低电压穿越控制技术.

电网正常条件下双馈风力发电变换器的控制技术

DFIG变速恒频运行，通过控制转子侧和网侧变换器来实现有功、无功功率的独立调节。转子侧变换器的主要作用是为转子提供励磁电流，而励磁电流可以分为励磁分量和转矩分量两部分。其中调节励磁电流分量可调节定子侧所发出的无功功率，调节转矩电流分量控制电磁转矩，进而控制定子侧所发出的有功功率，使风力机运行在最佳功率曲线上，实现最大风能捕获。风速的变化会引起双馈发电机运行状态的变化，进而导致直流侧电流的变化，从而引起直流侧电压的变化。直流侧电压的变化会引起整个风力发电系统的性能恶化，所以网侧变换器的主要控制目标就是保持直流侧电压恒定而不受上述因素的影响，同时又可以控制功率因数。网侧变换器的另一任务是保证其良好的输入特性，即输入电流波形接近正弦，谐波含量少，功率因数符合要求，理论上可获得任意可调的功率因数，为整个风电系统的功率因数控制提供了另一种方法。

双馈风力发电系统是一个多变量、时变、强耦合的高阶非线性系统，其运行控制复杂。目前对于理想电网电压条件下DFIG风力发电机系统、包括网侧、转子侧变换器的控制策略业已进行了大量的研究工作错误！未找到引用源。]。如经典的矢量控制(Vector Control-VC)和直接转矩控制(Direct Torque Control-DTC)在DFIG风电机组得到广泛应用。矢量控制根据定向方式的不同又可分为电压定向(SVO-VC)和磁链定向(SFO-VC)。而针对网侧变换器而言，变换器的控制就可以分为基于电网电压定的矢量控制(VOC)和直接功率控制(VDPC)以及基于虚拟磁链定向的矢量控制(VFOC)和直接功率(VFDPC)控制四种。

1 矢量控制

由于DFIG是个多变量、非线性、强耦合的被控对象，采用参数重构和状态重构的现代控制理论概念可以实现交流异步电动机定子电流的励磁分量和转矩分量之间的解耦，即磁通和转矩之间的解耦，将整个系统分解为两个独立控制的子系统。实现了将交流电动机的控制过程等效为直流电动机的控制过程，使交流调速系统的动态性能得到了显著的提高和改善。因此，对双馈电机而言，采用矢量控制是极具有吸引力的，无论双馈电机是作为电动机运行还是作为发电机运行，根据不同的控制目标，可以实现速度和定子无功功率（或磁通）的解耦控制或者定子端口无功功率和有功功率的解耦控制。其控制方程为：

22222221(1)()(1)()m m rd r rd r rd r rq s r s m m m rq r rq r rq r rd s r s s L L u R i L pi L i L L L L L L u R i L pi L i L L L L ωωωψ?=+---????=+-+--??

(1-1) 目前，双馈系统中可选择的定向向量有定子磁链、气隙磁链、转子磁链、定子电流和转子电流向量等。如图1-1所示为：DFIG 功率解耦的矢量控制框图。

图1-1 DFIG 功率解耦的矢量控制框图

Fig.1-1 The diagram of DFIG power decoupled vector control

将矢量控制方法应用到双馈风力发电系统当中，可以大大简化控制策略。矢量控制是通过坐标变换，将定转子的电压、电流、磁链等变换到两相同步旋转坐标系当中，将双馈电机等效为它励直流电动机，从而实现对其转矩、励磁分量或有功、无功功率的解耦控制，具有良好的动态性能和抗干扰能力。以转子侧变换器定子磁链定向矢量控制(SFO-VC)为例，S. Wang 和Y . Ding 错误！未找到引用源。]等利用气隙磁场定向实现了有功和无功功率的解耦控制，并分析了其稳态性能。这种励磁控制模型忽略了定子漏阻抗和转子漏感，同时近似地认为气隙磁链为常数，使励磁控制模型的精度下降。R.Pen 等错误！未找到引用源。]提出了并网型定子磁场定向控制的双馈发电机数学模型，背靠背变换器的控制系统构成及设计，以及在电流控制模式和速度控制模式下，获得最大风能跟踪以及有功、无功和转速的独立控制。

Arantxa Tapia 等错误！未找到引用源。-30]分析了基于并网型定子磁场定向控制的双馈发电机数学模型，定子有功、无功功率的负载曲线，以及系统净有功、净无功、净功率因数与定转子有功、无功及功率因数之间的关系。重庆大学的杨顺昌、廖勇等提出通过控制转子电压向量在动态同步坐标轴系上的投影来实现有功、无功和转速的独立控制。由于定子频率一般为工频，使得在推导励磁控制模型时忽略定子电阻不会带来较大的误差，并且以定子磁场定向时，控制系统可以变得较为简单，但是也存在着定子磁链近似为常数的问题。尽管双馈电机的矢量控制策略有上述局限性，但相对于其它控制策略而言，矢量控制实现起来较为容易，并且具有较强的鲁棒性，如果采用定子电压定向，其电压向量角的获得也较为容易，因此矢量控制策略目前在双馈电机的控制系统中应用较为广泛。

双馈电机稳态数学模型

发电机作为风力发电系统的重要设备，其动态性能直接关系到风力发电机所发出电能质量以及单机、风电场甚至整个电力系统的动态稳定性。无论是系统仿真分析研究，还是对双馈电机本身的运行控制特性进行研究的需要，都离不开双馈电机的数学模型，而且稳态电机数学模型是研究电网故障状态下电机动态性能的基础。因此这一节将给出采用双馈电机在三相静止坐标系和同步旋转坐标系下的双馈电机数学模型。

三相静止坐标系下的数学模型

在研究双馈电机的数学模型时，定子侧采用发电机惯例，定子电流以流出为正，转子侧采用电动机惯例，转子电流以流入为正。为了研究方便，常作如下的假设：(1) 忽略空间谐波，设三相绕组对称，在空间互差120°电角度，所产生的磁动势沿气隙周围按正弦规律分布；(2) 忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的；(3) 忽略铁心损耗；(4) 不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。无论电机转子是绕线型还是笼型的，都将它等效成三相绕线转子，并折算到定子侧，折算后的定子和转子绕组匝数都相等。这时，根据规定的正方向，可得到双馈电机在静止三相坐标系下的数学模型由下述电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程组成错误！未找到引用源。-103]。

DFIG绕组可等效成图2-1所示的物理模型。图中，定子绕组轴线A、B、C

在空间对称分布且固定，转子绕组轴线a 、b 、c 亦对称分布且随转子旋转，定子A 轴和转子a 轴之间的夹角用θr 来表示。这样，在三相静止坐标系中的数学模型可描述为：

A

图2-1双馈发电机的物理模型

Fig.2-1 The physical model of DFIG

(1) 电压方程 三相定子电压方程：

sa sa s sa sb sb s sb sc sc s sc d u R i dt d u R i dt d u R i dt ψψψ?=-+???=-+???=-+??

(2-1)

三相转子电压方程：

ra ra r ta rb rb r tb rc rc r rc d u R i dt d u R i dt d u R i dt ψψψ?=+???=+???=+??

(2-2)

其中：

sa u ，sb u ，sc u ，ra u ，rb u ，rc u ——定、转子相电压瞬时值，下标s 、r 分别表示定子和转子；

sa i ，sb i ，sc i ，ra i ，rb i ，rc i ——定、转子相电流瞬时值；

sa ψ，sb ψ，sc ψ，ra ψ，rb ψ，rc ψ——定、转子各相绕组磁链；

s R 、r R ——定、转子绕组等效电阻。

(2) 磁链方程：

ss sr s s rs rr r r L L i L L i ψψ?????

?

=??????????

??

(2-3) 式中：

[],,T

s sa sb sc ψψψψ=

[],,T

r ra rb rc ψψψψ=

[],,T

s sa sb sc i i i i =---

[],,T

r ra rb rc i i i i =

0.50.50.50.50.50.5ms ls ms ms ss ms ms ls ms

ms ms ms ls L L L L L L L L L L L L L +--??

??=-+-????--+??

0.50.50.50.50.50.5mr lr mr mr rr mr mr lr mr

mr mr mr lr L L L L L L L L L L L L L +--??

??=-+-????--+??

001

0000

cos cos(120)cos(120)cos(120)cos cos(120)cos(120)cos(120)cos r r r rs sr r r r r r r L L

θθθθθθθθθ-??

-+??

==+-????-+??

其中：

ms L ——与定子绕组交链的最大互感磁通对应的定子互感；

mr L ——与转子绕组交链的最大互感磁通对应的转子互感，ms mr L L =；

ls L 、lr L ——分别为定、转子漏电感；

r θ——为转子α轴和定子A 轴间的位置角(电角度)，对r θ取微分得到转子电角速度r ω，r r d dt

θω=

。 (3) 转矩方程： 0.5[]T T rs sr e p r s s r r r

dL dL T n i i i i d d θθ=+ (2-4)

式中，e T 为发电机的电磁转矩，n p 为电机极对数。

(4) 运动方程：

g g g r L e r r p p p

J D K d T T n dt n n ωωθ-=++ (2-5)

式中，L T 为风力机提供的拖动转矩，g J 为发电机的转动惯量，g D 为与转速成正比的阻转矩阻尼系数，g K 为扭转弹性系数。

同步旋转坐标系下的数学模型

对于交流励磁电机来说，在电机的运行过程中，交流励磁电机定、转子中的电流频率通常是不同的，定子中电流一般为工频交流量，而转子中电流一般为转差频率的交流量，并且整个交流励磁电机系统是一个强耦合系统，如果简单的对交流电流进行闭环控制而不进行解耦，则系统运行的效果会并不理想。

在A 、B 、C 三相坐标系下的双馈电机数学模型中，由于电机转子的旋转运动，使得定转子之间的互感为定转子间位置角的余弦函数，从而使描述电机特性的数学方程成为一组非线性、时变系数的微分方程组，不利于系统的分析研究，在对系统进行分析时通常可以借助坐标变化的方法对其进行简化。而对于对称的三相正弦量，在同步旋转d-q 系中可以表示成直流量的形式，从而可以使系统的分析得到进一步简化。

在功率守恒原则下，三相静止ABC 坐标系到两相静止α-β坐标系的变换关系可用如下矩阵来表示：

3/211122022s s C ?--?=-??? (2-6)

对于三相无中线系统，由于i A +i B +i C =0，即有i C =-i A -i B ，电流变换方程可简化写为：

0A B i i i i αβ???????=???????? (2-7)

同样，当u A +u B +u C =0时，电压变换矩阵与式(2-7)相同。

从两相静止α-β坐标系到两相同步旋转d-q 坐标系的变换阵为：

2/2cos sin sin cos s r C θθθθ??=??-?? (2-8) 其中，θ为α轴和d 轴的夹角。

所以，从三相静止ABC 坐标系到两相同步旋转d-q 坐标系的变换阵为：

3/22/23/2cos cos(120)cos(120)sin sin(120)sin(120)s r s r s s C C C θθθθθθ?-+==?----+? (2-9) 利用式(2-8)和(2-9)的坐标变换关系，到两相任意速旋转d-q 坐标系中的数学模型，将三相定子静止坐标系中数学模型变换如图2-2所示。

图2-2双馈感应发电机在两相旋转坐标系下的模型

Fig.2-2 Model of the DFIG in the d, q rotating coordinate

假设两相旋转坐标系以工频ω1的角速度旋转，将三相静止坐标系下发电机定、转子的电压、电流、磁链转换为两相同步坐标系d -q 下的数学模型可由下述电压方程、磁链方程、电磁转矩方程组成错误！未找到引用源。-103]。

电压方程：

1122sd s sd sd sq sq s sq sq sd rd

r rd rd rq rq r rq rq rd

u R i p u R i p u R i p u R i p ψωψψωψψωψψωψ=--+??=---??=+-??=++? (2-

10) 磁链方程：

sd s sd m rd sq s sq m rq rd

r rd m sd rq r rq m sq

L i L i L i L i L i L i L i L i ψψψψ=-??=-??=-??=-?

(2-11) 电磁转矩方程：

()()e p sq sd sd sq p m sd rq sq rd T n i i n L i i i i ψψ=-=-

(2-12)

式中：

sd u ，sq u ，rd u ，rq u 分别为定、转子d 、q 轴电压；

sd i ，sq i ，rd i ，rq i 分别为定、转子d 、q 轴电流；

sd ψ，sq ψ，rd ψ，rq ψ分别为定、转子d 、q 轴磁链；

s R ，s L 分别为定子的电阻和自感；

r R ，r L 分别为转子的电阻和自感；

m L 为d-q 坐标系下同轴定、转子间的等效互感；

1ω为d-q 坐标系的旋转角速度；

21r ωωω=-为d-q 坐标系相对转子的角速度。

以上方程一起构成了双馈电机在d-q 坐标系下的数学模型。双馈电机仍然存

在着耦合，特别是同轴的绕组之间的耦合比较密切。但是，与三相坐标系下的电机模型相比较，非线性因素明显的减少。这也是坐标变换的最终目的所在，也为以下分析双馈电机的矢量控制策略奠定了基础。

网侧变换器数学模型

网侧变换器的数学模型是对其实施控制的基础，其主电路拓扑结构如图2-3所示，其中e k 、i k （k =1,2,3）为交流电源电压和电流， L 为三相进线电感，R L 为电感等效电阻，R 1为开关管导通电阻，C 为滤波电容。

i con i

图2-3网侧PWM 变频器拓扑结构图 Fig.2-3 Grid-side PWM converter topology

定义三相桥臂开关函数S k (k ＝a ，b ，c)：

'k k 'k k 10k S S S S S ??=???，开关导通，且关断，开关关断，且导通

(2-13)

由于每相上下桥臂的开关管不能同时导通，即在同一时刻只能有一个导通， 一个关断（这里暂不考虑“死区”），所以S k ＋S k '＝1，根据图2-3，对于第k 相有：

'11[()]gk

L gk gk gk dc k gk k No di L R i e i R V S i R S V dt +=-+++

(2-14)

其中，R 1是开关管等效导通电阻，V No 是直流侧负载端到三相中点的电压。

将S k ＋S k '＝1代入上式，整理得：

()gk

gk gk dc k No di L Ri e V S V dt +=-+

(2-15)

其中，R ＝R L ＋R 1为每相总的串联电阻。

对于三相无中线系统，满足0c

gk k a i ==∑，如果三相电压理想对称，则有

0c gk k a e

==∑。如果将三相电压方程相加，化简后可以推出：

3c dc

No k k a V V S

==-∑

(2-16)

因此，式(2-15)变成：

1()3c

gk

gk gk dc k k k a

di L Ri e V S S dt =+=--∑ (2-17)

对图2-3所示电路中的滤波电容C ，应用基尔霍夫电流定律有：

c c g k k L k a dV C i S i dt ==-∑ (2-18)

这样，式(2-17)和(2-18)组成的微分方程组可以完整地描述图2-3中的三相变频器电路。一般的可将其写成矩阵形式的微分方程：

Z X A X B U =+

(2-19)

其中：

T ga gb gc dc X i i i V ??=??,000000000000L L Z L C ??????=??????

,

1003100310030c

a k k a c

b k k a

c c k k a a b c R S S R S S A R S S S S S ===????---?? ?????????---?? ?=??????????--- ?????????∑∑∑,1000010000100001B ??????=????-??

，T

ga gb gc L U e e e i ??=?? 将状态方程(2-19)转换为在同步旋转坐标系d-q 下的表达式(2-20)，因为在同步坐标系中各量稳态时为直流量，采用PI 调节器可以实现电流的零稳态误差，电流的瞬态响应也快一些错误！未找到引用源。]。

111001001000d d d d q q q q dc L q dc d di S R w dt L L L i e di S R w i e dt L L L V i S dV S C dt C C ??????--??????????????????????????=---+??????????????????????????????-???

????????? (2-20)

其中，S d 、S q 是开关函数S k (k = 1, 2,3 )变换到d-q 坐标系中的d 、q 轴相应的开关函数。由上面的方程可得：

11d d q d d q q d q q di L Ri w Li e u dt di L Ri w Li e u dt

?=-++-????=--+-?? (2-21)

式中，u d 、u q 是变换器交流侧的输出控制电压：

d d dc q

q dc u S V u S V =???=?? (2-22)

双馈发电系统电网故障穿越技术的研究现状

常见电网故障类型

瞬态电网电压骤降或跌落指电力系统的高压端某处电压瞬时跌落10%-90%的额定电压幅值，并持续半个电网周期到几分钟时间的电网故障。它主要是由于电力系统短路故障所引起的，引起故障的主要原因有：绝缘材料的自然老化、机械损伤、雷电或操作过电压、认为操作失误等。另外，鸟、兽、树、飞行物等跨接在裸露的载流部分或者毁坏支撑设备，以及严重的风、雪、雹等自然灾害都会引起短路故错误！未找到引用源。]。凡造成电力系统运行不正常的任何连接和各种操作均称为电力系统故障，这种由电网故障产生的电压跌落非常复杂，在三相系统中，其故障类型大致可以分为四种，分别为单相接地短路，两相接地短路，两相相间短路，三相短路错误！未找到引用源。-42]。

表1-1电网故障类型发生的百分比

Table1-1 The percentage of grid failure type

从风力发电机的PCC点来看，电机端口电压由好多因素决定，其中包括戴维南等值电路，电网故障的位置、类型、阻抗以及接口变压器的特性等。但是不难发现，只有当电网电压发生对称的故障时，机端电压反映为三相对称电压跌落，故障后仅有正序电压成分，如图1-2(a)所示。而其它三种类型故障均产生机端负序电压，其中(b)为电网单相对地故障产生机端电压向量图，(c)为电网两相相间短路故障在电机机端产生电压向量图，(d)电网两相对地故障在电机机端产生的电压向量图。

U

(a)U

(b)U

(c)(d)

图1-2 DFIG 机端故障类型

Fig.1-2 DFIG stator side fault type

电网电压故障对双馈电机的影响

DFIG 都是定子侧直接联接电网，电网电压降落直接反映在电机定子端电压

上。根据楞次定律，由于定子磁链不能发生突变，所以电机中会出现直流成分。当电网发生不对称故障时还会出现负序分量。定子磁链的直流量和负序分量相对于以较高转速运转的电机转子会形成较大的转差(转差频率分别在ωs 和2ωs 附近，ωs 为同步角频率)，从而感生出较大的转子电动势，并产生较大的转子电流，导致转子电路中电压和电流大幅增加错误！未找到引用源。]。再由于DFIG 转子励磁变换器容量有限，只能对发电机实施有限能力的控制，与基于全功率变换器的风力发电系统相比，DFIG 风电系统表现出对电网故障非常敏感，承受能力也较差。

定、转子过电压、过电流如若不采取改进的控制方案和正确的保护措施，容

易损坏发电机的绝缘，降低发电机的使用寿命。由于半导体器件的热时间常数非常小，所以转子侧变换器极易遭受到故障电流的损坏，变换器直流过电压会对电容器造成损坏错误！未找到引用源。-45]。这严重危害了风电机组核心部件的安全，导致发电系统停机、脱网。而发电机自身具有抵御短时间过流的能力，所以最根本的保护是防止转子侧变换器过流。

电网稳态小值不平衡故障和不对称故障均是在DFIG 机端电压产生一定的不

平衡电压，即出现负序电压。如果DFIG 控制系统设计中未曾考虑电压不平衡的可能，很小的不平衡电压将造成定子电流的高度不平衡、转子电流严重畸变，致使定、转子绕组产生不平衡发热，发电机电磁转矩产生脉动，导致输向电网的功率发生振荡错误！未找到引用源。-47]。若相对于电网风电机组的容量足够大，这种缺乏不平衡电压控制能力的DFIG 机组势必导致系统功率的波动，影响电网的稳定性，将不得不从电网中解列。

国内外电网对风力发电系统低电压穿越（LVRT）相关规定

以往，与常规火电、水电、核电等发电厂相比，风电容量相对很小，所以在电网发生故障时，为保证风电机组自身安全，往往简单采取脱离故障电网的自我保护措施，待电网电压恢复正常时，再投入电网运行。随着国内外大型风电场的投入运行，风力发电在电力能源所占比例越来越大，风力发电系统对电网的影响已经不能忽略错误！未找到引用源。]。对于风电场容量比较大，对电网接入点潮流影响较大时，风力发电机组的离网将会造成电网电压和频率的振荡，甚至崩溃。这样会给临近风场负荷和当地的工农业生产带来巨大损失，给大规模的风力发电系统的应用带来困难，使风力发电这种洁净能源的应用受到限制。因此，要使风力发电系统成为电网的“好伙伴”，在大规模风电应用中，风力发电机组自动脱网的方法不再适合于新的电网规则。为了使风力发电机组在电网电压跌落仍能保持并网，电网要求风力发电机组具有一定的低电压穿越能力。

目前，电网电压出现扰动，特别是当电网电压跌落到一定的值，风力发电机组自动脱网的方式已经不在适合新的电网运行规则了。这样这就导致电网运营部门要制定与修改现有的电网规则来适应越来越多的风电接入到电网中。新的电网导则规定风机和风场必须能够解决电网故障时的运行的问题，即在电网出现故障后一旦电网电压恢复正常，必须能够重新开始发电。目前在丹麦和德国等这些风力发电比较发达的国家已经制定出了考虑风电的电网新规则错误！未找到引用源。-52]。它将会影响到将来风力发电系统的选择，这就是说将来的风力发电系统必须具有电网低电压穿越的能力，为了实现这种功能，必须要作相应的工业化研究错误！未找到引用源。]。

电网导则规定了并网风电场必须满足电力系统运营商制定的技术规范，以保证电力系统的安全、稳定运行。同时防止风力发电机组在外部故障影响时不发生损坏，也就是具有低电压穿越的能力错误！未找到引用源。]。不同国家和地区对于风力发电机的低电压穿越能力有着不同的规范标准，主要区别在于对以下几个方面的规定：

故障点电压等级(V oltage Level)：故障发生在输电系统(TS：Transmission System)或者配电系统(DS：Distribution System)；

电压降落水平(V oltage drop Level)：与额定电压(Ur)的关系；

故障持续时间(Fault duration)；

恢复时间(Recovery time)；

无功电流注入(Reactive current injection)：故障期间提供无功支持；

电压分布(V oltage profile)。

如图1-3为世界不同国家电网对风力发电厂低电压穿越的要求，图中显示

图1-3不同国家电网对风力发电低电压穿越的要求

Fig.1-3 The requirements of wind power low voltage ride through in different countries

出每个国家的不同要求存在着巨大差异，这由每个国家电网特殊的运行情况所决定。在这里纵坐标代表风力发电中电网要求的电压等级的幅值，以百分比的形式显示；横坐标表示电网电压跌落的持续时间，以秒为单位显示。曲线上方的区域表示，在电网跌落期间风力发电机不允许脱离电网运行。

在2009年我国也出台了相关国家试运行标准，对风力发电低电压穿越进行硬性的规定。风电场并网点电压在图中电压轮廓线及以上的区域时，场内风电机组必须保证不间断并网运行；并网点电压在图中电压轮廓线以下时，场内风电机组允许从电网中切出。其中我们国家规定：

(1)风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够保持并

网运行625ms的低电压穿越能力；

(2)风电场并网点电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风

电场内的风电机组保持并网运行。

在众多电网的低电压运行规则要求中，德国E.ON公司的标准影响力最大，其电网导则规定风电场在接入点电压降低后0-150ms内不准脱网，电网在1.5s 内恢复到原来的90%时，风力发电机组必须保持并网。丹麦对于小于100KV的电网电压跌路幅值和时间要求相对电压等级高的电网低一些。除了在低电压穿越的曲线要求的之外，丹麦电网和加拿大-魁北克电网还做了一些特殊要求，丹麦电网对电网故障的顺序做了特殊规定，而加拿大对风场并网点远距离的电网电压跌落也做出相应的规定。很多国家规定电压跌落到0%，是指的电网高压端并网

点。考虑到变压器和传输线典型阻抗值，通过计算在低压侧风电场相应的并网点电压并不是0%或许会高于15%错误！未找到引用源。]。

在E.ON标准中，不但规定了风力发电系统低电压运行能力的范围，还对电网电压跌落时风力发电系统需要提供无功电流做出规定错误！未找到引用源。]。如图1-4所示E.ON 标准中规定的不同电网电压跌落幅度下无功电流占额定电流的比例。图中

图1-4德国E.ON在电网故障时对电网无功电流的要求

Fig.1-4 Characteristic of reactive currents during voltage dip according to the E.on Grid Code 纵坐标表示电网电压跌落幅度，横坐标表示的是无功电流应占额定电流的比例。标准中规定当电网电压跌落到10%以上时，风力发电系统需要切换无功电流支撑电网工作状态，在确定电网电压跌落20ms之内，每跌落1%的额定电压向电网补偿至少2%额定电流的无功电流。如果有必要，必须100%输出无功功率。在电网电压支撑工作状态下，系统需要首先满足无功电流的要求，根据电网电压跌落的幅度决定输送给电网的无功电流大小。电网电压恢复之后，可将系统工作模式恢复为正常工作方式。英国和爱尔兰也在他们的电网中对无功功率做出特别的规定，风电场在电网故障引起的电压跌落过程中必须注入最大的无功电流。

根据西班牙国家电网规定错误！未找到引用源。]，要求风电场在电压跌落100ms内停止吸收无功功率并且在150ms内迅速向电网提供无功电流。其中无功电流的大小如图1-5所示。当电网电压跌落到额定电压的50%以下时，电网要求风电场以超过额定电流的90%的无功电流。当电网电压跌落在50%-85%之间时，要求风电场必须发出无功功率，无功电流的斜率如图1-5所示。当电网电压在85%到额定定电压之间时，电网对发出的无功功率大小不做要求，但是规定不能吸收无功功率。

图1-5西班牙电网无功电流的要求

Fig.1-5 Reactive current requirements of Spain grid

图1-3～图1-5所示的标准为世界各风力发电的主要发达国家和我国出台关于风力发电系统低电压穿越的规范。这些规范对于电网故障，其中就电网电压等级，电网电压的跌落深度，持续时间以及电网故障期间风电机组无功注入等诸多点做出相关规定。这些规定，为世界各国和我国对未来大规模风力发电的实施和研究提供了目标和依据。我国目前只对电压等级和电压跌落的幅值、持续时间等做出规定，其中没有涉及到电网故障状态时刻电网对风电场发出无功情况进行要求。相信在不久的将来，随着我国风电场装机容量的不断增大，风电场较传统电力系统相比所带来的问题也会逐渐显现，这样我国对于风电场的标准也将会不断完善。所以，在现阶段开展有关风力发电的各种研究，其意义是十分巨大的，它不但有利于了解我国风力发电行业的发展，而且也将对大规模风力发电的问题，特别是对于电网电压跌落情况下的风力发电系统如何平稳穿越这个区域的研究产生重大的意义。

1.3.4 DFIG低电压穿越硬件保护电路

(1) 转子短路保护技术

电网故障引起DFIG过流和过压，其中过流会损害变流器，而过压会损坏发电机的转子绕组。为了保护连接在转子侧的变流器，采用过压、过流保护措施势在必行。其中比较常见的保护措施便是在转子侧采用Crowbar电路，为转子侧大电流提供旁路，达到限制过电流、保护变流器的目的。

Crowbar技术是较早用于DFIG 转子变流器保护的技术，目前主要分为被动式Crowbar和主动式Crowbar。被动Crowbar即所谓的“晶闸管(SCR) ”Crowbar。对风机更高的要求催生了可控关断的“主动式Crowbar”，利用强迫换流功能的SCR、GTO、IGBT 等可关断器件代替晶闸管Crowbar电路中的晶闸管。下面对几种典型的Crowbar系统进行了对比分析。

(a) (b)

图1-6无源式DFIG的Crowbar电路

Fig.1-6 The passive Crowbar circuit of DFIG

如图1-6 (a)和(b)所示，典型的Crowbar电路由反并联晶闸管或二极管桥组成。反并联晶闸管型Crowbar电路由两对相间反并联晶闸管组成，采用这种电路时，转子电流中存在很大直流分量，这使得晶闸管过零关断的特性不再适用，可能会造成保护电路拒绝动作。况且，对于这种电路来说，晶闸管的吸收电路设计起来是比较困难的。二极管桥型Crowbar电路包含一个二极管桥和一个可控硅组成，二极管桥用来对相电流进行整流，可控硅用来实现短路控制，Crowbar电路并不工作在斩波模式。当直流侧电压达到最大值时，导通可控硅来实现短路。同时，转子电路与转子侧变流器断开，与Crowbar电路一直保持连接，直到主回路开关将定子侧与电网彻底断开为止。二级管桥形式的要优于反并联可控硅形式的，因为它采用了较少的可控硅，控制简单易行。但是，在这种电路中，流过可控硅的电流为一连续量，可控硅不能关断。

DFIG系统要具备对电压跌落的旁路能力，这就要求Crowbar电路在任何需要的时刻能够马上切断短路电流，即采用有源Crowbar。对于反并联可控硅，很难做到有源。为了尽快的能切除保护电路，可采用由GTO、IGBT等自关断器件，图1-7的(a)采用由GTO和二极管构成混合式可控整流桥，这种混合桥型Crowbar电路是在二极管桥型Crowbar电路的基础上改良得到的，每个桥臂由控制器件和二极管串联而成。(b)为IGBT型Crowbar电路，它将二极管桥型Crowbar 电路的直流侧串入一个IGBT器件和一个能耗电阻，构成斩波电路。这种保护电路使转子侧变流器在电网发生故障时可以保持与转子相连接，当故障清除以后通过切除保护电路，使风力发电系统恢复正常运行。

(a) (b)

(c) (d)

图1-7有源式DFIG的Crowbar电路

Fig.1-7 Active type Crowbar Circuit of DFIG

带有旁路电阻的Crowbar电路主要包括反并联可控硅型和IGBT桥型两种，如图(c)和图(d)所示。其中(c)是采用三相双向并联可控硅和旁路电阻组成。(d)是由IGBT和旁路电阻组成，连接到转子回路中。这就为电网故障期间转子侧可能出现的大电流提供旁路，从而达到限制大电流、保护变流器的目的。采用这种电路变流器与电网、转子一直保持连接，因而在故障期间及故障切除瞬间，DFIG 即可与电网一起同步运行。旁路电阻的取值比较关键，为避免在变流器端产生高压，旁路电阻应该足够小；为达到限制电流的目的，旁路电阻又应该足够大。因此确定旁路电阻值时应综合考虑。当电网故障清除时，封锁可控硅的驱动脉冲，便可将旁路电阻切除，DFIG系统可以正常运行。

(2) 直流侧保护电路

直流侧保护电路如图1-8所示。图(a)在直流侧增加卸荷单元，当电网电压跌落时，转子侧过电流，网侧变流器受到限制，能量在直流侧积累造成直流侧电压升高，这样可能会造成直流侧电容或桥上功率器件损坏。当电压升高时投入卸荷单元电路，消耗掉直流侧多余的能量，确保直流侧电压稳定。卸荷电路结构是由BUCK电路和卸荷电阻构成，这种保护电路只能把电压跌路时刻，直流侧的多余能量消耗掉。为了回收这部分能量，图(b)采用能量存储设备，它可以是超级电容或者是蓄电池(ESS)，通过一个能量可双向流动的DC-DC电路与直流侧电容相连接。

(a)(b)

图1-8直流侧DFIG的能量管理电路

Fig.1-8 DC-side energy management circuit of DFIG

随着DFIG转速变化，可以直流侧的多余能量存储到储能设备中。当电网故障清除时，它可以把多余的能量回馈给电网，同时当电网需要无功时，它可以支撑直流侧电压，向电网发送无功。可见此方法可解决使用Crowbar须在不同运行状态间切换的问题，既避免了工况切换造成的暂态过程，又可对系统进行持续调控。此种电路缺点也很明显，直流侧保护电路无法对转子电流进行有效控制，直流侧增加保护电路会在一定程度上增加转子侧变换器设计的难度，若要保证变流器不因为转子过电流而损坏，这就必须增加转子侧变流器的容量，通以过电网故障时转子电流，因此增加了成本。

采用Crowbar电路的转子短路保护技术存在这样一些缺点：首先，需要增加新的保护装置从而增加了系统成本；另外，电网故障时，虽然励磁变流器和转子绕组得到了保护，但此时按感应电动机方式运行的机组将从系统中吸收大量的无功功率，这将导致电网电压稳定性的进一步恶化，而且传统的Crowbar保护电路的投切操作会对系统产生暂态冲击，而采用直流侧保护电路的双馈发电系统，需要增大转子侧变换器的容量，可见单独任何一种保护方式都存在着一定的优缺点。为适应新的电网运行规则，设计适应于变速恒频双馈感应发电机的低电压穿越系统势在必行。在具体设计的时候，可以根据实际情况进行合理地选择。最有效的方法是采用保护电路进行组合，各取它们的优点。在电网发生故障时，根据电网故障的不同类型和电压跌落的幅值大小，选择不同的保护方式，使双馈风力发电系统平稳的渡过电网故障时刻，并对电网的故障恢复起到一定的支撑作用。

故障状态下控制技术的研究

由于DFIG是定子侧直接联接电网，当电网发生电压跌落故障时，这种直接耦合使得电网电压的降落直接反映在电机定子端电压上。此时电机的暂态电磁关系取决于定、转子磁链的相互作用。由磁链守恒原理可知，定子磁链不能跟随定子端电压突变，从而产生直流分量，由于积分量减小，定子磁链空间向量停止旋

低电压穿越在火电厂的应用

低电压穿越技术在火电厂中的应用摘要：本文根据火电厂用电压下降引起的电力系统故障，有可能导致火电厂给煤机停止机组跳闸的安全隐患，提出了一种低电压穿越火力发电厂600MW机组通过应用转化。通过现场试验结果表明，采用低电压穿越改造设计方案是可行的，具有普遍适用性，适用于其在低电压下的火电厂燃煤发电机组的改造，具有一定的理论意义和指导价值。 关键词: 低电压穿越;变频技术;火电厂 给煤机是火电厂重要的辅助设备。由于变频器电压闭锁保护意识不足，许多发电厂没有意识到变频器会在电网低电压时闭锁输出，导致局部电网失去稳定，对电网产生重大影响。其主要原因是大部分火电厂的辅助设备采用变频技术不能满足低电压穿越能力。 1存在问题 通过对故障电厂给煤机的测试发现，当电压从380V降低到310V时，某公司生产的给煤机控制器发出给煤机停止信号。当全部给煤机瞬问停止运行后，触发锅炉保护的“全炉膛燃料丧失”引起机组跳闸。当给煤机变频器电压降至210V时，给煤机变频器发生低电压跳闸并报警，从实际测试看，当给煤机电压降低到给煤机控制装置允许电压后，将发出给煤机跳闸信号，从而使给煤机停止运行;给煤机电源再降低时，将直接触发给煤机变频器跳闸。所以，对给煤机稳

定运行有影响的需要改进以下两个方面内容:①确保给煤机控制器交流工作电源稳定;②电网电压降低时为了保证给煤机变频器正常运行，需在变频器直流母线端子并接一个稳定的直流动力电源。 2解决方案 根据电网公司对火电厂辅机低电压穿越改造提出明确的技术要求:①当外部故障或扰动引起的变频器进线电压跌落幅值在额定电压85%，变频器应能持续正常运行;电压跌落幅值在额定电压20%,应能连续运行1s。②择优选择解决方案，力求方案简化。加装的设备在工作时不应产生较大的电流，对厂用电系统造成较大冲击;不能因加装的设备发生故障导致辅机变频器停机。③加装的设备安全可靠，不应给电网或原有设备带来新的安全隐患。变频器通过检测其直流母线电压是否在正常范围之内，判断工作电压是否满足运行要求。因此，常规的抗低电压措施均采用在变频器直流母线端子加装一个稳定的直流源，来确保交流输入电源降低时，变频器直流母线电压维持不变，进而维持变频器的正常运行。目前，针对变频器低电压穿越问题国内主要采用以下2种方案。 2.1给煤机变频器直流母线加装蓄电池组 ABB ACS510系列变频器正常运行时直流母线电压一般在500V左右，需要每台机组至少安装一组电压为500V的蓄电池组，将蓄电池直流输出电压并接至给煤机变频器直流母线端子。为了保证蓄电池的正常充电，需单独配备蓄电池组充电屏。 该方案技术理论简单、成熟，但安装蓄电池组和充电屏占地

电厂变频器低电压穿越改造方案

****电厂 给煤机/空气预热器变频器低电压穿越改造方案

目录 一、火力发电厂给煤/粉机及空预器系统现状分析 (2) 二、网源协调对火电厂关键辅机变频器低穿能力要求 (4) 三、电厂关键辅机变频器低穿能力梳理核查 (6) （一）厂用负荷分类 (6) （二）厂用负荷继电保护动作特性 (6) （三）厂用负荷变频器低穿能力要求原则 (7) （四）低电压对现有厂用负荷的影响分析 (7) 四、技术改造方案 (9) （一）大惯性类负荷变频器 (9) （二）给煤机、给粉机类负荷变频器 (9) （三）各种技术方案特点及对比分析 (12) 五、SCS-230火电机组辅机电源控制系统 ................................................. 错误！未定义书签。 （一）系统原理..................................................................................... 错误！未定义书签。 （二）系统特性..................................................................................... 错误！未定义书签。 （三）支撑方式..................................................................................... 错误！未定义书签。 （四）SCS-230火电机组辅机电源控制系统两种技术方案.............. 错误！未定义书签。 （五）检验方法..................................................................................... 错误！未定义书签。 （六）SCS-230火电机组辅机电源控制系统检测报告...................... 错误！未定义书签。

变频器低电压穿越能力

低电压穿越能力 低电压穿越能力（Low voltage ride through capability），就是指风力发电机的端电压 降低到一定值的情况下不脱离电网而继续维持运行,甚至还可为系统提供一定无功以帮助系 统恢复电压的能力。具有低电压穿越能力的风力发电机可躲过保护动作时间,故障切除后恢 复正常运行。这可大大减少风电机组在故障时反复并网次数,减少对电网的冲击。 具有低电压穿越能力可保证风电机组在电网故障电压降低的情况下 , 尽最大可能与电网连接 ,保持发电运行能力，减少电网波动。一般 230 kV 或更高电压等级线路的故障，在 6 个周波(120 ms)内被切除 ,电压恢复到正常水平的 15 %需要 100 ms ,恢复到正常水平的 75 %或者更高水平则需要1 s ，LVRT功能是要风电机组在故障电压短时间消失期间 ,保持持续运行的能力 ,如此后电压仍处在低压 ,风电机组将被低压保护装置切除。 低电压穿越能力的具体实现方式 目前实现低电压穿越能力的方案一般有三种：1).采用了转子短路保护技术，2).引入新型拓扑结构，3）.采用合理的励磁控制算法。 1、转子短路保护技术（crowbar电路） 这是目前一些风电制造商采用得较多的方法，其在发电机转子侧装有crowbar电路，为转子侧电路提供旁路，在检测到电网系统故障出现电压跌落时，闭锁双馈感应发电机励磁变流器，同时投入转子回路的旁路（释能 电阻）保护装置,达到限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压的作用，以此来维持发电机不脱网运行（此时双馈感应发电机按感应电动机方式运行）。 2、新型拓扑结构包括以下几种：1).新型旁路系统 2).并联连接网侧 变流器 3).串联连接网侧变流器 3、采用新的励磁控制策略 从制造成本的角度出发，最佳的办法是不改变系统硬件结构，而是通 过修改控制策略来达到相同的低电压穿越效果：在电网故障时，使发电机 能安全度越故障，同时变流器继续维持在安全工作状态。

低电压穿越

低电压穿越：当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在电压跌落的范围内，风电机组能够不间断并网运行。 低电压穿越 英文:Low voltage ride through 缩写: LVRT 低电压穿越（LVRT），指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持 低电压穿越 并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。LVRT是对并网风机在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行功能要求。不同国家(和地区)所

基本要求 对于风电装机容量占其他电源总容量比例大于5%的省（区域）级电网，该电网区域内运行的风电场应具有低电压穿越能力。 风电场低电压穿越要求 右图为对风电场的低电压穿越要求。 a) 风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够保证不脱网连续运行625ms的能力； b) 风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场内的风电机组能够保证不脱网连续运行。 不同故障类型的考核要求 对于电网发生不同类型故障的情况，对风电场低电压穿越的要求如下： a) 当电网发生三相短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各线电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意线电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。 b) 当电网发生两相短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各线电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意线电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。 c) 当电网发生单相接地短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各相电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证

#1机给煤机低电压穿越电源改造试验方案

#1机给煤机低电压穿越电源改造试验方案

中铝宁夏能源集团有限公司六盘山热电厂 #2炉给煤机 低电压穿越电源改造送电试验方案 批准： 审核： 编写:

#2炉给煤机 低电压穿越电源改造送电试验方案 一、设备现状 按照宁夏电力调度控制中心《关于印发2014 年宁夏电网网源协调重点工作的通知》宁电调字〔2014〕18号以及《关于印发2015年宁夏电网网源协调重点工作方案的通知》文件要求，我厂须按照宁夏电力调度控制中心制定的2015年电网网源协调重点工作计划，开展火电机组一类辅机变频器低电压穿越能力整改工作，即对#1、#2炉给煤机变频器加装低电压穿越装置；目前，#2炉低电压穿越装置已安装完毕并具备调试条件，为确保调试、试验工作安全、顺利进行，特制订以下方案： 二、组织措施 总负责人：王子龙 技术负责人：侯红伟 安全负责人：柳银兰 三、安全措施 在进行#2机组低电压穿越电源调试及试验工作时，必须落实以下安全措施、防止发生任何影响人身、设备的不安全现象，现根据工作中的危险点及《安规》，就有关安全事项规定如下： 1、工作前，对工作中的危险因素进行认真分析，填写危险点预控单，办理工作票，经许可后进入现场，对工作班成员进行危险点的告知后方可开展工作，工作时严格按照工作票所留安全措施执行。

力电源分开，一般控制回路电源可接至380V母线电压上，动力回路电源需要断开，由低穿试验箱提供电源。 3）低电压穿越限值要求 当外部故障或扰动引起的变频器进线电压跌落幅值和持续时间在低电压穿越区内时（如表 1 所示），变频器应能够保障供电对象的安全运行。 电压跌落幅度≥20%额定电 压 ≥60%额定电 压 ≥90%额定电 压 低电压持续时间≤0.5s >0.5s, ≤5s >5s 4）试验接线：

低电压穿越技术规范书

低电压穿越技术规范书 1 总则 1.1低电压穿越技术规范书适用于光伏发电站并网验收、风电场接入并网验收、光伏逆变器型 式试验、风力发电机组的低电压穿越检测平台，包括主要设备及其辅助设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。 1.2低电压穿越技术规范书要求该检测平台能够同时满足现场安装在风电场的单台风电机组低 电压穿越能力检测，满足光伏发电站并网接入验收的低电压穿越能力检测，满足光伏逆变器与风电发电机组的型式试验的低电压穿越试验检测。 1.3低电压穿越技术规范书所提出的是最低限度的技术要求,并未对一切技术细节做出规定,也 未充分引述有关标准和规范的条文。供方应保证提供符合本规范书和工业标准的优质产品。 2 低电压穿越技术使用条件 2.1低电压穿越技术环境条件 a) 户外环境温度要求：－40℃~ 50℃； b) 户外环境湿度要求：0~90% ； c) 海拔高度：0~2000米（如果超过2000米，需要提前说明）。 2.2安装方式：标准海运集装箱内固定式安装。 2.3储存条件 a）环境温度－50℃～50℃； b）相对湿度0～95% 。 2.4低电压穿越技术工作条件 a) 环境温度－40 oC～40oC； b) 相对湿度10%～90%，无凝露。 2.5低电压穿越技术电力系统条件 a) 电网电压最高额定值为35kV，电压运行范围为31.5kV~40.5kV；同时也可以同时满足 10kV\20kV电网电压的试验检测。 b) 电网频率允许范围：48~52Hz；

c) 电网三相电压不平衡度：<= 4%； d) 电网电压总谐波畸变率：<= 5%。 2.6负载条件 负载包括直驱或双馈式等风力发电机组，其总容量不大于6.0MVA。其控制和操作需要满足国家关于风电机组电电压穿越测试与光伏发电站的相关测试规程技术要求。 本检测平台能够同时满足同等条件下光伏电站或光伏逆变器的低电压穿越能力测试。 2.7接地电阻：<=5Ω。 3低电压穿越技术检测平台的技术要求 3.1 结构及原理要求 根据模拟实际电网短路故障的要求，测试系统须采用阻抗分压方式，原理如下图1所示(以实际为准)。测试系统串联接入风电机组出口变压器高压侧(35kV、20 kV、10 kV侧)。 图1 低电压穿越技术测试系统原理图 3.2 测试系统功能要求 （1）整体要求 ?测试系统紧凑式安装； ?任何测试引起的测试系统电网侧电压波动均小于5%Un； ?测试接入系统电压等级：适用于35kV系统，如果需要可考虑兼容10kV系统；

低电压穿越控制方案

低电压穿越控制方案 低电压穿越功能是通过变流器的有源crowbar来实现的，当变频器检测到电网电压下降时，根据直流母线的电压来控制Crowbar部件的动作，泄放转子上的能量来抑制转子电压的升高，但会引起电网电压模块和变桨系统模块报故障。并且由于转矩突降为零左右，进而会引起发电机的转速超速等问题，下面就上述问题的分析和处理过程进行相应阐述。 一、主控和变流器的软件修改 为保证风机在低压穿越状态下保持并网运行，需要对主控系统和变流器参数进行如下修改。电压跌落至低电压穿越区时，变流器参数9.10的BIT10 (converter_low_voltage_for_ride_through)置位作为低电压区的触发条件，对电网电压和变桨故障进行相关逻辑处理，电网电压跌落至低电压穿越区以下时变流器本身报直流过压和转子侧变流器过流。 1.主控程序grid_voltage模块 现风机的主控检测当电网电压低于额定电压的90%延时100ms滞后，风机将脱网停机，为保证对低压穿越状态下风机能并网运行，需要对电压保护限值进行修改。编程思路为： 当电网电压正常时，保持原检测模式不变，把低电压穿越过程分为三个阶段： 从电压降至低于90%额定电压开始640ms内电压不低于20%额定电压80v，电压检测模块不报故障； 从低压穿越过程开始的第640ms至3s电压升至90%额定电压360v，电压检测模块不报故障； 3s后低电压穿越完成，电压应保持在90%额定电压以上 在低压穿越过程的上述三个阶段中，如检测电网电压低于允许的最低电压限值，则报error_grid_voltage_limit_min故障，主控系统中对电网电压检测超下限报程序需作如下修改： 变流器的状态字converter_com.converter_low_voltage_for_ride_through赋值给low_voltage_for_ride_through并把它定义为全局变量。

光伏逆变器低电压穿越技术原理

光伏并网逆变器低电压穿越 低电压穿越：当电网故障或扰动引起逆变器并网点的电压跌落时，在电压跌落的范围内，光伏发电机组能够不间断并网运行。 对专门适用于大型光伏电站的中高压型逆变器应具备一定的耐受异常电压的能力，避免在电网电压异常时脱离，引起电网电源的不稳定。逆变器交流侧电压跌至20％标称电压时，逆变器能够保证不间断并网运行1s；逆变器交流侧电压在发生跌落后3s内能够恢复到标称电压的90％时，逆变器能够保证不间断并网运行。对电力系统故障期间没有切出的逆变器，其有功功率在故障清除后应快速恢复，自故障清除时刻开始，以至少10％额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。低电压穿越过程中逆变器宜提供动态无功支撑。 并网点电压在图1中电压轮廓线及以上的区域内时，该类逆变器必须保证不间断并网运行；并网点电压在图1中电压轮廓线以下时，允许停止向电网线路送电。

菊水皇家电网模拟器能协助逆变器厂家研发生产PVS7000电网模拟器

产品特点 ================================================================================= ====

■三相电压独立可调，相位角独立可调； ■LIST,STEP两大模式，可执行30组不同电压、频率、时间的设定，并可连续作循环测试。运行时间最短可以设定10ms，可用于模拟电网测试，实现电压、频率渐变，步阶功能，轻易完成低电压穿越试验；■具有主动式PFC，可做低电压穿越实验， ■具有同步触发功能，可方便精准的进行低电压穿越试验，波形如下图： ■可做过/欠压，过/欠频实验；

低电压穿越教学文稿

1.1 文献[1]文中以发电厂给煤机变频器为例，分析低电压穿越产生的原因和危害，并结合生产现场经验，从安全性、经济性分析防范措施，提出优化DCS控制逻辑和变频器控制电源是防止变频器低电压穿越事故的最佳解决方案。方案 1，即参照《大型汽轮发电机组一类辅机变频器高、低电压穿越技术规范》要求，提高变频器自身躲过低电压穿越能力。经投入运行的一类辅机变频器。方案2，即一方面变频器控制电源采用UPS供电,保证控制电源不中断；另一方面优化DCS控制策略，并结合不同系统的设备允许电动机停运时间增加延时来躲过低电压穿越情况，当电源供电恢复时，及时实现变频器自启动。 [1]周道军.变频器防低电压穿越分析[J].江苏电机工程.2015.34（2）：37-40. 1.2 文献[2]本文主要研究了在给煤机变频器交流电源输入部分加装抗低电压扰动设备的技术方案。提出两种解决方案:方案一，在变频器中间直流环节加装 UPS(蓄电池)。方案二，在辅机变频器前部加装抗低电压扰动设备。并分析了电网故障情况下辅机安全运行问题，通过仿真验证了该技术方案在系统电压跌落至 20% 且持续 10 s 的情况下不灭火、不跳闸和其出力波动≤10% 的技术指标且必须保证各种运行方式下机组都具有足够的低电压穿越能力。 [2]张东明,姚秀萍,王维庆,常喜强,王海云.含低电压穿越电源的火电厂辅机变频器的研究[J].华东电力.2013.41.（6）：1345-1347. 1.3 文献[3]本文主要阐述了高低压变频器结构，总结了各种低电压穿越改造方案，提出并联蓄电池，并联升压电路，并联升压电路加少量蓄电池，并联升压电路加厂内保安电源，串联UPS，串联升压电路等，并分析了各种方案的优缺点。其中并联蓄电池和串联UPS取得了很好的效果。国家电网对变频器低电压穿越的定义是：变频器及供电对象设备外部故障或扰动引起的暂态、动态或长时间电源进线电压降低到规定的低电压穿越区内时，能够可靠供电，保障供电对象的安全运行。 [3]姚新阳,黄学良,顾文,蒋琛,唐一铭.火电机组一类辅机变频器低电压穿越改造技术研究[J].电气技术.2015.（12）：26-30. 1.4 文献[4]本文详细阐述了高压变频器的低电压穿越对火电厂安全运行的重要性以及其具体实现方式。对于高压变频器，通过改变矢量控制方式实现变频器在电压暂降期间能够不跳闸，实现高压变频器的安全运行；对于低压变频器则采用外加电源或补偿装置来保证低电压穿越的实现。为火电厂实现高低压变频器的低电压穿越提供了实现方法。 并提出了三个低电压穿越区即暂态穿越区，动态穿越区和稳态穿越区。 1）变频器暂态低电压穿越区：变频器在进线电源电压跌落到≥20%额定电压，持续时间≤0.5 s 的区域内，能够可靠供电，保障供电对象的安全运行。 2）变频器动态低电压穿越区：变频器在进线电源电压跌落到≥60%额定电压，持续时间≤5 s 的区域内，能够可靠供电，保障供电对象的安全运行。 3）变频器稳态低电压穿越区：变频器在进线电源电压跌落≥90%额定电压，持续时间≥5 s 的区域内，能够可靠供电，保障供电对象的安全运行。

低电压穿越性能论文

浅谈风电场涉网性能 ——低电压穿越性能 编制：韩树才 项目：中宁天润项目 提交时间：2014-12-24 部门：宁夏事业部

摘要 随着风力发电技术的迅速发展和其装机容量的不断增大，风力发电技术面临着提高电能质量和电网稳定性的严峻挑战。当电网发生故障导致电压跌落时，若风电机组不具备低电压穿越能力将会从电网切除，风电机组的大面积切机不仅将对电网稳定性造成巨大影响，而且还会对风机本身产生影响，因此风电机组具备较高的低电压穿越能力很重要。 关键词：风电场；电流保护；低电压穿越；集电线 目录

摘要 (2) 一、风电场低电压穿越简述 (3) （一）风电场低电压穿越能力基本概念 (4) （二）风电场低电压穿越能力评估 (4) （三）风电场低电压穿越面临的问题 (5) 二、风电场机组配置及特性改进 (8) （一）风电场电气结构保护配置 (8) 三结束语 (9) 参考文献 (10) 一、风电场低电压穿越简述

（一）风电场低电压穿越能力基本概念 大容量风电场并网必须具备一定的低电压穿越能力（英文缩写 LVRT），在电网故障等紧急情况下提供一定的电压和无功支撑。如出现过电压、过电流或转速上升等，严重危害风机本身及其控制系的安全运行；当电压无法恢复时，风电机组将会实施被动式自我保护解列，从电网中切除，从而更大地增加整个系统的恢复难度，甚至可能加剧故障，最终导致整个电网瘫痪。因此必须采取有效的低电压穿越措施，以维护风场电网的稳定和提高电能传输效率。低电压穿越能力主要体现在两个关键指标上：电压跌落幅值和持续时间。 电压跌落幅值：电网中严重的电压跌落基本上都是由系统故障引起的，继电保护将检测电压跌落的幅值并判断是否动作跳闸，直接决定电压跌落的持续时间，从而影响对并网风电场的低电压穿越能力要求如果能有效地辨识风电场并网处母线电压跌落的危害程度，自适应调整故障间隔的保护控制策略，将有效地整体降低健全间隔上风电机组感受到的电压跌落持续时间，从而提高风电场低电压穿越能力； 持续时间：利用电容器的瞬间对大电感放电当电流达到峰值时，使电流延续通过，从而达到较长的放电时间，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时段，提高风电场的整体平稳运行能力。 因此，有必要将风电场低电压穿越能力规范要求引入到继电保护的动作特性中，研究改进风电场集电线路继电保护的动作特性，降低对并网风电机组拖网风险。（二）风电场低电压穿越能力评估 国家电网公司于2009年颁布《风电场接入电网技术规定》，规定风电场低电压穿越要求如图1所示，其关键点为：并网点电压跌落至额定电压的20％时，风电机组必须保持运行0.625ｓ；当并网点电压为额定电压的90％时，风电机组应稳定运行。考虑到风电机组输出功率的非突变性，将图１所示的低电压穿越能力规范反映到风电机组中，表现为低电压运行状态下的风电机组大电流输出能力要求，以维持风电机组输入、输出功率的平衡。

变频器低电压穿越电源装置操作规范 (1)1

变频器低电压穿越电源装置操作规范 一、安全须知 1、操作人员熟知《电力安全工作规程》并严格遵守《电力安全工作规程》的前提下，针对低电压穿越电源屏柜特点突出强调如下几点： 1)熟悉低电压穿越屏柜强弱电走线情况，确认各元器件器件可靠连接，严禁盲 目仓促操作； 2)开关的上电顺序必须按照操作规范的说明，不能为追求屏柜快速投入运行而置安全于不顾。若运行过程中出现异常（故障灯亮、停机灯亮、开入后台故障信号），应立即停止屏柜(先使用“急停”按钮，然后是断开柜内的“12SW”控制器电源，断开交流开关QF1)，断开相关电源并告知屏柜负责人，待查明原因后方可继续工作; 3)产品的某些端子带有高电压或大电流，运行时不得随意触摸屏柜内相关零部件，禁止带电插拔插件; 4)严防CT开路、PT短路等现象发生； 5)需要测量时，千万要小心使用仪表和工具，避免出现短路、接地、开路等事故； 二、特别强调 上电前应先检查变频器和低电压穿越装置，检查柜内是否有杂物，配线是否有松动，严禁触摸直流母排及电容两端，检查时应先用万用表测量直流母线电压，注意人身安全。 三、外部接线 1、将三相交流电源接入低电压穿越电源装置的QF1端口，注意相序的正确。 2、将低电压穿越电源装置的直流端子接入变频器的直流端口，注意极性的正确。

3、低电压穿越电源装置内部的接线排1X3的端子“1”、“2”和“4”、“5”两对端子，提供给变频器控制柜的操作电源110V。 4、低电压穿越电源装置内部的接线排1X3的端子“10”和“11”作为上送后台的故障空节点。 四、装置内部开关说明 11SW：UPS供电开关，闭合该开关，UPS输入侧接入市电。 12SW：装置控制器、操作继电器电源 13SW：UPS输出侧开关，闭合该开关，UPS向变频器控制柜提供110V AC。 五、低电压穿越开机流程 1、手动闭合变频器柜的交流开关，变频器开始上电。 2、操作低电压穿越装置前需将屏柜正面的“急停”按钮拍下。 3、手动闭合低电压穿越装置内的11SW，则装置通过交流电源给UPS进行 充电。 4、长按UPS机箱上的“开/关机”键（大概4秒），听到“嗒”的一声，看 到UPS机箱上的“功能键”处绿灯点亮，则UPS已经开始工作。 5、闭合低电压穿越装置内部的手动开关12SW，低电压穿越装置控制板、 操作电源、风扇上电。 6、手动闭合低电压穿越装置内的13SW，则装置输出110V单相交流电，为 变频器控制柜提供控制电源。 7、手动闭合低电压穿越装置的交流侧断路器QF1。 8、关闭穿越装置柜门，拨出柜体正面的“急停”按钮，装置开始依次合内 部接触器，进入工作状态。 9、设定变频器转速及相关指令，给煤机开始工作。

低电压穿越

在背靠背NPC转换器的风力发电系统中用于低电压穿越的存储在发电机转子惯量的能量的应用 萨尔瓦多阿勒颇子，会员，IEEE，亚历杭德罗卡，学生会员，IEEE，塞尔吉奥布斯克茨蒙日，高级会员，IEEE，萨米尔库罗，会员，IEEE，和本吴，研究员，IEEE 摘要 随着风电装机容量的增长，风力发电成在整个发电系统中已占据十分重要的比例。所以，电力系统运营商包括风电厂的监管为了提高整个电力系统的控制水平，无论是在稳态和暂态操作状态。因此，风力发电系统需要验证电力系统运营商规定的电网连接的要求。当出现电网电压降时，低电压穿越（LVRT）技术要求的承诺生成在所产生的有功功率和向电网提供的有功功率之间的不匹配。传统的解决方案假设有源电力过剩消耗在一个直流环节电阻上。在本文中，一个连续的控制方案提出了中性点钳位转换器。在电网电压骤降时，发电机侧和电网侧转换器的控制器同时工作以符合储存在涡轮发电机的机械系统惯性的有功功率过剩同时保持恒定的直流母线电压的低电压穿越技术的要求。仿真和实验结果验证了所提出的控制方案。 关键词：低电压穿越（LVRT），中性点钳位转换器，风能转换。 一、引言 上世纪90年代初以来，风力发电装机容量已明显增加[ 1 、2]。到2010年底，世界总装机容量的风力发电能力达到194.5GW [如图 1 ]，同时并入电网的风能不断增加。例如，在西班牙，平均风能渗透度在2008、2009、2010年分别已经达到11%，13.8%，和16% [ 3、4、5 ] 。然而，风电穿透暂时达到更高的重要性，例如，在西班牙已达到53% （2009年11月8日）[ 6 ]。 在这样的背景下，电力系统运营商通过逐步更新他们的电网连接要求（GCR）确保可靠性和效率来应对这种新的情况。这种更新的电网连接要求包括在整个电力系统的运行控制的分布式发电[ 7 、8] 。 典型的稳态或准稳态运行的要求如基于系统电压和频率的反应和有功功率调节在电网连接要求被指定。在短暂的操作，当电网跌落时低电压穿越（LVRT）技术要求需要风力发电厂保持连接，有助于通过具体的取决于电网电压跌落深度的配置文件向电网提供有功和无功功率来保持网络的电压和频率稳定。因此，低电压穿越技术可能是在电网连接要求中最具挑战性的，至少从风能转换系统（WECS）的观点可以看出。所有这些要求大大影响现代的风能转换系统中功率转换器和控制器的设计 [9 、10 ]。

低电压穿越技术资料

几种双馈式变速恒频风电机组低电压穿越技术对比分析1 【作者：不详来源：https://www.wendangku.net/doc/f817217147.html,/关键字：安迅能 GE 风机点 击数：136 更新时间：2009-02-05】 1 引言 并网风力发电是近十年来国际上发展速度最快的可再生能源技术。并网风力发电机与传统的并网发电设备最大的区别在于，其在电网故障期间并不能维持电网的电压和频率，这对电力系统的稳定性非常不利。电网故障是电网的一种非正常运行形式，主要有输电线路短路或断路，如三相对地，单相对地以及线间短路或断路等，它们会引起电网电压幅值的剧烈变化。 双馈式变速恒频风电机组是目前国内外风电机组的主流机型，其发电设备为双馈感应发电机，当出现电网故障时，现有的保护原则是将双馈感应发电机立即从电网中脱网以确保机组的安全。随着风电机组单机容量的不断增大和风电场规模的不断扩大，风电机组与电网间的相互影响已日趋严重。人们越来越担心，一旦电网发生故障迫使大面积风电机组因自身保护而脱网的话，将严重影响电力系统的运行稳定性。因此，随着接入电网的双馈感应发电机容量的不断增加，电网对其要求越来越高，通常情况下要求发电机组在电网故障出现电压跌落的情况下不脱网运行（fault ride-through），并在故障切除后能尽快帮助电力系统恢复稳定运行，也就是说，要求风电机组具有一定低电压穿越(low voltage ride-through)能力。为此，国际上已有一些新的电网运行规则被提出。例如：德国北部的电力公司(e.on netz公司)要求风电场能够在图1所示的电压范围内(即图中阴影区)不脱网运行[1][33]，电网电压跌落到15%以后风电机组不脱网运行时间须持续达300ms，当电网电压跌落低于曲线后才允许风电机组脱网。这里电压指的是风电场连接点的电压。而为英国部分地区供电的national grid电力公司则要求当高于200kv 的输电线路发生故障时，所有并网运行的电站或风电场必须在140ms内保持不脱网运行[2]。另外苏格兰电力公司(scottish hydro-electric公司)对电网故障时电站或风电场不脱网运行也有类似的要求[3]。

低电压穿越规范

低电压穿越 当前光伏发电已成为太阳能资源开发利用的重要形式，其中大型光伏电站的接入，将对电网的安全稳定运行产生深刻影响，特别是在电网故障时光伏电站的突然脱网会进一步恶化电网运行状态，带来更加严重的后果。 当光伏电站渗透率较高或出力加大时，电网发生故障引起光伏电站跳闸，由于故障恢复后光伏电站重新并网需要时间，在此期间引起的功率缺额将导致相邻的光伏电站跳闸，从而引起大面积停电，影响电网安全稳定运行[3]。因此，亟须开展大型光伏电站低电压穿越技术的研究，保障光伏电站接入后电网的安全稳定运行。 一、低电压穿越使用条件 1、环境条件 a) 户外环境温度要求：－40℃~ 50℃； b) 户外环境湿度要求：0~90% ； c) 海拔高度： 0~2000米（如果超过2000米，需要提前说明）。 2、低电压穿越安装方式：标准海运集装箱内固定式安装。 3、储存条件 a）环境温度－50℃～50℃； b）相对湿度 0～95% 。 4、低电压穿越工作条件 a) 环境温度－40 oC～40oC； b) 相对湿度 10%～90%，无凝露。

5、低电压穿越电力系统条件 a) 电网电压最高额定值为35kV，电压运行范围为31.5kV~40.5kV；同时也可以同时满足10kV\20kV电网电压的试验检测。 b) 电网频率允许范围：48~52Hz； c) 电网三相电压不平衡度：<= 4%； d) 电网电压总谐波畸变率：<= 5%。 6、低电压穿越负载条件 负载包括直驱或双馈式等风力发电机组，其总容量不大于6.0MVA。其控制和操作需要满足国家关于风电机组电电压穿越测试与光伏发电站的相关测试规程技术要求。 本检测平台能够同时满足同等条件下光伏电站或光伏逆变器的低电压穿越能力测试。 7、低电压穿越接地电阻：<=5Ω。 二、低电压穿越技术要求 光伏电站低电压穿越技术（Low Voltage Ride Through，LVRT）是指当电网故障或扰动引起的光伏电站并网点电压波动时，在一定的范围内，光伏电站能够不间断地并网运行。 2010年底，国家电网公司出台的《光伏电站接入电网技术规定》（企标）明确指出[10]，“大中型光伏电站应具备一定的低电压穿越能力；电力系统发生不同类型故障时，若光伏电站并网点考核电压全部在图中电压轮廓线及以上的区域内

风电低电压穿越介绍

风电低电压穿越介绍 低电压穿越(LVRT)，指在风力发 电机并网点电压跌落的时候，风机能 够保持并网，甚至向电网提供一定的 无功功率，支持电网恢复，直到电网 恢复正常，从而“穿越”这个低电压时 间(区域)。是对并网风机在电网出现 电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行功能要求。不同国家(和地区)所提出的LVRT要求不尽相同。目前在一些风力发电占主导地位的国家，如丹麦、德国等已经相继制定了新的电网运行准则，定量地给出了风电系统离网的条件(如最低电压跌落深度和跌落持续时间)，只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力发电机脱网，当电压在凹陷部分时，发电机应提供无功功率。这就要求风力发电系统具有较强的低电压穿越(LVRT)能力，同时能方便地为电网提供无功功率支持，但目前的双馈型风力发电技术是否能够应对自如，学术界尚有争论，而永磁直接驱动型变速恒频风力发电系统已被证实在这方面拥有出色的性能。

低电压穿越- 具备能力 低电压穿越能力是当电力系统中风电装机容量比例较大时，电力系统故障导致电压跌落后，风电场切除会严重影响系统运行的稳定性，这就要求风电机组具有低电压穿越(Low Voltage Ride Through，LVRT)能力，保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。 风电机组应该具有低电压穿越能力： a)风电场必须具有在电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行620ms的低电压穿越能力; b)风电场电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场必须保持并网运行; c)风电场升压变高压侧电压不低于额定电压的90%时，风电场必须不间断并网运行。

低电压穿越- 对机组造价影响 风电机组低电压穿越(LVRT)能力的深度对机组造价影响很大,根据实际系统对风电机组进行合理的LVRT能力设计很有必要。对变速风电机组LVRT原理进行了理论分析,对多种实现方案进行了比较。在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/PowerFactory中建立双馈变速风电机组及LVRT功能模型。以地区电网为例,详细分析系统故障对风电机组机端电压的影响,依据不同的风电场接入方案计算风电机组LVRT能力的电压限值,对风电机组进行合理的LVRT能力设计。结果表明,风电机组LVRT能力的深度主要由系统接线和风电场接入方案决定。设计风电机组LVRT能力时,机组运行曲线的电压限值应根据具体接入方案进行分析计算。 解决：需要改动控制系统，变流器和变桨系统。中国的标准将是20%电压，625ms，接近awea的标准。 针对不同的发电机类型有不同的实现方法，最早采用也是最普遍的方案是采用CROWBAR,有的已经安装在变频器之中，根据不同的

低电压穿越之重

中国风电不能承受的“低电压穿越”之重？ 编者按 两个月之内，“低电压穿越”这一并不为大众熟知的风电技术名词频现报端。就2月24日以来接连发生的风机脱网事故，各家媒体纷纷发表文章，其口径也发生微妙变化。从3月《国家财经周刊》依据电监会报告婉转指出“2·24”事故祸起风电机组不具备“低电压穿越”能力，到上周《南方周末》刊文表示“新国标”或为单方面标准，风电企业在事故报告中“集体失声”有玄机，一场关于事故和标准的“罗生门”正在上演。那么，近期发生的事故究竟有何未披露的细节？风电企业该不该、又能不能承受“新国标”中低电压穿越标准之重呢？本报记者展开了调查。 52天内的升级 4月17日同样发生在甘肃酒泉的事故前后持续达10分钟之久，损失出力1006.2兆瓦（100.62万千瓦），较“2·24事故”脱网风机和损失出力均增加约两成。 一波未平，一波又起。 继2月24日甘肃酒泉发生风电机组大规模脱网事故之后，国家电监会5月5日再次通报4月发生在酒泉和河北张家口两起大规模风机脱网事故。 据电监会通报，4月17日，甘肃某风电场电缆头短路事故带来的系列反应造成702台风电机组相继脱网，损失出力占事故前酒泉地区风电出力的54.17％，并将整个西北电网主网的频率拉低。同日，河北张家口某风电场箱式变压器发生短路事故，引起的系列反应造成644

台风机相继脱网，损失风电出力占事故前张家口地区风电出力的48.5%，同样波及华北电网主网。 相比当时被称为“迄今最大的一起风机脱网”的“2·24事故”，电监会此次并未提及后两次脱网事故的规模和持续时间，而一位知情人士向《中国能源报》记者透露，4月17日同样发生在甘肃酒泉地区的事故前后持续达10分钟之久，损失出力1006.2兆瓦（100.62万千瓦），较“2·24事故”脱网风机和损失出力均增加约两成。短短52天之内，“最大风机脱网事故”的记录又被刷新。 另据知情人士透露，其实2月24日之后，酒泉地区在4月3日、4月17日、4月24日和4月25日(两起事故）又相继发生了5次类似事故。而4月25日的一起事故可能更加严重。 “风电对电网稳定性的负面影响已经开始集中显现。事故后果是严重的。因为哪怕很短暂的频率波动也会让一些向电网购电的制造企业生产出大量废品，更何况还有对电网和风机本身的冲击。”中国电科院一位签头起草风电并网“新国标”的人士对本报记者表示。中国电科院也是国内风机低电压穿越测试的主导单位。 “4月17日事故中，一个值得注意的因素是风电装机规模较2月24时有所增长，那天风也比较大，出力也多。”另一位国家电网部人士对本报记者解释。 “低电压穿越” 被上升为“首要问题” 电监会报告指出，三起事故的起因都是电网设备故障，但是风机多数不具备低电压穿越能力是事故扩大的主因，也是当前风电发展过程中存在的“首要问题”。 事故与规模“比翼齐飞”，而从电监会两度严词通告，到国家能源局5月9日下发《关于酒泉风电基地建设有关要求的通知》(国能新能【2011】145号)点刹酒泉风电建设，决策层“整风”决心跃然。但是同时发生在张家口的事故暴露出，尽管事故频发有地方治理不善的因素，风机脱网已然成为全国性问题。

火电厂低电压穿越解决方案

让火电厂辅机也具备低电压穿越能力 ——东北电网公司敏锐发现并组织解决火电厂对电网重大安全运行隐患东北电网历史悠久，有着辉煌的过去。然而近年来，老电网不断遭遇新能源对于安全运行的考问。东北电网公司除积极应对外，还多次与国内外同行进行研讨。最近的一次是2011年11月3日，美国西北太平洋国家实验室逯帅博士应邀拜访，介绍了美国在太阳能和风电接纳领域的一些应用和研究成果。 让风电场具备低电压穿越能力是保障风电安全入网的核心条件之一，在这项工作上东北电网公司投入了不少的精力，也得到了可观的成绩。不过，将电网安全作为第一要务的东北电网公司敏锐地发现，如果火电厂辅机不具备低电压穿越能力将给电网安全带来更大的威胁。 2011年10月25日，内蒙古东部呼伦贝尔市秋寒渐浓。东北电网公司与东北地区各大电力单位专家齐聚伊敏发电厂，就东北电网火电厂辅机低电压穿越能力改造工作举行现场工作会。国内五大发电集团在东北地区派驻机构，辽宁、吉林、黑龙江三省公司调度通信中心，蒙东调度筹备组以及火电、科研、制造等单位专家和工作人员都参加了研讨。 通过6个月以来对给煤机变频器抗低电压穿越改造，华能伊敏发电厂研讨时认为：电厂采用抗低电压穿越设备改造是必要的，从技术角度解决低电压穿越问题也是可行的，通过对以上两种方案的改造试验来看，改造是成功的、有效的。 东北电网公司指出，经过近半年多的研究、试验和技改，内蒙古东部呼伦贝尔送端新建火电机组成功完成了火电机组辅机低电压穿越能力改造工作，两种成熟的技术改造方案均通过了实际检验，值得推广和借鉴。 2011年1月2日，东北电网500千伏伊换1号线发生单相故障时，伊敏发电厂、呼伦贝尔发电厂机组给煤机停止运行，锅炉灭火，导致发电机组跳闸。由于火电厂辅机不具备低电压穿越能力，给电网安全稳定运行带来严重影响。 事故发生8天后，东北电网公司组织有关单位召开伊敏发电厂、呼伦贝尔发电厂机组事故跳闸分析会，要求两厂抓紧落实火电机组辅机低电压穿越能力改造工作，并对东北电网内火电机组辅机低电压穿越能力情况展开调查。 低电压穿越是指，小型发电系统在确定时间内承受一定限值的电网低电压而不退出运行的能力。风电场若不具备低电压穿越能力，同样会对电网安全稳定运行产生严重影响。但由于火电厂单机功率及全厂功率均较风电场大，威胁相对也就更大。 2011年5月19日和6月10日，东北电网公司两次组织研讨，确定火电机组辅机低电压穿越能力技术改造工作思路和改造技术方向。2011年8月31日，又对伊敏电厂、呼伦贝尔电厂辅机低电压穿越能力改造工作进行了阶段性总结。 2011年9月7日，东北电网安全稳定领导小组年中工作会议上，东北电网公司研究确定将组织有关单位在试点火电厂召开现场工作会议，全面部署辅机不具备低电压穿越能力的火电厂进行技术整改工作，由网调及各省调度负责督促有关整改工作的完成。 近年来，东北全网电源建设速度明显超过负荷增长速度，发电供大于求的局面日益凸显，火电机组利用小时数下降明显，而风电的快速发展进一步加剧了这种状况。截至2011年9月末，全网装机已达9473万千瓦，火电机组装机约7355万千瓦，风电机组运行装机约1360万千瓦。 在火电厂，给煤机（给粉机）变频器是重要的辅机设备，目前大多采用变频调速方式运行。因缺乏对变频器低电压闭锁保护方面的认识，很多电厂并没有认识到变频器会在电网低电压时闭锁输出，而引起全炉膛灭火保护（MFT）动作跳机。 如果火电厂因雷击、电气设备短路、接地等引起电网和电厂厂用电短时电压降低，造成变频器动力电源低电压和变频器控制电源低电压，这些变频器低电压闭锁保护会动作，安装

超低压穿越

低电压穿越（Low voltage ride through，LVRt） 低电压过渡能力：Low V oltage Ride Through ，LVRT ；Fault Ride Through ，FRT 曾称“低电压穿越”。定义：小型发电系统在确定的时间内承受一定限值的电网低电压而不退出运行的能力。 一、风力发电机低电压穿越技术 1、问题的提出 对于变频恒速双馈风力发电机，在电网电压跌落的情况下，由于与其配套的电力电子变流设备属于AC/DC/AC型，容易在其转子侧产生峰值涌流，损坏变流设备，导致风力发电机组与电网解列。在以前风力发电机容量较小的时候，为了保护转子侧的励磁装置，就采取与电网解列的方式，但目前风力发电的容量都很大，与电网解列后会影响整个电网的稳定性，甚至会产生连锁故障。于是，根据这种情况，国外的专家就提出了风力发电低电压穿越的问题。 2、LVRT概念的解释 当电网发生故障时，风电场需维持一段时间与电网连接而不解列，甚至要求风电场在这一过程中能够提供无功以支持电网电压的恢复即低电压穿越。 目前对于风力发电低电压运行标准，主要以德国e.on netz公司提出的为参考。 双馈风力发电机由于其自身机构特点，实现LVRT存在以下几方面的难点：

1）确保故障期间转子侧冲击电流与直流母线过电压都在系统可承受范围之内； 2）所采取的对策应具备各种故障类型下的有效性； 3）控制策略须满足对不同机组、不同参数的适应性； 4）工程应用中须在实现目标的前提下尽量少地增加成本。 3、电网电压跌落后DFIG运行的暂态过程分析（感觉这部分内容需要理论推导） 在电网电压跌落情况下，风电机组中的双馈感应发电机会导致转子侧过流，同时转子侧电流的迅速增加会导致转子励磁变流器直流侧电压升高，发电机励磁变流器的电流以及有功和无功都会产生振荡。这是因为双馈感应发电机在电网电压瞬间跌落的情况下，定子磁链不能跟随定子端电压突变，从而会产生直流分量，由于积分量的减小，定子磁链几乎不发生变化，而转子继续旋转，会产生较大的滑差，这样便会引起转子绕组的过压、过流。如果电网出现的是不对称故障的话，会使转子过压与过流的现象更加严重，因为在定子电压中含有负序分量，而负序分量可以产生很高的滑差。过流会损坏转子励磁变流器，而过压会使发电机的转子绕组绝缘击穿。 二、低电压穿越技术的具体实现 目前的低电压穿越技术一般有三种方案：一种是采用了转子短路保护技术，二种是引入新型拓扑结构，三是采用合理的励磁控制算法。本周我主要看了前两种，以下分别介绍。 1、转子短路保护技术（crowbar电路）