风电场故障穿越(FRT)技术1.ppt
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风电场故障穿越(FRT)技术1.ppt
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风电场故障穿越(FRT)技术,提纲,故障穿越(FRT)基本概念故障穿越(FRT)电网标准故障穿越(FRT)技术难点实际FRT过程,第一代FRT性能实际FRT过程,第二代FRT性能FRT测试和认证风电场风机系统FRT能力改造风电场电压控制、无功调度,基本概念-故障穿越FRT基本含义,电网故障穿越(FRT),低电压穿越(LVRT),高电压穿越(HVRT),风机不间断运行,向电网提供无功支持,FRT在电网故障期间实现,基本概念-故障穿越FRT基本含义,基本概念-为何需要具备故障穿越能力?
德国2001年风电比例5%,风电没有供电可靠性的要求,基本概念-为何需要具备故障穿越能力?
德国2003年风电比例超过10%,电网故障时大规模风电从系统解列导致电网崩溃,并首次提出风电需要具备FRT功能,基本概念-为何需要具备故障穿越能力?
电网解裂,频率波动,电压波动,稳定电网,短时电网故障,严重电网故障,故障恢复,相互助长,风机不脱网运行,减少功率损失电网故障期间风机提供无功电流,支撑电网加强电网暂态稳定最终结果:
电网可接受更多的风电机组接入,基本概念-故障穿越对于电网的重要意义,提纲,故障穿越(FRT)基本概念故障穿越(FRT)电网标准故障穿越(FRT)技术难点实际FRT过程,第一代FRT性能实际FRT过程,第二代FRT性能FRT测试和认证风电场风机系统FRT能力改造风电场电压控制、无功调度,电网标准-国外故障穿越电网标准比较,电网标准-国外故障穿越电网标准比较,电网标准-E.ON2003(第一个低电压穿越标准),电网标准-E.ON2006电压跌落要求,电网标准-E.ON2006无功电流要求,电网标准-国标低压穿越标准-电压跌落要求,2011年国网标准(新国标)低压穿越时间调整为2秒。
15,电网标准-国标低压穿越标准-无功电流要求,2011年国网标准(新国标)无功电流要求,提纲,故障穿越(FRT)基本概念故障穿越(FRT)电网标准故障穿越(FRT)技术难点实际FRT过程,第一代FRT性能实际FRT过程,第二代FRT性能FRT测试和认证风电场风机系统FRT能力改造风电场电压控制、无功调度,变流器FRT技术难点-指标要求,实现低电压穿越(达到零电压穿越)在故障恢复过程中实现了高电压穿越实现了对称和不对称电网故障下的不脱网稳定运行实现在故障期间向电网提供无功电流支撑实现电网故障恢复后有功功率的迅速恢复能适应较宽的转速故障穿越范围较小的转矩冲击,变流器FRT技术难点-设计要求,变流器控制算法变流器控制逻辑变流器硬件设计,硬件平台建设,变流器故障穿越测试平台的搭建,Hite新能源,IEC61400-21-2,电科院CEPRI,德国MOE,软件平台建设,变流器故障穿越测试平台的搭建,Hite新能源,电科院CEPRI,德国MOE,共同制定CeMH测试(PartI、II)及认证规范(PartIII),1FGWTG3“DeterminationoftheElectricalCharacteristicsofPowerGeneratingUnitsintheMedium-,High-andHighest-voltageGrids”,Rev.19;asof:
14.01.2009,Ed.:
FGWe.V2Generationsystemsinthemedium-voltagegrid,Guidelineforconnectionandparalleloperationofgenerationsystemsinthemedium-voltagegrid)Version:
June2008edition;Ed.:
BDEW3IEC61400-21ed.2,WindturbinegeneratorsystemsPart21:
Measurementandassessmentofpowerqualitycharacteristicsofgridconnectedwindturbines4EN60909-0(VDE0102),Short-circuitcurrentsinthree-phasea.c.systemsPart0:
Calculationofcurrents(IEC60909-0:
2001);Germanversion2001/07.5FGHCertificationtoverifytheperformanceofDGUnitsduringFaultsinthePowerSystem:
Z501,Rev.1-02/05.,软件平台建设,变流器故障穿越测试平台的搭建,Hite新能源,电科院CEPRI,德国MOE,共同制定CeMH测试(PartI、II)及认证规范(PartIII),1FGWTG3“DeterminationoftheElectricalCharacteristicsofPowerGeneratingUnitsintheMedium-,High-andHighest-voltageGrids”,Rev.19;asof:
14.01.2009,Ed.:
FGWe.V2Generationsystemsinthemedium-voltagegrid,Guidelineforconnectionandparalleloperationofgenerationsystemsinthemedium-voltagegrid)Version:
June2008edition;Ed.:
BDEW3IEC61400-21ed.2,WindturbinegeneratorsystemsPart21:
Measurementandassessmentofpowerqualitycharacteristicsofgridconnectedwindturbines4EN60909-0(VDE0102),Short-circuitcurrentsinthree-phasea.c.systemsPart0:
Calculationofcurrents(IEC60909-0:
2001);Germanversion2001/07.5FGHCertificationtoverifytheperformanceofDGUnitsduringFaultsinthePowerSystem:
Z501,Rev.1-02/05.,提纲,故障穿越(FRT)基本概念故障穿越(FRT)电网标准故障穿越(FRT)技术难点实际FRT过程,第一代FRT性能实际FRT过程,第二代FRT性能FRT测试和认证风电场风机系统FRT能力改造风电场电压控制、无功调度,变压器前端三相电网电压跌落到20%,满载持续时间1.4s,1833rpm,FRT过程(第一代技术)-超长时间的故障穿越,无功电流支撑,有功迅速恢复,高电压穿越,定子电压,馈入电网电流,馈入电网有功馈入电网无功,变压器前端三相电网电压跌落到2%,满载,持续时间150ms,转速1829,FRT过程(第一代技术)-0电压穿越过程,定子电压,馈入电网电流,馈入电网有功馈入电网无功,变压器前端两相电网电压跌落到5%,满载持续时间150ms,1830rpm,FRT过程(第一代技术)-不对称故障的穿越,定子电压,馈入电网电流,馈入电网有功馈入电网无功,变压器前端三相电网电压跌落到20%,满载,持续时间625s,1833rpm,FRT过程(第一代技术)-数据分析AccordingtoIEC61400,电网电压,馈入电网电流,馈入电网有功馈入电网无功,电网电压正序基波,馈入电网电流正序有功和无功电流,正序无功电流达到100,无功电流稳定。
提纲,故障穿越(FRT)基本概念故障穿越(FRT)电网标准故障穿越(FRT)技术难点实际FRT过程,第一代FRT性能实际FRT过程,第二代FRT性能FRT测试和认证风电场风机系统FRT能力改造风电场电压控制、无功调度,FRT过程(第二代技术)-70%故障穿越,电网电压跌落到70%,满载,持续时间1600mS,电网电压,电网电流,馈入电网有功馈入电网无功,电网电压正序基波,正序有功电流正序无功电流,极快速无功支持能力,快速支撑电网,极强的有功支持能力,防止风机过速,FRT过程(第二代技术)-20%故障穿越,电网电压跌落到20%,满载,持续时间625mS,电网电压,馈入电网电流,馈入电网有功馈入电网无功,电网电压正序基波,正序有功电流正序无功电流,极快速无功支持能力,快速支撑电网,正序有功功率正序无功功率,电网电压正序电网电压负序,正序有功电流正序无功电流,电网电压跌落到20%,满载,持续时间625mS,FRT过程(第二代技术)-20%故障穿越,31,FRT过程(第二代技术)-柔性控制,齿箱扭矩(kNm),柔性控制:
大幅减小齿箱动态载荷,减小齿箱扭震冲击,延长齿箱寿命,-通常控制:
齿箱扭矩-柔性控制:
齿箱扭矩,FRT过程-两代技术对比,结论:
1)新一代FRT技术,具备更强的电压穿越能力,和及快速的无功电流支持能力,实现完美电网友好型设计2)新一代FRT技术,优化的的齿箱动态减荷设计与优化的发电机转速控制设计,大幅减小齿箱扭震冲击,延长齿箱寿命的同时,保证风机系统的转速控制,使风机系统平滑的完成FRT过程,提纲,故障穿越(FRT)基本概念故障穿越(FRT)电网标准故障穿越(FRT)技术难点实际FRT过程,第一代FRT性能实际FRT过程,第二代FRT性能FRT测试和认证风电场风机系统FRT能力改造风电场电压控制、无功调度,WINGREEN产品认证,电科院LVRT测试、德国MOE认证,WINGREEN产品认证,电科院LVRT测试、德国MOE认证,提纲,故障穿越(FRT)基本概念故障穿越(FRT)电网标准故障穿越(FRT)技术难点实际FRT过程,第一代FRT性能实际FRT过程,第二代FRT性能FRT测试和认证风电场风机系统FRT能力改造风电场电压控制、无功调度,变频器升级技术要求审查并优化功率器件,使其具备短时承受大电流及高电压能力审查并改善电路结构,使其具备短时大功率电机磁场能量泻放能力审查并加强故障期间辅助供电保障能力优化控制技术,加强电机的动态控制能力,减小对传动链的转矩冲击优化控制技术,加强无功功率控制能力升级变频器逻辑,配合主控系统的时序要求,风机如何才能具备FRT能力,主控系统升级技术要求优化主控系统控制策略,加强风机转速控制能力升级主控系统故障保护策略审查并加强主控系统在故障期间辅助供电保障能力,风机如何才能具备FRT能力,提纲,故障穿越(FRT)基本概念故障穿越(FRT)电网标准故障穿越(FRT)技术难点实际FRT过程,第一代FRT性能实际FRT过程,第二代FRT性能FRT测试和认证风电场风机系统FRT能力改造风电场电压控制、无功调度,风机系统的无功控制能力每台风机变频器具备-0.9+0.9功率因数调节能力每台风机变频器具备43%的无功调节能力(如单台1.5MW风机的无功调节能力为645kVA)风机系统可支持的无功调度方式恒定无功方式电网调度风电场中控室风机主控系统风机变频器恒定电压方式-由风机变频器直接控制无功,稳定风机端口电压,风电场无功调度,42,WinGreenWinFutureThankyou,
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- 电场 故障 穿越 FRT 技术