CN111355261B - 一种海上风电场分频或低频输电的双馈风力发电机组运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风电场分频或低频输电的双馈风力发电机组运行方法，所述双馈风力发电机组运行方法包括：岸上电压型变流器VSC机侧通过采用f/V和/或P/V调控，从而完成对海上风电场分频或低频输电的双馈风力发电机组同步频率进行调节。解决了现有技术中常规工频交流高电压和直流高电压输电上岸运行过程中存在的安全可靠性、效率、性价比等方面存在的问题。

Description

一种海上风电场分频或低频输电的双馈风力发电机组运行 方法

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，特别涉及一种海上风电场分频或低频输电的双馈风力发电机组运行方法。

背景技术

风能作为清洁的可再生新能源，是我国十分重要能源来源。目前，海上风电场的大规模开发，对新能源的利用和发展，都有十分积极的作用。

如图1、图2所示,海上风电目前是以交流高电压和直流高电压输电上岸为主，在风电安全可靠运行的同时，也要提高整个海上风电场运行的性价比；在离岸一定大距离范围内，还有一种海上风电场可以使用运行的性价比更好的分频或低频输电上岸。

如图1所示，整个海上风电场以及送出系统包括：岸上50Hz电网1经过岸上升压主变压器2、岸上VSC变频器网侧(工频)3、岸上VSC变频器直流环节4、岸上VSC变频器机侧(分频或低频)5，分频或低频输电上岸海底电缆6，通过第三集电环网柜15、环网升压变压器14、第二集电海底电缆13、第二集电环网柜12，通过对第二双馈风电机组16，其中双馈风电机组转子回路1/3pu.变压器22、双馈风电机组变流器17，双馈风电机组发电机18,双馈风电机组齿轮箱(有或无)19，双馈风电机组轮毂20，双馈风电机组叶片21]联网发电运行。

如图2所示，所述整个海上风电场以及送出系统包括，岸上50Hz电网1经过岸上升压主变压器2、岸上VSC变频器网侧(工频)3、岸上VSC变频器直流环节4、岸上VSC变频器机侧(分频或低频)5，分频或低频输电上岸海底电缆6，通过海上升压主变压器7、第一集电海底电缆8、第一集电环网柜9对第一双馈风电机组11，其中双馈风电机组升压变压器10、双馈风电机组变流器17，双馈风电机组发电机18,双馈风电机组齿轮箱(有或无)19，双馈风电机组轮毂20，双馈风电机组叶片21联网发电运行。

对于海上风电场使用分频或低频输电上岸，岸上使用电压型变流器VSC把分频或低频变成工频。海上风电场采用常规分频或低频输电，还是存在低风速或次同步区域效率较低，运行范围的扩大需要增大变流器容量；海上风电场采用常规分频或低频输电、交流高电压和直流高电压输电上岸，风电机组并网时和带变压器合闸时会产生较大的操作过电压，增加电气设备电应力的压力，同时带变压器合闸时会产生很大的涌流。

在采用本专利海上风电场分频或低频输电双馈风力发电机组运行方法后，比常规工频交流高电压和直流高电压输电上岸，更加能提高海上风电场风电机组的运行安全可靠性和效率、发电量、性价比以及电压动态和静态的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述常规工频交流高电压和直流高电压和直流高电压输电上岸运行安全可靠性、效率、性价比等存在的问题，提供了一种海上风电场分频或低频输电双馈风力发电机组运行方法。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种海上风电场分频或低频输电的双馈风力发电机组运行方法，所述双馈风力发电机组运行方法包括：岸上电压型变流器VSC机侧通过采用f/V和/或P/V调控，从而完成对海上风电场分频或低频输电的双馈风力发电机组同步频率进行调节。

根据一个优选的实施方式，海上风电场分频或低频输电双馈风力发电机组群重新起动、并网空载运行或部分轻载运行其余重新起动、并网空载运行时，对岸上电压型变流器VSC机侧调低f/V，使得分频或低频网频率f_grid.u下双馈发电机同步转速为ω_ml.m.u。可减少风电机组并网操作过电压和涌流。

根据一个优选的实施方式，海上风电场分频或低频输电双馈风力发电机组群每台的运转速度小于额定转速时，采用对岸上电压型变流器VSC机侧调节f/V，使得风电场风电机组群同步频率下的同步转速ω_ml.k.u低于风电机组群最小运行转速ω_ml.k.a。保证每台风电机组始终运行在超同步状态，可提高效率和运行范围；

根据一个优选的实施方式，海上风电场分频或低频输电双馈风力发电机组群每台的最小运转速度ω_ml.k.d大于额定同步转速ω_ml.k.1时，完成对岸上电压型变流器VSC机侧的f/V进行调高处理，使得风电场风电机组群同步频率下同步转速ω_ml.k.z高于风电机组群中的最高运行转速ω_ml.k.f。从而保证每台风电机组始终运行在次同步状态，可提高运行范围；

根据一个优选的实施方式，海上风电场分频或低频输电双馈风力发电机组群每台的运转速度超速大于等于额定转速时，对岸上电压型变流器VSC机侧调高f/V，可使风电场风电机组群的同步频率下的同步转速ω_ml.l.z高于风电机组群的额定同步转速ω_ml.k.1。从而保证每台风电机组始终运行小滑差状态，减少转子滑差和转子功率以及滑差电压，增大定子功率，同时相对稳定定子电流，可提高安全稳定；

根据一个优选的实施方式，岸上电压型变流器VSC机侧直接与岸上50Hz电网连接，岸上电压型变流器VSC机侧采用分频或低频与风电场的风力发电机组连接，接受风电场全部额定发电功率。

从电网侧看变流器网侧，可以把岸上电压型变流器VSC、双馈风力发电机组和线路、环网柜、升压变电站等虚拟等效为一台大同步发电机，即虚拟同步发电机。

根据一个优选的实施方式，海上风电场分频或低频输电系统内部发生零电压穿越和低电压穿越故障时，当电压下降时，对岸上电压型变流器VSC机侧迅速按对等的电压下降率调低f/V；当电压上升时，按对等的电压上升率调高f/V，同时配合风电机组和线路开关切除永久故障。

根据一个优选的实施方式，海上风电场分频或低频内部发生高电压穿越时，当电压上升时，可以对岸上电压型变流器VSC机侧迅速按对等的电压上升率调低f/V，当电压下降时，迅速按对等的电压下降率调高f/V，同时配合风电机组和线路开关切除永久故障。

根据一个优选的实施方式，双馈风电机组能够采用齿轮箱或不采用齿轮箱，且双馈风力发电机组接入分频或低频电网额定频率是50/3Hz～50/6Hz，额定转速范围8～1840rpm，转子额定电压0.69KV～10KV，定子额定电压0.69KV～35KV，发电机组容量范围为5MW～50MW。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本发明的有益效果：

本发明解决了海上风电场双馈风电机组常规工频交流高电压输电，低风速或次同步区域效率较低，运行范围的扩大还需要增大变流器容量的问题；同时，解决了海上风电场双馈风电机组通常采用常规工频交流高电压输电和直流高电压输电上岸，风电机组并网时和带变压器合闸时会产生较大的操作过电压，增加电气设备电应力的压力，同时带变压器合闸时会产生很大的涌流，以及停机时也可以降低轻载或空载分闸引起的特快速瞬态过电压的问题。

另，海上风电场在离岸一定距离范围内，采用分频或低频输电的双馈风电机组，其海上风电场全寿命周期性价比、准度电成本和电压动态和静态的稳定性比交流高电压和直流高电压输电更好。

附图说明

图1是本发明的海上风电场分频或低频输电双馈风力发电机组电气拓扑1示意图；

图2是本发明的海上风电场分频或低频输电双馈风力发电机组电气拓扑2示意图；

图3是本发明的海上风电场分频或低频输电双馈风力发电机组运行方法示意图；

图4是本发明的海上风电场分频或低频输电双馈风力发电机组旋转速度与风速示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明要指出的是，本发明中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本发明涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。

参考图1和图2以及图3、图4所示，对于海上风电场分频或低频输电第二双馈风电机组16或第一双馈风电机组11中双馈风电机组发电机18,无风时，处在双馈风电机组待机点23，有风能启机并网时在双馈风电机组最低工作转速ω_ml.min 24切入运行，有小风时(V_min＜V＜V_k)可工作在分频或低频电网额定频率f_grid.1下双馈发电机额定同步转速ω_ml.k.1 27以下，如双馈风电机组群转速运行区段(a-b-c)25，属于次同步运行；大风时(V_k＜V≤V_n)，工作在分频或低频电网额定频率f_grid.1下双馈发电机额定同步转速ω_ml.k.1 27以上，如双馈风电机组群转速运行区段(d-e-f)28，额定点运行工作在双馈风电机组发电机额定转速ω_ml.n31，阵风时(V_n＜V＜V_i)工作在双馈风电机组群转速运行区段(g-h-i)32，更大阵风(V_i＜V≤V_max)，工作在双馈风电机组转子频率最大超速转速ω_ml.max 33控制系统切除停机。

海上风电场使用分频或低频输电电网的双馈风力发电机组同步频率，根据风电机组的运行情况和运行策略要求，可以通过为岸上VSC变频器机侧(分频或低频)5采用f/V或P/V(频率不变)调控运行方式；

其中双馈风力发电机组上分频或低频输电电网同步频率的调节点，如下:

如图3所示k点，海上风电场分频或低频电网额定频率f_grid.1下双馈发电机额定同步转速ω_ml.k.127(ω_ml.k.x＝ω_ml.k.1)，其分频或低频电网频率f_grid.x＝f_grid.1(x＝1)，分频或低频输电第二双馈风电机组16(图1)或第一双馈风电机组11(图2)中双馈风电机组发电机18转子同步转速

额定工况下，即电压额定和分频或低频网频率额定以及发电功率额定，以及双馈风电机组发电机额定转速ω_ml.n31时，双馈风电机组发电机18转子的额定滑差

对于双馈风电机组发电机18极对数为p_n，气隙电磁总额定有功功率P_xn＝P_1n(x＝1)，定子气隙额定有功功率P_1ns，转子气隙额定有功功率P_1nr，定子绕组回路出线额定有功功率P_11ns，转子绕组回路出线额定有功功率P_11nr；P_1nr＝-s_n-k.1P_1ns，其中P_11ns≈P_1ns＝P₁/_n(1-s_-n.k1)，P_11nr≈P_1nr＝-s_n-k.1P_1n/(1-s_n-k.1)，P_11nr≈-s_n-k.1P_11ns。

图3所示j点，分频或低频电网频率f_grid.y下双馈发电机同步转速ω_ml.j.y26

(ω_ml.k.1＞ω_ml.j.y＞ω_ml.c，ω_ml.j.x＝ω_ml.j.y，f_grid.x＝f_grid.y，x＝y,0＜y＜1)，分频或低频输电第二双馈风电机组16(图1)或第一双馈风电机组11(图2)中双馈风电机组发电机18转子同步转速

双馈风电机组群转速运行区段(a-b-c)25，对于a点的双馈风电机组发电机18转速ω_ml.a时，转子的滑差

双馈风电机组发电机18极对数为p_n，气隙电磁总有功功率P_ya，定子气隙额定有功功率P_yas，转子气隙额定有功功率P_yar定子绕组回路出线有功功率P_1yas，转子绕组回路出线有功功率P_1yar；P_yar＝-s_a-j.yP_yas，其中P_1yas≈P_yas＝P_ya/(1-s_a-j.y)，P_1yar≈P_yar＝-s_a-j.yP_ya/(1-s_a-j.y)，P_1ycr≈-s_a-j.yP_1ycs。

双馈风电机组群转速运行区段(a-b-c)25，对于b点的双馈风电机组发电机18转速ω_ml.b时，转子的滑差

双馈风电机组发电机18极对数为p_n，气隙电磁总有功功率P_xb＝P_yb(x＝y)，定子气隙额定有功功率P_ybs，转子气隙额定有功功率P_ybr定子绕组回路出线有功功率P_1ybs，转子绕组回路出线有功功率P_1ybr；P_ybr＝-s_b-j.yP_ybs，其中P_1ybs≈P_ybs＝P_yb/(1-s_b-j.y)，P_1ybr≈P_ybr＝-s_b-j.yP_yb/(1-s_b-j.y)，P_1ybr≈-s_{b- j.y}P_1ybs。

双馈风电机组群转速运行区段(a-b-c)25，对于c点的双馈风电机组发电机18转速ω_ml.c时，转子的滑差

对于双馈风电机组发电机18极对数为p_n，气隙电磁总有功功率P_xc＝P_yc(x＝y)，定子气隙额定有功功率P_ycs，转子气隙额定有功功率P_ycr，定子绕组回路出线有功功率P_1ycs，转子绕组回路出线有功功率P_1ycr；P_ycr＝-s_c-j.yP_ycs，P_1ycs≈P_ycs＝P_yc/(1-s_c-j.y)，P_1ycr≈P_ycr＝-s_c-j.yP_yc/(1-s_c-j.y)，P_1ycr≈-s_{c- j.y}P_1ycs。

如图3所示l点，分频或低频电网频率f_grid.z下双馈发电机同步转速ω_ml.l.z29

(ω_ml.n＞ω_ml.l.z＞ω_ml.f，ω_ml.l.x＝ω_ml.l.z，f_grid.x＝f_grid.z，x＝z,z＞1)，图1和图2所示的双馈风电机组发电机18转子的同步转速

双馈风电机组群转速运行区段(d-e-f)28，对于d点的双馈风电机组发电机18转速ω_ml.e时，转子的滑差

双馈风电机组发电机18极对数为p_n，气隙电磁总有功功率P_xe＝P_ze(x＝z)，定子气隙额定有功功率P_zes，转子气隙额定有功功率P_zer，定子绕组回路出线有功功率P_1zes，转子绕组回路出线有功功率P_1zer；P_zer＝-s_e-l.zP_zes，其中P_1zes≈P_zes＝P_ze/(1-s_e-l.z)，P_1zer≈P_zer＝-s_e-l.zP_ze/(1-s_e-l.z)，P_1zer≈-s_{e- l.z}P_1zes。

双馈风电机组群转速运行区段(d-e-f)28，对于e点的双馈风电机组发电机18转速ω_ml.e时，转子的滑差

双馈风电机组发电机18极对数为p_n，气隙电磁总有功功率P_xe＝P_ze(x＝z)，定子气隙额定有功功率P_zes，转子气隙额定有功功率P_zer定子绕组回路出线有功功率P_1zes，转子绕组回路出线有功功率P_1zer；P_zer＝-s_e-l.zP_zes，其中P_1zes≈P_zes＝P_ze/(1-s_e-l.z)，P_1zer≈P_zer＝-s_e-l.zP_ze/(1-s_e-l.z)，P_1zer≈-s_{e- l.z}P_1zes。

双馈风电机组群转速运行区段(d-e-f)28，对于f点的双馈风电机组发电机18转速ω_ml.f时，转子的滑差

双馈风电机组发电机18极对数为p_n，气隙电磁总有功功率P_xf＝P_zf(x＝z)，定子气隙额定有功功率P_zfs，转子气隙额定有功功率P_zfr，定子绕组回路出线有功功率P_1zfs，转子绕组回路出线有功功率P_1zfr；P_zfr＝-s_f-l.xP_zfs，其中P_1zfs≈P_zfs＝P_zf/(1-s_f-l.x)，P_1zfr≈P_zfr＝-s_f-l.xP_zf/(1-s_f-l.x)，P_1zfr≈-s_{f- l.x}P_1zfs。

如图3所示l点，分频或低频电网频率f_grid.z下双馈发电机同步转速ω_ml.l.z29

(ω_ml.i＞ω_ml.h＞ω_ml.g＞ω_ml.n＞ω_ml.l.z，ω_ml.l.x＝ω_ml.l.z，f_grid.x＝f_grid.z，x＝z,z＞1)，分频或低频输电第二双馈风电机组16(图1)或第一双馈风电机组11(图2)中双馈风电机组发电机18转子的同步转速

双馈风电机组群转速运行区段(g-h-i)32，对于g点的双馈风电机组发电机18转速ω_ml.g，转子的滑差

双馈风电机组发电机18极对数为p_n，气隙电磁总有功功率P_xg＝P_zg(x＝z)，定子气隙额定有功功率P_zgs，转子气隙额定有功功率P_zgr，定子绕组回路出线有功功率P_1zgs，转子绕组回路出线有功功率P_1zgr；P_zgr＝-s_g-l.zP_zgs，其中P_1zgs≈P_zgs＝P_zg/(1-s_g-l.z)，P_1zgr≈P_zgr＝-s_g-l.zP_zg/(1-s_g-l.z)，P_1zgr≈-s_{g- l.z}P_1zgs。

对于h点的双馈风电机组发电机18转速ω_m.lh，转子的滑差

双馈风电机组发电机18极对数为p_n，气隙电磁总有功功率P_xh＝P_zh(x＝z)，定子气隙额定有功功率P_zhs，转子气隙额定有功功率P_zhr，定子绕组回路出线有功功率P_1zhs，转子绕组回路出线有功功率P_1zhr；P_zhr＝-s_h-l.zP_zhs，其中P_1zhs≈P_zhs＝P_zh/(1-s_h-l.z)，P_1zhr≈P_zhr＝-s_h-l.zP_zh/(1-s_h-l.z)，P_1zhr≈-s_h-l.zP_1zhs。

对于i点的双馈风电机组发电机18转速ω_m.li，转子的滑差

双馈风电机组发电机18极对数为p_n，气隙电磁总有功功率P_xi＝P_zi(x＝z)，定子气隙额定有功功率P_zis，转子气隙额定有功功率P_zir定子绕组回路出线有功功率P_1zis，转子绕组回路出线有功功率P_1zir；P_zir＝-s_i-l.zP_zis，其中P_1zis≈P_zis＝P_zi/(1-s_i-l.z)，P_1zir≈P_zir＝-s_i-l.zP_zi/(1-s_i-l.z)，P_1zir≈-s_i-l.zP_1zis。

如图3所示n点，分频或低频电网频率f_grid.u下双馈发电机同步转速ω_ml.m.u30(ω_ml.k＞ω_ml.j＞ω_ml.c＞ω_ml.b＞ω_ml.a＞ω_ml.m＞ω_ml.min，ω_ml.m.x＝ω_ml.m.u，f_grid.x＝f_grid.u，x＝u,z＞1＞y＞u＞0)，分频或低频输电第二双馈风电机组16(图1)或第一双馈风电机组11(图2)中双馈风电机组发电机18转子的同步转速

双馈风电机组群转速运行区段(a-b-c)25，对于a点的双馈风电机组发电机18转速ω_ml.a，转子滑差

双馈风电机组发电机18极对数为p_n，气隙电磁总有功功率P_xa＝P_ua(x＝z)，定子气隙额定有功功率P_uas，转子气隙额定有功功率P_uar，定子绕组回路出线有功功率P_1uas，转子绕组回路出线有功功率P_1uar；P_uar＝-s_a-m.uP_uas，其中P_1uas≈P_uas＝P_ua/(1-s_a-m.u)，P_1uar≈P_uar＝-s_a-m.uP_ua/(1-s_a-m.u)，P_1uar≈-s_{a- m.u}P_1uas。

对于b点的双馈风电机组发电机18转速ω_m.lb时，转子的滑差

双馈风电机组发电机18极对数为p_n，气隙电磁总有功功率P_xb＝P_ub(x＝u)，定子气隙额定有功功率P_ubs，转子气隙额定有功功率P_ubr，定子绕组回路出线有功功率P_1ubs，转子绕组回路出线有功功率P_1ubr；P_ubr＝-s_b-m.uP_ubs，其中P_1ubs≈P_ubs＝P_ub/(1-s_b-m.u)，P_1ubr≈P_ubr＝-s_b-m.uP_ub/(1-s_b-m.u)，P_1ubr≈-s_b-m.uP_1ubs。

对于c点的双馈风电机组发电机18转速ω_m.lc时，转子的滑差

双馈风电机组发电机18极对数为p_n，气隙电磁总有功功率P_xc＝P_uc(x＝u)，定子气隙额定有功功率P_ucs，转子气隙额定有功功率P_ucr，定子绕组回路出线有功功率P_1ucs，转子绕组回路出线有功功率P_1ucr；P_ucr＝-s_c-m.uP_ucs，其中P_1ucs≈P_ucs＝P_uc/(1-s_c-m.u)，P_1ucr≈P_ucr＝-s_c-m.uP_uc/(1-s_c-m.u)，P_1ucr≈-s_c-m.uP_1ucs。

优选地，根据风电机组的运行情况要求，岸上VSC变频器机侧(分频或低频)5可以对第一双馈风电机组11或第二双馈风电机组16的同步频率进行调节，可以采用f/V或P/V(频率不变)调节运行方式，其运行方法如下：

对于海上风电场分频或低频输电第二双馈风电机组16(图1)或第一双馈风电机组11(图2)中双馈风电机组发电机18,全部重新起动、并网空载运行或部分轻载运行、其余重新起动、并网空载运行时，风电场双馈风电机组群工作在如图3的双馈风电机组群转速运行区段(a-b-c)25上，且双馈风电机组最低工作转速ω_ml.min24，岸上VSC变频器机侧(分频或低频)5可以调低f/V，使得分频或低频网频率f_grid.u下双馈发电机同步转速ω_ml.m.u30，其中

对于馈风电机组(2)16(图1)或第一双馈风电机组11(图2)中双馈风电机组发电机18在双馈风电机组最低工作转速ω_ml.min24并网后空载投运的过电压、涌流大大减少；对于馈风电机组(2)16(图1)或第一双馈风电机组11(图2)中双馈风电机组发电机18在双馈风电机组群转速运行区段(a-b-c)25上轻载至空载或停机时的双馈风电机组群，因风况较弱会逐一停机待机，需要分闸并网开关或GIS分闸，可以对岸上VSC变频器机侧(分频或低频)5调低P/V(频率不变)，由于V_m＜＜V_k，可以降低轻载或空载GIS分闸引起的VFTO特快速瞬态过电压。

对于海上风电场分频或低频输电双馈风电机组群转速运行区段(a-b-c)25的第一双馈风电机组11或第二双馈风电机组16中双馈风电机组发电机18最大转速ω_ml.k.c小于分频或低频电网额定频率f_grid.1下双馈发电机额定同步转速ω_ml.k.1时，属于次同步运行；根据风电场运行的需要，可以对岸上VSC变频器机侧(分频或低频)5调节f/V，可使得风电场双馈风电机组发电机18的k点额定同步转速ω_ml.k.1调低到m点同步转速ω_ml.m.u,这样可使双馈风电机组发电机18的同步转速ω_ml.k.u低于双馈风电机组群转速运行区段(a-b-c)25的最小运行转速ω_ml.k.a，保证每台风电机组始终运行在超同步状态，可提高风电机组的效率和运行范围。

对于海上风电场分频或低频输电双馈风电机组群转速运行区段(d-e-f)28的第一双馈风电机组11或第二双馈风电机组16中双馈风电机组发电机18最小转速ω_ml.k.d大于分频或低频电网额定频率f_grid.1下双馈发电机额定同步转速ω_ml.k.1时，岸上VSC变频器机侧(分频或低频)5调高f/V，可使风电场双馈风电机组发电机18的l点同步转速ω_ml.k.z略高于分频或低频输电双馈风电机组群转速运行区段(d-e-f)28最高运行转速ω_ml.k.f，保证每台风电机组始终运行在次同步状态，可提高运行范围。

对于海上风电场分频或低频输电双馈风电机组群转速运行区段(g-h-i)32的第一双馈风电机组11或第二双馈风电机组16中双馈风电机组发电机18最小转速ω_ml.g大于分频或低频电网额定频率f_grid.1下双馈发电机额定同步转速ω_ml.k.1时，海上风电场分频或低频输电双馈风力发电机组群每台运转速度超速大于等于额定转速时，可以对岸上VSC变频器机侧(分频或低频)5调高f/V，可使风电场双馈风电机组发电机18的l点同步转速ω_ml.l.z大于分频或低频电网额定频率f_grid.1下双馈发电机额定同步转速ω_ml.k.1，保证每台风电机组始终运行小滑差状态，减少转子滑差和转子功率以及滑差电压，增大定子功率，同时相对稳定定子电流，可提高安全稳定。

岸上VSC变频器网侧(工频)3通过岸上升压主变压器2与岸上50Hz电网1连接，并可上网通过风电场全部额定发电功率，岸上VSC变频器机侧(分频或低频)5采用分频或低频与风电场的双馈风电机组发电机18连接，接受风电场全部额定发电功率。使得从电网侧看变流器网侧，可以把岸上电压型变流器(VSC)、双馈风力发电机组和线路、环网柜、升压变电站等虚拟等效为一台大同步发电机，即虚拟同步发电机。

海上风电场分频或低频输电系统内部发生零电压穿越和低电压穿越故障时，当电压下降时，可以对岸上电压型变流器(VSC)机侧迅速按对等的电压下降率调低f/V，当电压上升时，按对等的电压上升率调高f/V，同时配合风电机组和线路开关切除永久故障。

海上风电场分频或低频内部发生高电压穿越时，当电压上升时，可以对岸上电压型变流器(VSC)机侧迅速按对等的电压上升率调低f/V，当电压下降时，迅速按对等的电压下降率调高f/V，同时配合风电机组和线路开关切除永久故障。

双馈风电机组的可以不采用齿轮箱或采用齿轮箱。接入分频或低频电网额定频率是50/3Hz～50/6Hz，额定转速范围8～1840rpm，转子额定电压0.69KV～10KV，定子额定电压0.69KV～35KV，发电机组容量范围为5MW～50MW。

前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。本领域技术人员可知有众多组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种海上风电场分频或低频输电的双馈风力发电机组运行方法，其特征在于，所述双馈风力发电机组运行方法包括：

岸上电压型变流器VSC机侧通过采用f/V和/或P/V调控，从而完成对海上风电场分频或低频输电的双馈风力发电机组同步频率进行调节；

海上风电场分频或低频输电双馈风力发电机组群重新启动、并网空载运行或部分轻载运行其余重新启动、并网空载运行时，对岸上电压型变流器VSC机侧调低f/V，使得分频或低频电网频率f_grid.u下双馈发电机同步电气旋转角速度为ω_ml.m.u，保证每台双馈风力发电机组始终运行在超同步状态；

海上风电场分频或低频输电双馈风力发电机组群每台的运行电气旋转角速度小于额定电气旋转角速度时，采用对岸上电压型变流器VSC机侧调节f/V，使得风电场双馈风力发电机组群同步频率下的同步电气旋转角速度ω_ml.k.u低于双馈风力发电机组群最小运行电气旋转角速度ω_ml.k.a；

海上风电场分频或低频输电双馈风力发电机组群每台的最小运电气旋转角速度ω_ml.k.d大于额定同步电气旋转角速度ω_ml.k.1时，完成对岸上电压型变流器VSC机侧的f/V进行调高处理，使得风电场双馈风力发电机组群同步频率下同步电气旋转角速度ω_ml.k.z高于双馈风力发电机组群中的最高运行电气旋转角速度ω_ml.k.f；

海上风电场分频或低频输电双馈风力发电机组群每台的运行电气旋转角速度大于等于额定电气旋转角速度时，

对岸上电压型变流器VSC机侧调高f/V，使风电场双馈风力发电机组群的同步频率下的同步电气旋转角速度ω_ml.l.z高于双馈风力发电机组群的额定同步电气旋转角速度ω_ml.k.1。

2.根据权利要求1所述的一种海上风电场分频或低频输电的双馈风力发电机组运行方法，其特征在于：

岸上电压型变流器VSC机侧直接与岸上50Hz电网连接，岸上电压型变流器VSC机侧采用分频或低频与风电场的双馈风力发电机组连接，接受风电场全部额定发电功率。

3.根据权利要求1所述的一种海上风电场分频或低频输电的双馈风力发电机组运行方法，其特征在于：

海上风电场分频或低频输电系统内部发生零电压穿越和低电压穿越故障时，

当电压下降时，对岸上电压型变流器VSC机侧迅速按对等的电压下降率调低f/V；

当电压上升时，按对等的电压上升率调高f/V，同时配合双馈风力发电机组和线路开关切除永久故障。

4.根据权利要求1所述的一种海上风电场分频或低频输电的双馈风力发电机组运行方法，其特征在于：

海上风电场分频或低频内部发生高电压穿越时，

当电压上升时，对岸上电压型变流器VSC机侧迅速按对等的电压上升率调低f/V，

当电压下降时，迅速按对等的电压下降率调高f/V，同时配合双馈风力发电机组和线路开关切除永久故障。

5.根据权利要求1所述的一种海上风电场分频或低频输电的双馈风力发电机组运行方法，其特征在于：

双馈风力发电机组接入分频或低频电网额定频率是50/3Hz～50/6Hz，额定电气旋转角速度范围8～1840rpm，转子额定电压0.69KV～10KV，定子额定电压0.69KV～35KV，发电机组容量范围为5MW～50MW。

6.根据权利要求5所述的一种海上风电场分频或低频输电的双馈风力发电机组运行方法，其特征在于：所述双馈风力发电机组具有齿轮箱结构或不具有齿轮箱结构。

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