CN102195296B

CN102195296B - 风力发电系统并网装置

Info

Publication number: CN102195296B
Application number: CN201010612591.XA
Authority: CN
Inventors: 谭超; 李佳; 谢宗强; 陆帅
Original assignee: Emerson Network Power Co Ltd
Current assignee: Weidi New Energy Co ltd
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2030-12-30
Also published as: CN102195296A

Abstract

本发明涉及一种风力发电系统并网装置，包括受控于控制电路的并网开关、受控于控制电路的并网接触器，所述并网接触器与并网开关串联后接于电网和发电机之间；所述控制电路控制并网开关和并网接触器按如下逻辑动作：并网时，先合并网开关，再合并网接触器；正常脱网时，断开并网接触器；故障脱网时，断开并网开关；或故障脱网时，当电流大于预设的阈值时，断开并网开关；当电流小于所述阈值时，断开并网接触器。由于本发明加入了并网接触器，和并网开关配合使用，充分利用并网开关分断电流能力强和并网接触器寿命长（50000次）的特点，延长了并网开关的寿命。

Description

风力发电系统并网装置

技术领域

本发明涉及风力发电系统，尤其是风力发电系统并网装置。

背景技术

我国目前采用的是50赫兹同步交流输电供电电网，在形成初期，电网的特点和各种技术参数就已经基本确立。后期并入电网的各类电能资源必须符合电网初期形成的电位参数和变化规律。这个技术参数主要包括“频率、电压和交流相位”。在电网中起主导作用的“同步”电流成了同化各种入网电流的“主体”电流，其主要表现为电压稳定、频率稳定、相位稳定。电压、频率、相位就成了并网的主体条件。传统发电机用的是同步交流发电机，比如火力发电机，在并网初期都有一个与电网合拍即相位相同的调节过程，每一台发电机都是被强大的电网强行拉入同步的。只要做到了“同步”，其相位角便一致，转速便恒定、“频率”相应恒定，电压也随之恒定。而稳定的电压和频率正是高质量的电网所要求的。所以，严格控制发电机发出电流的“相位”，对各类发电机的成功并网具有无可替代的关键作用。

但风电的随机性使风电厂输入系统的有功功率处于不易控制的变化之中，相应地风电场吸收的无功功率也处于变化之中。在系统重负荷或者临近功率极限运行时，风速的突然变化将成为系统电压失稳的扰动。在实际应用中，风力发电系统会不断的进行并网和脱网操作。所以风力发电领域要解决的一个很重要的问题是风力发电机组的并网问题。

现有风力发电系统是通过将并网开关接于发电机G和电网之间，在控制电路控制下，实现并网和脱网，如图1所示。而当前市场上的双馈风力发电系统大部分用断路器作为并网开关，由于断路器电气寿命有限（8000次），所以很难满足双馈风力发电系统对寿命要求。

发明内容

本发明的目的就是为了解决并网开关寿命的问题，提出一种风力发电系统并网装置。

为此，本发明提出的风力发电系统并网装置包括受控于控制电路的并网开关、受控于控制电路的并网接触器，所述并网接触器与并网开关串联后接于电网和发电机之间；所述控制电路控制并网开关和并网接触器按如下逻辑动作：并网时，先合并网开关，再合并网接触器；正常脱网时，断开并网接触器；故障脱网时，断开并网开关；或故障脱网时，当电流大于预设的阈值时，断开并网开关；当电流小于所述阈值时，断开并网接触器。

由于本发明加入了并网接触器，和并网开关配合使用，通过控制电路控制，使得大电流脱网时，断开并网开关，小电流时，断开并网接触器，充分利用并网开关分断电流能力强和并网接触器寿命长（50000次）的特点，延长了并网开关的寿命。

附图说明

图1是现有风力发电系统并网方式示意图。

图2是本发明实施一风力发电系统示意图。

图3是本发明实施例二并网装置示意图。

图4是本发明实施例三并网装置示意图。

具体实施方式

实施例一：

如图2所示，本实施例中的并网装置除包括并网开关Q10外，还增设有并网接触器KM10，二者串联后接于电网和发电机G之间，并网开关Q10和并网接触器KM10均受控于控制电路。图中变流器连接于风力发电机与电网之间，作用是将多变的风力电能变换成稳定的电能馈入电网。

控制电路对并网开关Q10和并网接触器KM10的控制逻辑为：

并网时，先合并网开关Q10，再合并网接触器KM10；

正常脱网时（为小电流），断开并网接触器KM10；

故障脱网时（为大电流），断开并网开关Q10。

这样，使得大电流脱网时，断开并网开关Q10，小电流时，断开并网接触器KM10，充分利用并网开关Q10分断电流能力强和并网接触器KM10寿命长（50000次）的特点，延长了并网装置的寿命。

实施例二：

上述实施例一有一个缺点，就是在大电流时，并网接触器KM10会因误动作而烧毁。这也正是并网接触器KM10一般不用于风力发电系统并网装置的原因之一。

本实施例为了解决这一问题，防止在大电流时并网接触器KM10因误动作而烧毁，加入并网开关锁并网接触器电路，在大电流、并网开关Q10动作时，可利用并网开关Q10的动作，保持并网接触器KM10一直处于闭合状态。

电路如图3所示，Q10-95、Q10-98分别为并网开关Q10的两个过流脱扣触点，其受控于控制电路，用于控制并网开关Q10的闭/合；KM10-A1、KM10-A2为并网接触器KM10的驱动线圈端子；KA8-A1、KA8-A2是并网接触器KM10的主控制继电器的驱动线圈端子，与控制电路相连；KA8-21、KA8-24是并网接触器KM10的主控制继电器的触点，在电网正常运行时，控制电路通过KA8-A1、KA8-A2控制触点KA8-21、KA8-24的开/合来控制并网接触器KM10的开/合。

电路中的创新点是新增了并网接触器锁定继电器，图中KA6-A1、KA6-A2是并网接触器锁定继电器的驱动线圈端子，KA6-21、KA6-24是并网接触器锁定继电器的触点，为常开触点。可见，并网接触器锁定继电器的驱动线圈KA6-A1、KA6-A2与并网开关的过流脱扣触点Q10-95、Q10-98串联，这样当过流脱扣触点Q10-95、Q10-98闭合时，即并网开关Q10断开时，的驱动线圈KA6-A1、KA6-A2就会有电流流过，并网接触器锁定继电器的常开触点KA6-21、KA6-24就会吸合；并网接触器锁定继电器的触点KA6-21、KA6-24与并网接触器主控制继电器KA8的触点KA8-21、KA8-24并联。

其工作原理是：当大电流使并网开关Q10过流脱扣时，并网开关Q10断开，即过流脱扣触点Q10-95、Q10-98闭合，使并网继接触器锁定继电器的驱动线圈KA6-A1、KA6-A2得电，从而其常开触点KA6-21、KA6-24闭合，给并网接触器KM10驱动线圈供电，使并网接触器KM10一直保持闭合状态。此时并网接触器KM10的主控制继电器的触点KA8-21、KA8-24相当于被短路，无论其是断开还是吸合，都不会影响并网接触器KM10的状态，从而避免了并网接触器KM10因误动作而烧毁。可见，通过并网接触器锁定继电器的加入，实现了如下动作逻辑：

（1）正常情况下，控制电路控制并网接触器KM10的主控继电器来控制并网接触器KM10动作。

（2）当并网开关Q10过流脱扣时，并网接触器锁定继电器的常开触点KA6-21、KA6-24闭合，锁住并网接触器KM10，使并网接触器KM10一直保持闭合状态。

当大电流过后，恢复并网状态时，并网开关Q10重新闭合，即过流脱扣触点Q10-95、Q10-98断开，此时，并网接触器锁定继电器的驱动线圈KA6-A1、KA6-A2未导电，其常开触点KA6-21、KA6-24断开，并网接触器主控继电器的触点KA8-21、KA8-24不再被短路，即恢复了并网接触器主控继电器对并网接触器KM10的正常控制。

实施例三：

上述实施例二还有一个缺点，就是虽然能防止并网接触器KM10的误动作，但不能防止并网开关Q10的误动作，尤其是并网开关Q10的过流脱扣触点误动作。这些误动作在并网接触器KM10断开时是危险的：由于并网接触器锁定继电器的加入，过流脱扣触点误动作会导致原应断开的并网接触器KM10闭合，即：并网接触器KM10原本通过KA8-21、KA8-24的断开而断开，但却因KA6-21、KA6-24的闭合而闭合。

为防止在并网接触器KM10断开时，因并网开关过流脱扣触点误动，而使并网接触器KM10闭合，本实施例加入防止过流脱扣触点误动作电路。

电路如图4所示，在并网接触器锁定继电器常开触点KA6-21、KA6-24与并网接触器KM10的驱动线圈端子KM10-A1、KM10-A2之间串入并网接触器KM10的常开辅助触点X31、X32（X31、X32为并网接触器KM10中附带的辅助触点，图中为了更直观地显示其在电路中的连接，将X31、X32表示在并网接触器KM10的上方），用于防止并网接触器锁定继电器误锁。并网前，并网接触器KM10断开，防误锁的并网接触器KM10的常开辅助触点X31、X32也处于断开状态，这时，即使发生了过流脱扣触点Q10-95、Q10-98的误动作，并网接触器锁定继电器的常开触点KA6-21、KA6-24闭合也不会使并网接触器KM10闭合；在并网后，由于并网接触器KM10闭合，其常开触点也处于闭合状态，这时，如果过流脱扣触点动作，并网接触器锁定继电器常开触点KA6-21、KA6-24闭合，会使并网接触器KM10一直保持闭合状态。

实施例四：

本实施例与实施例一的相同之处在于，并网时，先合并网开关，再合并网接触器；正常脱网时，断开并网接触器。其不同在于，故障脱网时，当电流大于某一阈值时，断开并网开关；当电流小于该阈值时，断开并网接触器。

这样，同样实现大电流脱网时，断开并网开关，小电流时，断开并网接触器，充分利用并网开关分断电流能力强和并网接触器寿命长的特点，延长了并网开关的寿命。

实施例五：

本实施例电路部分与实施例二完全相同，所不同的是软件动作逻辑方案采用实施例四中的方案。

实施例六：

本实施例电路部分与实施例三完全相同，所不同的是软件动作逻辑方案采用实施例四中的方案。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种风力发电系统并网装置，包括受控于控制电路的并网开关（Q10），其特征是：还包括受控于控制电路的并网接触器（KM10），所述并网接触器（KM10）与所述并网开关（Q10）串联后接于电网和发电机（G）之间；所述控制电路控制所述并网开关（Q10）和并网接触器（KM10）按如下逻辑动作：

并网时，先合所述并网开关（Q10），再合所述并网接触器（KM10）；

正常脱网时，断开所述并网接触器（KM10）；

故障脱网时，断开所述并网开关（Q10）；或故障脱网时，当电流大于预设的阈值时，断开所述并网开关（Q10），当电流小于所述阈值时，断开所述并网接触器（KM10）；

还包括并网接触器主控制继电器、并网接触器锁定继电器，该并网接触器锁定继电器的触点（KA6-21、KA6-24）为常开触点，与并网接触器主控制继电器的触点（KA8-21、KA8-24）并联后与所述并网接触器（KM10）的驱动线圈串联；所述并网接触器锁定继电器的驱动线圈（KA6-A1、KA6-A2）与并网开关（Q10）的过流脱扣触点（Q10-95、Q10-98）串联；所述并网接触器主控制继电器的驱动线圈（KA8-A1、KA8-A2）与控制电路相连；

且还按照如下逻辑动作：正常情况下，控制电路控制所述并网接触器主控制继电器来控制所述并网接触器（KM10）动作；当所述并网开关（Q10）过流脱扣时，所述并网接触器锁定继电器的常开触点（KA6-21、KA6-24）闭合，锁住所述并网接触器（KM10），使所述并网接触器（KM10）一直保持闭合状态。

2.如权利要求1所述的风力发电系统并网装置，其特征在于：在并网接触器锁定继电器常开触点（KA6-21、KA6-24）线路中串入并网接触器（KM10）的常开辅助触点（X31、X32），用于防止锁定继电器（KA6）的误锁。