CN203859537U - 一种风电机组孤岛发生装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种风电机组孤岛发生装置，位于风电机组出口变压器高压侧和电网之间；所述装置包括可调式变压器、智能负载、并网断路器和负载断路器；风电机组出口变压器高压侧通过并网断路器连接电网，并依次通过负载断路器和可调式变压器连接智能负载。本实用新型提供了一种风电机组孤岛发生装置，该装置通过可调式智能负载，真实模拟孤岛发生现象，并且可匹配风电机组不同功率段输出，更加全面的反映风电机组的孤岛/防孤岛运行能力。
Description
技术领域
本实用新型属于新能源接入与控制技术领域，具体涉及一种风电机组孤岛发生装置。
背景技术
随着我国大型风电基地的建设和风电装机规模的不断扩大，风电在电网中所占比例越来越高，其对电网的影响范围也从局部逐渐扩大，大规模风电并网运行对电力系统安全稳定运行产生一定的影响。
孤岛现象即当电网由于故障中断供电时，发电系统仍向周围的负载供电。随着风电并网比例的不断增加，单台风电机组的容量变大并逐步投入运行，风电发生孤岛的概率会不断升高。目前大容量的风电机组大多采用直驱(半直驱)型风电机组，直驱(半直驱)型风电机组其通过全功率变流器与电网完全隔离，而与全功率变流器与电网的完全隔离，是发生孤岛运行的一个十分必要的条件。而发生孤岛的另一个条件是风电机组提供的功率与负载需求功率相匹配。对于大规模远距离输电来说，负载与发电能力相差较大，很难达到匹配，但是随着海上风电的发展，及许多地区采取就近消纳的原则，要达到匹配条件的可能性还是很大的。另一方面，近年来越来越多的目光投入到微电网中，然而在微电网情况下，一些不允许中断对负载供电的情况下，就需要供电不间断的转换，即从并网运行模式平稳转换到孤岛运行模式。因此，风电机组的孤岛能力因包括，防孤岛运行能力及孤岛运行能力。
目前，对于风电机组的并网特性已有不少研究，包括电能质量，有功/无功控制，低电压穿越等，并已具备相应的检测手段，但是对于风电机组孤岛能力的检测研究较少，同时也缺少相应的检测装置及检测手段。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种风电机组孤岛发生装置，该装置通过可调式智能负载，真实模拟孤岛发生现象，并且可匹配风电机组不同功率段输出，更加全面的反映风电机组的孤岛/防孤岛运行能力。
为了实现上述目的，本实用新型采取如下方案：
本实用新型提供一种风电机组孤岛发生装置，所述孤岛发生装置位于风电机组出口变压器高压侧和电网之间；所述装置包括可调式变压器、智能负载、并网断路器和负载断路器；风电机组出口变压器高压侧通过并网断路器连接电网，并依次通过负载断路器和可调式变压器连接智能负载。
所述可调式变压器采用干式变压器；为适应不同电压等级，干式变压器采用多电压等级抽头方式，其低压侧电压为400V，高压侧电压等级选择10kV或35kV，各电压等级变化范围为±5％，并通过抽头调节。
所述可调式变压器的技术参数包括额定容量、高压侧电压等级、空载损耗、负荷损耗、空载电流和绕组电阻不平衡率；所述额定容量、空载损耗、负荷损耗和空载电流分别为2MVA、4.5kW、19kW和0.6％，绕组线电阻不平衡率小于2％，绕组相电阻不平衡率小于4％。
所述智能负载为在线自动调节智能负载，在线自动调节智能负载每相均包括依次串联的电感、电容和电阻。
所述智能负载的技术参数包括额定电压、额定频率、频率运行范围、电阻负载容量、感性负载容量和容性负载容量，分别为400V、50Hz、45Hz～66Hz、0.1kW～2MW、0.1kVA～1MVA、-0.1kVA～-1MVA。
所述高压断路器和负载断路器均采用机械式气体绝缘开关，机械式气体绝缘开关的高压带电部分安装在密封的六氟化硫气体中。
通过手动调节并网断路器和负载断路器，使风电机组发生孤岛现象。
所述可调式变压器、并网断路器和负载断路器均位于变压器及开关室，所述智能负载位于负载室。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
(1)更加接近于并网点或用户端：可进一步实现在风电机组出口变压器高压侧进行测试，更加接近风电场并网点或就地负荷，实现测试期间与电网或负荷完全断开，提高测试期间的安全性。
(2)真实模拟孤岛现象：通过可调式智能负载，真实模拟孤岛发生现象，并且可匹配风电机组不同功率段输出，更加全面的反映风电机组的孤岛/防孤岛运行能力。
(3)多电压等级，可移动式，满足在不同地理环境、电气环境下开展现场测试的需求。
附图说明
图1是本实用新型实施例中风电机组孤岛发生原理图；
图2是本实用新型实施例中孤岛发生过程开关动作时序图；
图3是本实用新型实施例中可调式智能负载接线图；
图4是本实用新型实施例中风电机组孤岛发生装置布局图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图1，本实用新型提供一种风电机组孤岛发生装置，所述孤岛发生装置位于风电机组出口变压器和电网之间；所述装置包括可调式变压器、智能负载、并网断路器CB1和负载断路器CB2；风电机组出口变压器高压侧通过并网断路器CB1连接电网，并依次通过负载断路器CB2和可调式变压器连接智能负载。
所述可调式变压器采用干式变压器；为适应不同电压等级，干式变压器采用多电压等级抽头方式，其低压侧电压为400V，高压侧电压等级选择10kV或35kV，各电压等级变化范围为±5％，并通过抽头调节。为减小谐波对测试结果的影响，变压器的连接组别选择DYn11连接方式。主要技术指标参数表如表1所示。
表1
| 技术参数 | 对应值 |
| 额定容量 | 2MVA |
| 高压侧电压等级 | 35kV/10kV |
| 空载损耗 | 4.5kW |
| 负载损耗 | 19kW |
| 空载电流 | 0.6％ |
| 绕组电阻不平衡率 | 线：<2％,相：<4％ |
所述可调式变压器的技术参数包括额定容量、高压侧电压等级、空载损耗、负荷损耗、空载电流和绕组电阻不平衡率；所述额定容量、空载损耗、负荷损耗和空载电流分别为2MVA、4.5kW、19kW和0.6％，绕组线电阻不平衡率小于2％，绕组相电阻不平衡率小于4％。
通过调节智能负载的有功消耗情况及无功吸收或发送情况，使得被测风电机组与智能负载之间达到一个功率平衡。智能负载的示意图如图3所示，智能负载消耗的有功、无功功率连续可调。智能负载主要技术指标参数表如表2所示。
表2
| 技术参数 | 对应值 |
| 额定电压 | 400V |
| 额定频率 | 50Hz |
| 频率运行范围 | 45Hz‐66Hz |
| 电阻负载容量 | 0.1kW～2MW |
| 感性负载容量 | 0.1kVA～1MVA |
| 容性负载容量 | ‐0.1kVA～‐1MVA |
风电机组在孤岛运行下，频率不稳定，因此智能负载应考虑在宽频率范围内正常运行；另外测试点选在风电机组高压侧，需考虑风电机组出口变压器及设备可调式变压器对测试的影响。针对以上可能对测试结果产生影响的因素，通过仿真及试验计算得出智能负载在各功率下对应的电阻，电感，电容参数，如表3所示。
表3
| 功率(MW/Mvar) | 电阻(Ω) | 电感(mH) | 电容(F) |
| 0.1 | 0.658 | 2.330 | 0.005 |
| 0.2 | 0.295 | 1.043 | 0.012 |
| 0.3 | 0.190 | 0.672 | 0.019 |
| 0.4 | 0.140 | 0.495 | 0.025 |
| 0.5 | 0.111 | 0.392 | 0.032 |
| 0.6 | 0.092 | 0.325 | 0.039 |
| 0.7 | 0.078 | 0.277 | 0.045 |
| 0.8 | 0.068 | 0.242 | 0.052 |
| 0.9 | 0.061 | 0.214 | 0.058 |
| 1 | 0.054 | 0.192 | 0.065 |
| 1.1 | 0.049 | —— | —— |
| 1.2 | 0.045 | —— | —— |
| 1.3 | 0.042 | —— | —— |
| 1.4 | 0.039 | —— | —— |
| 1.5 | 0.036 | —— | —— |
| 1.6 | 0.034 | —— | —— |
| 1.7 | 0.032 | —— | —— |
| 1.8 | 0.030 | —— | —— |
| 1.9 | 0.028 | —— | —— |
| 2 | 0.027 | —— | —— |
所述智能负载为在线自动调节智能负载，在线自动调节智能负载每相均包括依次串联的电感、电容和电阻。
所述智能负载的技术参数包括额定电压、额定频率、频率运行范围、电阻负载容量、感性负载容量和容性负载容量，分别为400V、50Hz、45Hz～66Hz、0.1kW～2MW、0.1kVA～1MVA、-0.1kVA～-1MVA。
所述高压断路器和负载断路器CB2均采用机械式气体绝缘开关，为保证足够的绝缘强度，机械式气体绝缘开关的高压带电部分安装在密封的六氟化硫气体中。有效的防止来自外界的污秽、潮气、异物及其他有害影响，减小了开关柜的体积，以保证设备的集成性，灵活性，及稳定性。
通过手动调节并网断路器CB1和负载断路器CB2，使风电机组发生孤岛现象。
如图4，所述可调式变压器、并网断路器CB1和负载断路器CB2均位于变压器及开关室，所述智能负载位于负载室。
所述可调式变压器用于调节不同类型风电机组并网接入点电压，使得孤岛测试点更接近风电场并网点或分布式风电机组的负载端；所述智能负载用于匹配负载，使得负载与风电机组的输出功率匹配，通过自动调节或手动输入调节，匹配至所需负载值；所述并网断路器CB1和负载断路器CB2配合动作，并网断路器CB1的作用是当风电机组与智能负载匹配时，断开并网开关，使得风电机组进入孤岛检测状态，所述负载断路器CB2的作用是测试时进入匹配负载与风电机组输出功率状态，不进行测试时，负载断路器CB2断开，风电机组正常运行。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种风电机组孤岛发生装置，所述孤岛发生装置位于风电机组出口变压器高压侧和电网之间；其特征在于：所述装置包括可调式变压器、智能负载、并网断路器和负载断路器；风电机组出口变压器高压侧通过并网断路器连接电网，并依次通过负载断路器和可调式变压器连接智能负载。
2.根据权利要求1所述的风电机组孤岛发生装置，其特征在于：所述可调式变压器采用干式变压器；为适应不同电压等级，干式变压器采用多电压等级抽头方式，其低压侧电压为400V，高压侧电压等级选择10kV或35kV，各电压等级变化范围为±5％，并通过抽头调节。
3.根据权利要求1或2所述的风电机组孤岛发生装置，其特征在于：所述可调式变压器的技术参数包括额定容量、高压侧电压等级、空载损耗、负荷损耗、空载电流和绕组电阻不平衡率；所述额定容量、空载损耗、负荷损耗和空载电流分别为2MVA、4.5kW、19kW和0.6％，绕组线电阻不平衡率小于2％，绕组相电阻不平衡率小于4％。
4.根据权利要求1所述的风电机组孤岛发生装置，其特征在于：所述智能负载为在线自动调节智能负载，在线自动调节智能负载每相均包括依次串联的电感、电容和电阻。
5.根据权利要求1或4所述的风电机组孤岛发生装置，其特征在于：所述智能负载的技术参数包括额定电压、额定频率、频率运行范围、电阻负载容量、感性负载容量和容性负载容量，分别为400V、50Hz、45Hz～66Hz、0.1kW～2MW、0.1kVA～1MVA、-0.1kVA～-1MVA。
6.根据权利要求1所述的风电机组孤岛发生装置，其特征在于：所述高压断路器和负载断路器均采用机械式气体绝缘开关，机械式气体绝缘开关的高压带电部分安装在密封的六氟化硫气体中。
7.根据权利要求1所述的风电机组孤岛发生装置，其特征在于：通过手动调节并网断路器和负载断路器，使风电机组发生孤岛现象。
8.根据权利要求1所述的风电机组孤岛发生装置，其特征在于：所述可调式变压器、并网断路器和负载断路器均位于变压器及开关室，所述智能负载位于负载室。
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|---|---|---|---|
| CN201420268662.2U CN203859537U (zh) | 2014-05-23 | 2014-05-23 | 一种风电机组孤岛发生装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104391208A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-03-04 | 国家电网公司 | 一种光伏防孤岛试验检测装置和检测方法 |
| CN105977985A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-09-28 | 上海交通大学 | 一种微电网潮流控制器 |
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2014
- 2014-05-23 CN CN201420268662.2U patent/CN203859537U/zh active Active
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