CN109004668A - 风力发电机系统的集成并网接入方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风力发电机系统的集成并网接入方法，将置于风力发电机组外部的并网接入设备分层置于塔筒内，将检测设备置于最低层，将公用柜及电源柜置于中间层，将控制及数据处理设备置于最高层；风力发电机组内的辅助变压器扩容给电源柜供电，替代原并网接入设备中交流供电设备以及站用变压器；风电机组的变频器实现并网接入设备调节输出功率以及无功补偿的控制，替代原并网接入设备中静止无功发生器。对风电场并网接入一次和二次设备进行了精简和集成，并将精简集成后的并网接入设备安装入风力发电机组内部，取消了预制舱，降低了成本；同时，保留了风电场并网设备的必要功能，不影响风电场的正常并网接入。
Description
技术领域
本发明涉及一种风电并网设备设计，特别涉及一种风力发电机系统的集成并网接入方法。
背景技术
现有的风电场并网接入设备皆安装在风力发电机组外部的预制舱内，并网接入一次和二次设备分别安装在两个预制舱内。其中，一次设备预制舱内部安装有12面屏柜，屏柜及内部设备信息如表1所示。二次设备预制舱内部安装有工作台(包括监控主机和打印机)、火灾报警系统以及19面屏柜，屏柜及内部设备信息如表2所示。现有的风场并网接入设备在分布式风电的应用场景中功能冗余，导致预制舱数量多、体积庞大，造成土建和设备成本高。
表1
表2
| 屏柜 | 内含设备 |
| 1P、2P | 备用柜 |
| 3P | 故障录波设备 |
| 4P | 远动、对时、智能接口设备和交 |
| 5P | 公用测控设备 |
| 6P | 电能质量和频率电压控制设备 |
| 7P | 关口电度表和电能量采集设备 |
| 8P | 开关站视频监控设备 |
| 9P | 风机视频监控设备 |
| 10P | 风机监控SCADA和功率控制设备 |
| 11P | 电池 |
| 12P | 电池 |
| 13P | 充电设备 |
| 14P | 直流馈线 |
| 15P | UPS设备 |
| 16P | 交流供电设备 |
| 17P | 路由器、数据网、交换机和纵向 |
| 18P | SDH |
| 19P | 综合配线 |
发明内容
本发明是针对现有的风场并网接入设备在分布式风电的应用设计存在的问题，提出了一种风力发电机系统的集成并网接入方法，精简风电场并网接入设备，并在风力发电机组内部开辟空间容纳精简后的并网接入设备，不再需要体积庞大的预制舱，很大程度上节约了成本。
本发明的技术方案为：一种风力发电机系统的集成并网接入方法，将置于风力发电机组外部的并网接入设备分层置于塔筒内，将检测设备置于最低层，将公用柜及电源柜置于中间层，将控制及数据处理设备置于最高层；风力发电机组内的辅助变压器扩容给电源柜供电，替代原并网接入设备中交流供电设备以及站用变压器；风电机组的变频器实现并网接入设备调节输出功率以及无功补偿的控制，替代原并网接入设备中静止无功发生器。
所述仅有最低层检测设备与风力发电机、电网进行功率电气信号传输。
本发明的有益效果在于：本发明风力发电机系统的集成并网接入方法，对风电场并网接入一次和二次设备进行了精简和集成，并将精简集成后的并网接入设备安装入风力发电机组内部，取消了预制舱，降低了成本；同时，保留了风电场并网设备的必要功能，不影响风电场的正常并网接入。
附图说明
图1为本发明并网接入设备集成入塔筒布局剖视图；
图2为本发明并网接入设备集成入塔筒布局分层俯视图；
图3为本发明并网接入设备屏柜连接关系图；
图4为本发明风机接收调度指令以控制输出功率的示意图；
图5为本发明风机通过辅助变压器向并网接入设备供电的示意图。
具体实施方式
风力发电机系统的集成并网接入设备包括精简后集成入塔筒的并网接入一次和二次设备，其中一次设备包括并网柜AH1和计量柜AH2，二次设备包括7面屏柜(公用柜P1、第一一体化电源柜P2、第二一体化电源柜P3、调度数据网设备柜P4、SDH及综合配线柜P5、远动柜P6、风机SCADA及视频监控柜P7)。如表3所示塔内集成并网接入设备屏柜信息。精简后的并网接入设备可集成入塔筒，设备分散在塔筒的3层平台上，如图1和图2所示为并网接入设备集成入塔筒布局剖视图和分层俯视图，一次设备置于塔筒负一层平台，二次设备中公用柜及电源柜置于塔筒第一层平台，其他二次设备置于塔筒第二层平台。
由于主功率电缆经由塔底送出，为了方便布线，故将两个AH柜置于塔筒负一层。P1柜内有监控主机，在维护时使用率最高，因此将P1柜置于塔筒第一层，便于维护人员操作。P2和P3柜需要向AH柜和其他P柜供电，出于方便接线的考虑，将P2和P3柜也置于塔筒第一层，其余P柜置于塔筒第二层。
表3
结构上，屏柜安放在塔筒的位置可采用但不局限于图1和图2所示方案。各屏柜之间的连接关系如图3所示。图中黑色实线代表主功率电气信号传输线，虚线代表控制、计量、对时或辅助供电信号传输线。AH1中的CT和PT为保护用电压电流互感器，测量并网点的电压电流信号并传递至AH1中的保护模块；AH2中的CT和PT为计量用电压电流互感器，测量风机端口的电能量并通过信号线1传递至AH1中的保护模块。信号2为P1中的对时模块向AH1中的保护模块传递的对时信号。信号3包括AH1中的保护模块向P6中的交换机和安全自动化装置传输的保护和计量信号。信号4包括P1中的对时模块向P6中的各模块发送的对时信号，以及P1中的计量模块向P6中的一体化控制器发送的计量信号。信号5-11为一体化电源向各个屏柜的供电信号。信号12为P1中的计量模块向P4中的调度数据网传输的计量信号。信号13为P6中的一体化控制器向P4中的调度数据网传输的远动信号。信号14为P4中的调度数据网向P5传输的远动信号。信号15为P6中的公用交换机向P7中的SCADA(Supervisory ControlAnd Data Acquisition数据采集与监视控制系统)主机传输的监控信号。
集成并网接入设备有如下特征：
1)本设备对传统的风电场并网接入一次和二次设备进行了精简，删除了冗余不必要的配置和设备，保留并网关键设备，具备电能汇集、并网、保护、通讯、调度和监控功能。
2)本设备包括在风电场中选择一台风力发电机组作为“汇集风力发电机组”，并将并网接入设备安置在该汇集风力发电机组的塔筒内。
本设备中的并网接入设备删除了SVG(静止无功发生器)，同时利用风电机组的变频器实现调节输出功率以及无功补偿的控制功能。图4所示为本发明中的并网接入设备取消SVG后，利用风机直接接收电网调度指令并通过风机变频器控制输出功率的拓扑。
3)本设备中的并网接入设备删除了交流供电设备以及站用变压器，并通过将汇集风力发电机组内的690V/400V辅助变压器扩容为100kVA进而为塔内并网接入设备供电。图5为本发明利用风机通过扩容的辅助变压器向并网接入设备供电的示意图。
4)本设备中的并网接入设备包括一台集成并网设备，该设备集成了测量、电能质量监控、远动和通讯管理功能。
5)本设备中的并网接入设备不再含有视频监控和火灾报警系统，而是利用风力发电机组的视频监控和火灾报警系统对并网接入设备进行监控和报警。
6)本设备中的并网接入设备删除了故障录波设备。
在分布式风电场景中，由于风力发电机组数量少，因此配备传统的并网接入设备是很不经济的。可以在分布式风电场景中选择一台风力发电机组作为汇集风机，在汇集风机的塔筒中安装本设备用于并网接入，其他风机接入汇集风机中的并网接入设备实现整体并网。这样精简了传统的体积庞大的并网接入设备，大大降低了成本。
Claims (2)
1.一种风力发电机系统的集成并网接入方法，其特征在于，将置于风力发电机组外部的并网接入设备分层置于塔筒内，将检测设备置于最低层，将公用柜及电源柜置于中间层，将控制及数据处理设备置于最高层；风力发电机组内的辅助变压器扩容给电源柜供电，替代原并网接入设备中交流供电设备以及站用变压器；风电机组的变频器实现并网接入设备调节输出功率以及无功补偿的控制，替代原并网接入设备中静止无功发生器。
2.根据权利要求1所述风力发电机系统的集成并网接入方法，其特征在于，所述仅有最低层检测设备与风力发电机、电网进行功率电气信号传输。
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