CN219477587U - 风力发电机组继电保护系统及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组继电保护系统及风力发电机组。风力发电机组继电保护系统，包括第一变压器、第二变压器、断路器和继电保护装置；第一变压器的低压侧连接风力发电机组的第一变流器，第二变压器的低压侧连接风力发电机组的第二变流器；第一变压器的高压侧连接断路器的第一端，第二变压器的高压侧连接断路器的第一端；断路器的第二端连接风场电网；断路器的控制端连接继电保护装置。本实用新型用以解决现有技术中风力发电机组内两台变压器分别配置一套对应的继电保护装置时，存在安全隐患且成本较高的缺陷。

Description

风力发电机组继电保护系统及风力发电机组

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组继电保护系统及风力发电机组。

背景技术

在风力发电领域，对于变压器上置的风力发电机组，会在机组内为变压器配套相应的继电保护装置，对变压器异常工况进行保护。在风力发电机组内有两台变压器的情况下，为每一台变压器配置对应的继电保护装置，一套继电保护装置保护对应的一台变压器。但是，两套继电保护装置相对独立，两组变压器和对应的继电保护装置并联使用时，会因为两套继电保护装置的动作时间差产生环流，存在安全隐患。同时，两套继电保护装置的设备成本较高，对安装环境要求也较高，从而导致风力发电机组的整体成本升高。

实用新型内容

本实用新型提供一种风力发电机组继电保护系统及风力发电机组，用以解决现有技术中风力发电机组内两台变压器分别配置一套对应的继电保护装置时，存在安全隐患且成本较高的缺陷。

本实用新型提供一种风力发电机组继电保护系统，包括第一变压器、第二变压器、断路器和继电保护装置；所述第一变压器的低压侧连接风力发电机组的第一变流器，所述第二变压器的低压侧连接所述风力发电机组的第二变流器；所述第一变压器的高压侧连接所述断路器的第一端，所述第二变压器的高压侧连接所述断路器的第一端；所述断路器的第二端连接风场电网；所述断路器的控制端连接所述继电保护装置。

根据本实用新型提供的一种风力发电机组继电保护系统，所述继电保护保护装置包括高压侧电流互感器和继保控制器；所述第一变压器的高压侧连接所述高压侧电流互感器的一次绕组的第一端；所述第二变压器的高压侧连接所述高压侧电流互感器的一次绕组的第一端；所述高压侧电流互感器的一次绕组的第二端连接所述断路器的第一端；所述高压侧电流互感器的二次绕组连接所述继保控制器的输入端。

根据本实用新型提供的一种风力发电机组继电保护系统，所述继电保护保护装置包括第一低压侧电流互感器；所述第一低压侧电流互感器的一次绕组的第一端连接所述第一变流器；所述第一低压侧电流互感器的一次绕组的第二端连接所述第一变压器的低压侧；所述第一低压侧电流互感器的二次绕组连接所述继保控制器的输入端。

根据本实用新型提供的一种风力发电机组继电保护系统，所述继电保护保护装置包括第二低压侧电流互感器；所述第二低压侧电流互感器的一次绕组的第一端连接所述第二变流器；所述第二低压侧电流互感器的一次绕组的第二端连接所述第二变压器的低压侧；所述第二低压侧电流互感器的二次绕组连接所述继保控制器的输入端。

根据本实用新型提供的一种风力发电机组继电保护系统，所述继电保护保护装置包括继电器；所述继保控制器的输出端连接所述继电器的输入回路；所述断路器的控制端连接所述继电器的输出回路。

根据本实用新型提供的一种风力发电机组继电保护系统，所述第一变压器、所述第二变压器、所述第一低压侧电流互感器和所述第二低压侧电流互感器安装于所述风力发电机组的机舱。

根据本实用新型提供的一种风力发电机组继电保护系统，所述断路器、所述继电器、所述高压侧电流互感器和所述继保控制器安装于所述风力发电机组的塔筒底部。

根据本实用新型提供的一种风力发电机组继电保护系统，所述风场电网提供的电压包括35千伏、10千伏和66千伏中的任意一种。

根据本实用新型提供的一种风力发电机组继电保护系统，所述第一变压器的低压侧电压包括1.14千伏、0.69千伏和0.4千伏中的任意一种；所述第二变压器的低压侧电压包括1.14千伏、0.69千伏和0.4千伏中的任意一种。

本实用新型还提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括第一变流器、第二变流器和如上述任一项所述的风力发电机组继电保护系统。

本实用新型提供的风力发电机组继电保护系统及风力发电机组，风力发电机组继电保护系统包括第一变压器、第二变压器、断路器和继电保护装置；第一变压器的低压侧连接风力发电机组的第一变流器，第二变压器的低压侧连接风力发电机组的第二变流器；第一变压器的高压侧连接断路器的第一端，第二变压器的高压侧连接断路器的第一端；断路器的第二端连接风场电网；断路器的控制端连接继电保护装置。基于上述，实现采用同一套继电保护装置保护第一变压器和第二变压器两个变压器，既避免了两套继电保护装置动作时间差导致的环流，提升安全性，又减少了设备数量，减少了设备安装所需空间，大幅降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术提供的两套继电保护装置的连接结构示意图；

图2是本实用新型提供的风力发电机组继电保护系统的连接结构示意图之一；

图3是本实用新型提供的风力发电机组继电保护系统的连接结构示意图之二；

附图标记：

201：第一变压器；202：第二变压器；203：断路器；

204：继电保护装置；2041：继保控制器；2042：继电器；

205：第一变流器；206：第二变流器；

CT1.1：第一高压侧电流互感器；CT1.2：第二高压侧电流互感器；

CT2.1：第一低压侧电流互感器；CT2.2：第二低压侧电流互感器；

CT1：高压侧电流互感器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

现有技术中，若风力发电机组包括两台变压器，则采用两台变压器分别配置对应的继电保护装置，如图1所示，第一变压器配置对应的第一低压侧电流互感器(记为CT2.1)、第一高压侧电流互感器(记为CT1.1)、断路器、继电器和继保控制器；第二变压器配置对应的第二低压侧电流互感器(记为CT2.2)、第二高压侧电流互感器(记为CT1.2)、断路器、继电器和继保控制器。两套继电保护装置，设备和安装等成本高；且两套继电保护装置需占用较多的安装空间，对于风机内空间排布、使用和维护均带来不便；此外，两套继电保护装置相对独立，设备并联使用时，会因为继电保护装置的动作时间差会产生环流，存在安全隐患。

下面结合图2至图3描述本实用新型的风力发电机组继电保护系统。

一个实施例中，如图2所示，风力发电机组继电保护系统，包括第一变压器201、第二变压器202、断路器203和继电保护装置204。

第一变压器201的低压侧连接风力发电机组的第一变流器205，第二变压器202的低压侧连接风力发电机组的第二变流器206；第一变压器201的高压侧连接断路器203的第一端，第二变压器202的高压侧连接断路器203的第一端；断路器203的第二端连接风场电网；断路器203的控制端连接继电保护装置204。

本实施例中，第一变压器201和第二变压器202并联，第一变压器201和第二变压器202的高压侧连接至同一个断路器203。一个继电保护装置204同时对第一变压器201和第二变压器202两台变压器进行实时监测。当第一变压器201和第二变压器202中的任意一台变压器出现故障时，继电保护装置204均会控制断路器203断开，分断风场电网与变压器(第一变压器201和第二变压器202)之间的连接，避免故障扩大。

本实施例中，第一变流器205为第一变压器201的负载，第二变流器206为第二变流器206的负载。需要说明的是，根据实际情况和需要，第一变压器201的负载还可以为风力发电机组中其他需要供电的设备，第二变压器202的负载也可以为风力发电机组中其他需要供电的设备。

一个实施例中，继电保护保护装置包括高压侧电流互感器和继保控制器。第一变压器201的高压侧连接高压侧电流互感器的一次绕组的第一端；第二变压器202的高压侧连接高压侧电流互感器的一次绕组的第一端；高压侧电流互感器的一次绕组的第二端连接断路器203的第一端；高压侧电流互感器的二次绕组连接继保控制器的输入端。

本实施例中，继保控制器用于实现继电保护的逻辑处理功能。当继保控制器基于预先设定的继电保护逻辑确定第一变压器201和/或第二变压器202出现故障后，则控制端断路断开，从而分断两个变压器(第一变压器201和第二变压器202)与风场电网之间的连接。

本实施例中，高压侧电流互感器(Current transformer，CT)负责采集第一变压器201和第二变压器202高压侧的电流信息，并将该高压侧的电流信息输入至继保控制器中。继保控制器基于变压器高压侧的电流信息进行继电保护逻辑处理。

一个实施例中，继电保护保护装置包括第一低压侧电流互感器。第一低压侧电流互感器的一次绕组的第一端连接第一变流器205；第一低压侧电流互感器的一次绕组的第二端连接第一变压器201的低压侧；第一低压侧电流互感器的二次绕组连接继保控制器的输入端。

本实施例中，第一低压侧电流互感器负责采集第一变压器201低压侧的电流信息，并将该第一变压器201低压侧的电流信息输入至继保控制器中。继保控制器基于变压器高压侧的电流信息以及第一变压器201低压侧的电流信息进行继电保护逻辑处理。

一个实施例中，继电保护保护装置包括第二低压侧电流互感器。第二低压侧电流互感器的一次绕组的第一端连接第二变流器206；第二低压侧电流互感器的一次绕组的第二端连接第二变压器202的低压侧；第二低压侧电流互感器的二次绕组连接继保控制器的输入端。

本实施例中，第二低压侧电流互感器负责采集第二变压器202低压侧的电流信息，并将该第二变压器202低压侧的电流信息输入至继保控制器中。继保控制器基于变压器高压侧的电流信息、第一变压器201低压侧的电流信息以及第二变压器202低压侧的电流信息进行继电保护逻辑处理。

一个实施例中，继电保护保护装置包括继电器。继保控制器的输出端连接继电器的输入回路；断路器203的控制端连接继电器的输出回路。

本实施例中，继保控制器通过继电器控制断路器203的断开和闭合。当继保控制器确定第一变压器201和/或第二变压器202出现故障时，继保控制器将对应的电信息传输给继电器，从而通过继电器控制断路器203断开。

一个实施例中，第一变压器201、第二变压器202、第一低压侧电流互感器和第二低压侧电流互感器安装于风力发电机组的机舱。

本实施例中，机舱位于风力发电机组的塔筒的上方，即第一变压器201、第二变压器202、第一低压侧电流互感器和第二低压侧电流互感器上置于风力发电机组。

一个实施例中，断路器203、继电器、高压侧电流互感器和继保控制器安装于风力发电机组的塔筒底部。

本实施例中，断路器203、继电器2042、高压侧电流互感器和继保控制器位于风力发电机组的塔筒底部，降低设备安装难度，同时便于设备维护。

一个实施例中，风场电网提供的电压包括35千伏、10千伏和66千伏中的任意一种。

本实施例中，风场电网提供的电压除了35千伏、10千伏或66千伏之外，还可以根据实际情况和需要提供其他电压等级的电源。

一个实施例中，第一变压器201的低压侧电压包括1.14千伏、0.69千伏和0.4千伏中的任意一种；第二变压器202的低压侧电压包括1.14千伏、0.69千伏和0.4千伏中的任意一种。

本实施例中，根据实际情况和需要，第一变压器201在除了将风场电网的电压转换成1.14千伏、0.69千伏或0.4千伏，还可以转换成其他电压等级的电能。同样的，第二变压器202在除了将风场电网的电压转换成1.14千伏、0.69千伏或0.4千伏，还可以转换成其他电压等级的电能。

一个具体的实施例中，如图3所示，风力发电机组继电保护系统包括第一变压器201、第二变压器202、断路器203和继电保护装置204，继电保护装置204包括高压侧电流互感器(记为CT1)、继保控制器2041、第一低压侧电流互感器(记为CT2.1)、第二低压侧电流互感器(记为CT2.2)以及继电器2042。

本实施例中，CT1、断路器203、继电器2042和继保控制器2041可以集成于一个开关柜中。第一变压器201和第一低压侧电流互感器可以集成于一个开关柜中。第二变压器202和第二低压侧电流互感器可以集成于一个开关柜中。

本实施例中，第一变压器201为第一变流器205提供电能，第二变压器202为第二变流器206提供电能，第一变压器201、第二变压器202、第一低压侧电流互感器和第二低压侧电流互感器安装于风力发电机组的机舱。断路器203、继电器2042、高压侧电流互感器和继保控制器2041安装于风力发电机组的塔筒底部。

本实施例中，塔筒底部配置1个继保控制器、1继电器、1个断路器、1套高压侧CT和2套低压侧CT。通过三个CT的差动电流对机舱的第一变压器201和第二变压器202分别进行保护。

本实施例中，第一变压器201通过CT1和CT2.1实现差动和过流保护，变压器差动保护由比率制动式差动保护和差动速断保护构成，继保控制器2041根据第一变压器201参数、CT1参数和CT2.1参数自动计算差动保护相关的参数。第二变压器202通过CT1和CT2.2实现差动和过流保护，变压器差动保护由比率制动式差动保护和差动速断保护构成，继保控制器2041根据第二变压器202参数、CT1参数和CT2.2参数自动计算差动保护相关的参数。

继保控制器2041提供谐波闭锁和CT断线闭锁功能，继保控制器2041在谐波、非周期分量、励磁涌流及穿越性短路电流稳态和瞬态影响下均不会误动作，对环流也能有效保护，可靠性高。

本实施例中，风场电网提供电压为35千伏(kV)的电能；第一变压器201将电压由35kV转换成1.14kV，为第一变流器205提供电压为1.14kV的电能；第二变压器202将电压由35kV转换成1.14kV，为第二变流器206提供电压为1.14kV的电能。

进一步的，继保控制器实现的保护功能具体如下表1：

表1继保控制器功能展示表

本实施例中，继保控制器2041通过CT2.1采集第一变压器201低压侧电流信息，通过CT2.2采集第二变压器202低压侧电流信息，通过CT1采集第一变压器201的和第二变压器202高压侧电流信息。若基于第一变压器201低压侧电流信息、第二变压器202低压侧电流信息以及高压侧电流信息，触发继保控制器2041提供的差动保护、过流保护或其他任意一种保护逻辑时，则继保控制器2041传输给继电器2042对应的电信号，通过继电器2042断开断路器203，从而分断两个变压器(第一变压器201和第二变压器202)与风场电网之间的连接，实现对第一变压器201和第二变压器202的保护。

本实施例中，断路器203可以分断保护两台变压器(第一变压器201和第二变压器202)，当两台变压器运行不平衡、内部有较大环流或单分支过负荷的异常工况时，风力发电机组继电保护系统都能有效的进行保护，保护全面。此外，塔筒底部的断路器203、继保控制器2041、继电器2042、高压侧电流互感器和塔底至机舱的高压电缆数量都只需要一套，成本大幅降低，并有效提升空间利用率，同时便于设备安装和维护。

本实用新型提供的风力发电机组继电保护系统，风力发电机组继电保护系统包括第一变压器、第二变压器、断路器和继电保护装置；第一变压器的低压侧连接风力发电机组的第一变流器，第二变压器的低压侧连接风力发电机组的第二变流器；第一变压器的高压侧连接断路器的第一端，第二变压器的高压侧连接断路器的第一端；断路器的第二端连接风场电网；断路器的控制端连接继电保护装置。基于上述，实现采用同一套继电保护装置保护第一变压器和第二变压器两个变压器，既避免了两套继电保护装置动作时间差导致的环流，提升安全性，又减少了设备数量，减少了设备安装所需空间，大幅降低成本。

另一方面，本实用新型还提供一种风力发电机组，风力发电机组包括第一变流器、第二变流器和上述任意一个实施例提供的风力发电机组继电保护系统。

最后应说明的是：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；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种风力发电机组继电保护系统，其特征在于，包括第一变压器、第二变压器、断路器和继电保护装置；

所述第一变压器的低压侧连接风力发电机组的第一变流器，所述第二变压器的低压侧连接所述风力发电机组的第二变流器；

所述第一变压器的高压侧连接所述断路器的第一端，所述第二变压器的高压侧连接所述断路器的第一端；

所述断路器的第二端连接风场电网；

所述断路器的控制端连接所述继电保护装置。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组继电保护系统，其特征在于，所述继电保护装置包括高压侧电流互感器和继保控制器；

所述第一变压器的高压侧连接所述高压侧电流互感器的一次绕组的第一端；

所述第二变压器的高压侧连接所述高压侧电流互感器的一次绕组的第一端；

所述高压侧电流互感器的一次绕组的第二端连接所述断路器的第一端；

所述高压侧电流互感器的二次绕组连接所述继保控制器的输入端。

3.根据权利要求2所述的风力发电机组继电保护系统，其特征在于，所述继电保护装置包括第一低压侧电流互感器；

所述第一低压侧电流互感器的一次绕组的第一端连接所述第一变流器；

所述第一低压侧电流互感器的一次绕组的第二端连接所述第一变压器的低压侧；

所述第一低压侧电流互感器的二次绕组连接所述继保控制器的输入端。

4.根据权利要求3所述的风力发电机组继电保护系统，其特征在于，所述继电保护装置包括第二低压侧电流互感器；

所述第二低压侧电流互感器的一次绕组的第一端连接所述第二变流器；

所述第二低压侧电流互感器的一次绕组的第二端连接所述第二变压器的低压侧；

所述第二低压侧电流互感器的二次绕组连接所述继保控制器的输入端。

5.根据权利要求2所述的风力发电机组继电保护系统，其特征在于，所述继电保护装置包括继电器；

所述继保控制器的输出端连接所述继电器的输入回路；

所述断路器的控制端连接所述继电器的输出回路。

6.根据权利要求4所述的风力发电机组继电保护系统，其特征在于，所述第一变压器、所述第二变压器、所述第一低压侧电流互感器和所述第二低压侧电流互感器安装于所述风力发电机组的机舱。

7.根据权利要求5所述的风力发电机组继电保护系统，其特征在于，所述断路器、所述继电器、所述高压侧电流互感器和所述继保控制器安装于所述风力发电机组的塔筒底部。

8.根据权利要求1至7任一项所述的风力发电机组继电保护系统，其特征在于，所述风场电网提供的电压包括35千伏、10千伏和66千伏中的任意一种。

9.根据权利要求1至7任一项所述的风力发电机组继电保护系统，其特征在于，所述第一变压器的低压侧电压包括1.14千伏、0.69千伏和0.4千伏中的任意一种；

所述第二变压器的低压侧电压包括1.14千伏、0.69千伏和0.4千伏中的任意一种。

10.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括第一变流器、第二变流器和如权利要求1至9任一项所述的风力发电机组继电保护系统。