(shù)字信號處理模塊，與所述輸入輸出模塊、通訊模塊連接，用于實時監(jiān)控接收所述輸入輸出模塊采集到的所述電壓、電流信號； 所述通訊模塊，與所述數(shù)字信號處理模塊相連接，用于與外部控制器或集中監(jiān)控系統(tǒng)通訊。
4.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)電場分布式高電壓穿越輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述投切器模塊，包括驅(qū)動模塊、晶閘管及電路保護模塊；其中， 所述驅(qū)動模塊，接收所述的數(shù)字信號處理模塊發(fā)出的控制指令，根據(jù)指令來驅(qū)動晶閘管的分合來投切電抗器。
5.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)電場分布式高電壓穿越輔助系統(tǒng)，其特征在于，其控制器模塊實時監(jiān)控并網(wǎng)點的電壓，當(dāng)電壓升高至其設(shè)定的電壓投入定值，并持續(xù)其設(shè)定的投入時間延時后，向投切器發(fā)出投入電抗器信號，由投切內(nèi)的驅(qū)動模塊驅(qū)動晶閘管閉合來投入電抗器；當(dāng)并網(wǎng)點電壓恢復(fù)至退出定值，并持續(xù)退出延時后，向投切器發(fā)出退出電抗器信號，由投切內(nèi)的驅(qū)動模塊驅(qū)動晶閘管斷開來退出電抗器。
6.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場分布式高電壓穿越輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述的晶閘管投切電抗器分布安裝在每個風(fēng)力發(fā)電機機端并網(wǎng)點。
7.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場分布式高電壓穿越輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述的晶閘管投切電抗器裝置中的投切器可以換成其他類型快速開關(guān)。
8.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場分布式高電壓穿越輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述的晶閘管投切電抗器裝置中的晶閘管為IGBT、IEGT可控型電力電子器件。
9.一種風(fēng)電場分布式高電壓穿越輔助系統(tǒng)，其特征在于，晶閘管投切電抗器裝置投退定值按如下方法整定 a)電壓投入定值整定小于電網(wǎng)對風(fēng)場高電壓穿越技術(shù)要求下限1.1倍額定電壓； b)電壓退出定值整定大于風(fēng)機正常工作電壓范圍下限為O.9倍額定電壓； c)整個風(fēng)場電壓定值分為3組，按a)、b)所述的方法整定為1.07/0.99、1. 08/0. 99、1.09/1. 00倍額定電壓； d)時間定值組數(shù)按風(fēng)場安裝規(guī)模和分布特點來確定，主要由最大集電線路安裝風(fēng)機數(shù)來確定，時間定值組數(shù)由最大集電線路安裝風(fēng)機數(shù)/電壓定值組數(shù)進一取整后算得； e)時間投入定值由1.07倍額定電壓發(fā)展至1.1倍額定電壓時間和時間定值組數(shù)確定。時間投入定值間隔為(電壓發(fā)展時間-裝置動作時間)/時間組數(shù)/2 ； f)每個晶閘管投切電抗器的定值分布按投入先后順序依次在每條集電電路的風(fēng)力發(fā)電機組依次設(shè)定，一輪設(shè)置完成后重新按先后順序設(shè)定。
全文摘要
本發(fā)明公開一種風(fēng)電場分布式高電壓穿越輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一系列晶閘管投切電抗器裝置構(gòu)成，裝置安裝于風(fēng)力發(fā)電機組和變壓器之間。每個裝置包括控制器模塊、投切器模塊及電抗器。本發(fā)明提高了風(fēng)電機組高電壓穿越的能力，有效防止高電壓引起的風(fēng)機脫網(wǎng)，實現(xiàn)風(fēng)場的高電壓穿越，有效地控制并網(wǎng)點的電壓穩(wěn)定在允許范圍內(nèi)。
文檔編號H02J3/16GK103050978SQ20121048566
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者楊雙, 蔡睿男, 王小路 申請人:楊雙