时间:2024-08-31
文_刘引弟 吴永亮 杨宇 内蒙古机电职业技术学院
随着我国对于资源节约型友好社会重视程度的不断增加,一方面增大了对于电力资源的需求;另一方面也对传统能源的转型提出了更高的要求与更大的挑战。风电作为可再生能源,正在不断增大装机规模与数量,同时也提高了对于其并网稳定性的要求。然而,由于风力发电机组的自身运行特点,极有可能导致大面积拖网的现象,从而影响经济效益。因此,对风电机组低电压穿越能力影响因素进行分析具有十分重要的研究意义与价值。
该方式主要包含两方面内容:①建立模型。该模型在建立过程中,需要考虑多方面因素,特别是定子磁化电流在面对电压波动故障出现时所进行的动态反应过程。通过设定相应的控制模式最大程度地减少暂态电流的出现,从而更好地对原本的动态量起到补偿作用,提高动态响应。②当电网出现运行故障时,由于定子磁链的暂态直流分量对定子电流工频分量有着较为明显的影响,且定子电流工频分量与转子电流分量呈现互补的关系,因此首先应通过风电机组的定子电阻来进行灭磁工作,从而更好地避免转子出现电流流过的现象,提高风电机组低电压穿越能力。
随着我国风电机组规模越来越大,故障发生原因也越来越多,上述不增加硬件电路的方法通常更适用于电压降低不十分明显的情况。一旦电压发生大幅度减小,单纯依靠电流限制策略进行控制则无法很好实现风电机组的低电压穿越,此时需要相应的硬件电路进行配合。当前阶段,双馈感应发电机凭借其良好的控制能力得到了较为广泛的应用,其保护电路主要包括主动式和被动式两种。该电路的工作原理:当转子绕组电流定值处于较高水平的时候,就可以将保护电路与其进行短接,通过切除转子侧变流器的方式实现保护。
随着我国能源转型脚步的不断加快,越来越多的企业及科研机构逐渐将更多的关注点放在了提高风电机组运行可靠性的技术研究方面。大量的实验结果及工程应用证明,风电机组硬件设施的制作水平、企业管理模式与方法以及相应的经营指标等,是决定风电机组低电压穿越能力的重要影响因素。与此同时,随着我国对于风电机组穿越能力要求的不断提高以及电网故障原因复杂程度的不断增加,在一定程度上推动了相关控制技术的发展。当前阶段,影响风电机组低电压穿越能力的因素主要包括控制策略、硬件条件、软件控制及管理水平四方面。
控制策略对于风电机组低电压穿越能力的影响主要体现在主控及变流控制策略缺陷两方面。对于主控控制策略来说,一旦出现异常的有功恢复曲线则说明该控制策略存在问题,从而会导致过高的谐波、不平衡的电压、无法正常供电的现象,进而引发大面积的风电机组脱网,造成较大的安全事故;对于变流控制策略来说,丧失低电压穿越能力是该缺陷的主要体现方式。在风电机组并网运行初期,各企业由于缺乏丰富的操作经验以及技术掌控能力,往往会导致主控控制策略缺陷的发生。随着相关技术人员熟练程度的不断提高以及该技术应用的不断成熟,显著降低了该故障的发生。目前,导致该现象发生的原因主要在于风电企业对于该技术的重视程度待提升以及管理水平待提高。
对于出现较为明显电压降低的风电机组,需要施加额外的硬件电路进行保护,该电路种类较多且大多都可以实现风电机组低电压穿越。现阶段,随着我国能源需求的不断增加,大量的技术人员开始着手相关实验,在经过不断的结果分析与研究后,得出较为一致的结论,即风电机组的正常运行不仅会受到控制策略的影响,还会受到风况等外部环境因素的影响。对于硬件设施来说,造成风电机组低电压穿越能力降低的原因主要包括人为屏蔽UPS 功能以及缺乏日常检修维护工作两方面。这就要求相关企业在日常工作中做好两方面工作:一是定期对风电机组的相关设备进行检修与维护,最大程度地避免由于硬件设施出现故障而导致风电机组低电压穿越能力受到影响;二是定期对相关技术人员开展培训工作,提高技术人员专业能力,加强其安全意识,一旦发现问题及时与相关人员进行沟通并提出解决方案,避免风电机组发生更为严重的故障问题。
随着我国科技水平与自动化技术的飞速发展,越来越多的发电企业开始应用软件系统实现风电机组的自动化控制,在一定程度上提高了工作效率。然而,由于软件系统通常不是发电企业自主研发,因此相关软件的控制权通常掌握在开发商手中,进而导致发电企业在该方面具有一定的被动性。一旦发现该软件控制系统无法保证风电机组低电压穿越能力完全满足电力系统运行稳定性的要求,也无法安排相关技术人员对其进行合理更改,只能与相应的生产厂家进行沟通,从而导致不必要的时间浪费。另外,随着发电企业规模的不断增大,风电机组的型号与数量也在日益增加,对于原有已经并网并投入运行的风电机组来说,无法达到当前阶段的并网要求,倘若企业没有对相应的软件控制系统进行优化升级,极有可能导致运行故障的发生。
随着我国对于风力发电重视程度的不断提高,越来越多的技术人员对风电机组低电压穿越能力的影响因素进行了研究与探讨,分析发现在工程实际应用中,应根据发电机组的实际参数采用不同的控制技术来提高其低电压穿越能力。
众所周知,一旦电网发生运行故障导致大幅度的电压降低时,变速风电机组可以通过自身的系统运行方式实现低电压穿越功能,主要包括三方面:①当电网出现运行故障时,通过减小电流等方式消除对风电机组电器元件所造成的损害;②由于风电机组在发生故障时,极有可能导致齿轮箱、刹车盘等设备产生故障甚至损坏,该功能则可以最大程度地避免该现象的发生;③由于风电机组需要通过并网的方式投入运行,该功能的实现可以满足相应的并网要求,从而更好地为能源供应提供保障。
通常情况下,变速发电机组需要通过变流器与电网进行连接,因此变流器作为变速风电机组的关键部分,主要包括电网侧变流器及转子侧变流器。对于电网侧变流器来说,其主要作用是保证电容及电压的稳定性,并为转自侧变流器提供电源指出;对于转自侧变流器来说,其主要作用体现在为转子绕组提供周期性变化的磁电流,从而实现风电机组的单独控制。变速风电机组低电压穿越原理根据不同的机组类型具有不一样的工作原理。
当电网发生运行故障时,风电机组的电压将会出现大幅度降低,相应的高电流则会出现在转子侧,为了保护转子侧电流器的正常运转,通常会将转子短路器安装在变速风电机组相应位置,一旦感应电流超过设定值,转子侧变流器在转子短路器的作用下会停止工作,从而保证风电机组的正常并网运行。当电网的运行故障无法恢复时,变速风电机组低电压穿越工作原理:一旦风电机组内部电压或感应电流超过设定值,转子侧变流器会被转子短路器当做旁路装置进行处理;同时,风电机组相关装置为了降低机端电压,风机控制系统会通过改变桨距角的方式减小风能资源的获取;最后在故障清除完毕后,电压及相关电器元件则会恢复正常工作。
风电机组低电压穿越能力的影响因素是多方面的,这就要求相关企业不仅应加强软件控制的相关研究工作,严格保护风电机组运行定值,对软件应用的各个流程提高审批规范程度;还应加强相关技术人员的培训工作,定期对风电机组进行检修与维护,更好地保障低电压穿越能力,为我国电力系统的运行稳定性与安全性提供有力保障。
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