CN101789604B

CN101789604B - 一种判断电网电压跌落严重程度的方法

Info

Publication number: CN101789604B
Application number: CN 201010121662
Authority: CN
Inventors: 王志华; 盛小军
Original assignee: Shenzhen Hopewind Electric Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Hopewind Electric Co Ltd
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2030-03-10
Also published as: CN101789604A

Abstract

一种判断电网电压跌落严重程度的方法，包括检测电网线电压瞬时值计算电网线电压有效值，根据电网线电压有效值和电网线电压额定有效值，计算各项线电压的幅值跌落程度和电网电压的不平衡度，根据电网电压的不平衡度，参照风力机组低压穿越标准曲线A拟合电网电压不平衡度曲线，当电网线电压幅值大于等于曲线A的电网电压幅值，及电网线电压不平衡度小于等于电网电压不平衡度曲线B的电网电压不平衡度时，风力机组须不间断运行；当电网线电压幅值小于曲线A的电网电压幅值或电网电压不平衡度大于曲线B的电网电压不平衡度时，允许风力机组从电网切出。本发明避开判断电网电压跌落形式的难题，可实现风力机组满足电网故障穿越能力标准的自动控制。

Description

一种判断电网电压跌落严重程度的方法

技术领域

本发明涉及一种评价电网电压的方法，更具体地说，涉及一种判断电网电压跌落严重程度的方法。

背景技术

随着风电发电装机容量的快速增长，其发电容量在电网中所占的比重也越来越高。如果在电网发生跌落故障时，风力发电机组脱网停机，不能给电网提供频率和电压的支撑，将非常不利于电网的安全运行。因此，世界各国先后推出了一系列的风力发电机组运行规范，其中包括电网故障穿越能力，即在电网出现短暂跌落时，风力发电机组要保持并网状态，并在故障期间提供一定的无功支持，以帮助电网尽快恢复。

为保证电网稳定，各国推出了风力机组电网故障穿越能力的标准。以中国电网为例，中国推出的标准如下：当风电场并网点电压在图1中风力机组低压穿越标准曲线及以上的区域内时，场内风力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，场内风力机组允许从电网切出。该标准规定的风电场低电压穿越要求为：

a)风电场内的风力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；

b)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，风电场内的风力机组保持并网运行。

其他国家对风力机组电网故障穿越能力的标准大体类似。

为了满足风力机组电网故障穿越能力的标准要求，需要准确的判断目前电网电压的跌落幅度、持续时间和跌落形式(包括单相跌落、两相跌落、三相对称跌落、两相相间短路等形式)。

但是，按照各国对风力机组电网故障穿越能力的标准保障电网稳定，在实际使用中存在如下问题：

1、从风力机组低压穿越标准曲线中，仅仅能够知道电网电压的跌落度和持续时间等信息，对当前电网的跌落形式(即当前电网跌落是对称跌落还是非对称跌落)没有体现；

2、实际的电力电网铺设大多如图2所示，当故障点发生在不同的位置时，在风力机组端检测到的电压跌落形式是不同的。例如，当在35KV母线上发生单相跌落故障时，在690V母线上看到的却是两相相间短路故障，因此，在风力机组端检测到的电压跌落形式往往非电网电压跌落的真实情况；

3、风力机组低压穿越标准曲线给出的是电网相电压跌落曲线，而实际风力机系统中采用的是三相三线制，没有中线，即风力机系统最终检测到的是电网线电压，在没有中线参考的情况下，通过线电压求相电压可以得到无穷多个解，这给最终判断电网电压的跌落形式带来了极大地困难。

在上述现有技术中，由于电网电压的跌落形式判断困难，给风力机组满足风力机组电网故障穿越能力标准带来很大困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种判断电网电压跌落严重程度的方法，克服现有技术困难，便于风力机组满足风力机组电网故障穿越能力标准，保障电网稳定。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种判断电网电压跌落严重程度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、检测三相电网线电压瞬时值并计算出三相电网线电压有效值U；

S2、根据三相电网线电压有效值U和电网线电压额定有效值U_rated计算出各项线电压的幅值跌落程度η_跌落度，根据计算出的三相电网AB线电压有效值U_ab、BC线电压有效值U_bc和CA线电压有效值U_ca计算三相电网电压的不平衡度ε_不平衡度；

S3、根据三相电网电压的不平衡度ε_不平衡度，参照风力机组低压穿越标准曲线，拟合三相电网电压不平衡度曲线；

S4、当并网点电网线电压幅值大于等于所述风力机组低压穿越标准曲线的电网电压幅值，同时并网点电网线电压不平衡度小于等于所述三相电网电压不平衡度曲线的三相电网电压不平衡度时，并网点风力机组必须不间断运行；当并网点电网线电压幅值小于所述风力机组低压穿越标准曲线的电网电压幅值或并网点电网电压不平衡度大于所述三相电网电压不平衡度曲线的三相电网电压不平衡度时，允许风力机组从电网切出。

在本发明的判断电网电压跌落严重程度的方法中，当三相电网电压不平衡度为零时，并网点电网线电压幅值大于等于所述风力机组低压穿越标准曲线的电网电压幅值，并网点风力机组必须不间断运行，并网点电网电压线幅值小于所述风力机组低压穿越标准曲线的电网电压幅值，允许风力机组从电网切出。

实施本发明的判断电网电压跌落严重程度的方法，与现有技术比较，其有益效果是：

1.通过测量计算电网各项线电压的幅值跌落程度η_跌落度、三相电网电压的不平衡度ε_不平衡度，并拟合三相电网电压不平衡度曲线，结合三相电网电压不平衡度曲线和风力机组低压穿越标准曲线，判断电网电压跌落严重程度，为风力机组满足风力机组电网故障穿越能力标准提供决策依据，避开了单独使用风力机组低压穿越标准曲线判断电网电压跌落形式困难的难题；

2.根据本发明的判断电网电压跌落严重程度的方法，可以实现风力机组满足风力机组电网故障穿越能力标准的自动控制。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是中国风力机组低压穿越标准曲线。

图2是中国电力电网拓扑结构。

图3是本发明判断电网电压跌落严重程度的方法对照中国风力机组低压穿越标准曲线拟合出的风力机组低压穿越时电网电压平衡度曲线。

图4是三相电网A相相电压跌落60％，C相相电压跌落70％时，电网电压不对称跌落时电网线电压瞬时值的波形图。

图5是三相电网A相相电压跌落60％，C相相电压跌落70％时，电网电压不对称跌落时电网线电压幅值跌落度、不平衡度的波形图。

图6是电网电压对称跌落时电网线电压瞬时值的波形图。

图7是电网电压对称跌落时电网线电压幅值跌落度、不平衡度的波形图。

具体实施方式

本发明的判断电网电压跌落严重程度的方法包括如下步骤：

第一，检测三相电网线电压瞬时值u_i并计算出三相电网线电压有效值U。三相电网线电压有效值U的计算公式如下：

U = \sqrt{\frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} u_{i}}

其中，N为每周期采样个数，u_i为被采用电压值。

第二，根据三相电网线电压有效值U和电网线电压额定有效值U_rated计算出各项线电压的幅值跌落程度η_跌落度，各项线电压的幅值跌落程度η_跌落度计算公式如下：

根据计算出的三相电网AB线电压有效值U_ab、BC线电压有效值U_bc和CA线电压有效值U_ca计算三相电网电压的不平衡度ε_不平衡度；三相电网电压的不平衡度ε_不平衡度计算公式如下：

其中，

L = \frac{(U_{ab}^{4} + U_{bc}^{4} + U_{ca}^{4})}{{(U_{ab}^{2} + U_{bc}^{2} + U_{ca}^{2})}^{2}}

第三、根据三相电网电压的不平衡度ε_不平衡度，参照风力机组低压穿越标准曲线，拟合三相电网电压不平衡度曲线，如图3所示(图3中T1＝0.625s、T3＝3s)。

第四、结合风力机组低压穿越标准曲线和三相电网电压不平衡度曲线进行如下判断和控制：

1、当并网点电网线电压幅值大于等于风力机组低压穿越标准曲线的电网电压幅值，同时并网点电网线电压不平衡度小于等于三相电网电压不平衡度曲线的三相电网电压不平衡度时，并网点风力机组必须不间断运行；

2、当并网点电网线电压幅值小于风力机组低压穿越标准曲线的电网电压幅值或并网点电网电压不平衡度大于三相电网电压不平衡度曲线的三相电网电压不平衡度时，允许风力机组从电网切出。

图4、图5示出了在三相电网A相相电压跌落60％，C相相电压跌落70％时，电网电压不对称跌落时电网线电压瞬时值的波形图、线电压幅值跌落度和线电压不平衡度的波形图。

电网电压对称跌落时，其不平衡度为0，所以只需要考虑幅度的跌落度即可，其线电压的幅值跌落程度与相电压的幅值跌落程度是相同的。得到电网电压幅值跌落度后只需与图1的风力机组低压穿越标准曲线进行比较即可。即：当三相电网电压不平衡度为0时，并网点电网线电压幅值大于等于风力机组低压穿越标准曲线的电网电压幅值，并网点风力机组必须不间断运行，并网点电网电压线幅值小于风力机组低压穿越标准曲线的电网电压幅值，允许风力机组从电网切出。

如图6、图7示出了在电网对称跌落时，三相电网线电压瞬时值、幅值跌落度和不平衡度曲线。

Claims

1.一种判断电网电压跌落严重程度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的判断电网电压跌落严重程度的方法，其特征在于，当三相电网电压不平衡度为零时，并网点电网线电压幅值大于等于所述风力机组低压穿越标准曲线的电网电压幅值，并网点风力机组必须不间断运行，并网点电网电压线幅值小于所述风力机组低压穿越标准曲线的电网电压幅值，允许风力机组从电网切出。