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1.5MW风机低电压穿越功能实现整机控制方案 1.5MW风力发电机组 低电压穿越功能实现 整机控制方案 国电联合动力技术有限公司 风电设备技术研究所 低电压穿越整机控制方案 1. 国家电网公司对风力发电机组低电压穿越的技术规定 1.1 基本要求 按照国家电网公司风电场接入电网技术规定（修订版2009年2月）的第8节，风电场低电压穿越的要求如下： 图1.1为对风电场的低电压穿越要求。风电场并网点电压在途中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不间断并网运行；并网点电压在图中电压轮廓线以下时，场内风电机组允许从电网切除。 图1.1 风电场低电压穿越要求的规定 规定的风电场低电压穿越要求为： 1） 风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时，能够保持并网运行625ms的低电压穿越能力； 2） 风电场并网点电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场内的风电机组保持并网运行。 国家电网出台的风电场接入电网技术规定（修订版2009年2月），是针对整个风电场所提的技术要求，具体检测点在整个风电场的并网点侧。目前，针对单机的低电压穿越能力考核也是以此规定的技术要求为标准。 国电联合动力1.5MW风力发电机组 低电压穿越整机控制方案 1.2 有功恢复 对故障器件没有切出电网的风电场，其有功功率在故障切除后快速恢复，以至少10%额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。 1.3 无功支撑 变频器低电压实现有无功支撑选项，可以手动设无功百分比。 1.4 不对称跌落下的故障穿越 2. 低电压穿越对风机中各设备的要求 2.1 变流器 双馈型发电机组，当电网瞬间跌落时，产生很大的初始电流，定子侧如此，根据磁通守恒定律，转子侧电流也很大。因为转子变流器输出电压和电流被限制，比较严重的电网故障时，变频器可能产生的电流不够维持转子电流，变频器必须保护。 变流器需要提供有源CROWBAR，当变频器检测到电网电压下降时，将根据直流母线的电压控制CROWBAR部件的动作，泄放转子上的能量来抑制转子电压的升高。 并网开关和网侧接触器继续保持在网。变频器要有无功支撑选项，可手动调节无功百分比。 变频器要实现不对称跌落下的故障穿越。 2.2 变桨系统 变桨系统，主要在软件上实现低电压穿越功能，在检测到系统三相电压下降时，立即会切换到由后备电源的电池直接为变桨电机进行供电从而执行紧急顺桨动作，保证风机安全停机。 具备低电压穿越功能的变桨系统在检测到系统三相电压下降时，由后备电源为变桨系统的控制器和伺服系统供电，保持3秒以上，在3秒之内会继续接受风机主控系统的指令。当在低电压穿越的过程中，有功功率迅速下降至0左右，这样就需要快速调节桨叶角度，限制叶轮速度，使其保持在额定转速以下不超速。 2.3 主控系统 在控制系统中，对风机主控进行软件控制策略的改进。主要集中在对电压保 第 3 页 共 16页 日 期：2009年 10月 日 国电联合动力1.5MW风力发电机组 低电压穿越整机控制方案 护限值进行修改和低电压穿越子程序的修改。 （1） 电压保护限制进行修改 即当检测到电网电压低于图1曲线或电网电压灾区限制间或电网电压高于该曲线和90%Un之间时，同时未收到变流器处于低电压穿越状态的信号时风机才脱网停机。 （2） 低电压穿越子程序 在低电压穿越期间通过该程序，检测电网状态，控制风机和电网连接的同时并能够安全稳定运行在合适的区间内，最后能在低电压穿越后能够迅速的进行有功恢复。 3. 双馈式风力发电机组整机的低电压穿越控制策略 3.1 电网低电压检测 主要依靠变频器发来低电压穿越状态启动信号作为控制起点，以ABB变频器为例： ACS800-67(LC)安装有基于硬件保护的装置叫做CROWBAR，分无源CROWBAR和有源CROWBAR。ABB变流器在检测到电网电压跌落之后，其控制模式将转换为电网支撑模式。同时ABB变流器的08.10 CCU STATUS WORD位的状态位将发生变化，主控系统通过检测这些状态为的变化 将可以确认此时为低电压穿越状态。 在检测到电网电压跌落之后，停止有功功率反馈，风力发电传动将控制转换为低电压穿越模式。在电网电压返回到原值之后，低电压穿越模式会被关闭，有功功率会以100ms的斜坡速率增加到设定值（从零到额定功率）。参见参数1