一種判斷電網電壓跌落嚴重程度的方法
2023-12-05 16:06:31 2
專利名稱：一種判斷電網電壓跌落嚴重程度的方法
技術領域：
本發明涉及一種評價電網電壓的方法，更具體地說，涉及一種判斷電網電壓跌落嚴重程度的方法。
背景技術：
隨著風電發電裝機容量的快速增長，其發電容量在電網中所佔的比重也越來越高。如果在電網發生跌落故障時，風力發電機組脫網停機，不能給電網提供頻率和電壓的支撐，將非常不利於電網的安全運行。因此，世界各國先後推出了一系列的風力發電機組運行規範，其中包括電網故障穿越能力，即在電網出現短暫跌落時，風力發電機組要保持併網狀態，並在故障期間提供一定的無功支持，以幫助電網儘快恢復。
為保證電網穩定，各國推出了風力機組電網故障穿越能力的標準。以中國電網為例，中國推出的標準如下當風電場併網點電壓在圖1中風力機組低壓穿越標準曲線及以上的區域內時，場內風力機組必須保證不間斷併網運行；併網點電壓在圖中電壓輪廓線以下時，場內風力機組允許從電網切出。該標準規定的風電場低電壓穿越要求為 a)風電場內的風力機組具有在併網點電壓跌至20％額定電壓時能夠保持併網運行625ms的低電壓穿越能力； b)風電場併網點電壓在發生跌落後3s內能夠恢復到額定電壓的90％時，風電場內的風力機組保持併網運行。
其他國家對風力機組電網故障穿越能力的標準大體類似。
為了滿足風力機組電網故障穿越能力的標準要求，需要準確的判斷目前電網電壓的跌落幅度、持續時間和跌落形式(包括單相跌落、兩相跌落、三相對稱跌落、兩相相間短路等形式)。
但是，按照各國對風力機組電網故障穿越能力的標準保障電網穩定，在實際使用中存在如下問題 1、從風力機組低壓穿越標準曲線中，僅僅能夠知道電網電壓的跌落度和持續時間等信息，對當前電網的跌落形式(即當前電網跌落是對稱跌落還是非對稱跌落)沒有體現； 2、實際的電力電網鋪設大多如圖2所示，當故障點發生在不同的位置時，在風力機組端檢測到的電壓跌落形式是不同的。例如，當在35KV母線上發生單相跌落故障時，在690V母線上看到的卻是兩相相間短路故障，因此，在風力機組端檢測到的電壓跌落形式往往非電網電壓跌落的真實情況； 3、風力機組低壓穿越標準曲線給出的是電網相電壓跌落曲線，而實際風力機系統中採用的是三相三線制，沒有中線，即風力機系統最終檢測到的是電網線電壓，在沒有中線參考的情況下，通過線電壓求相電壓可以得到無窮多個解，這給最終判斷電網電壓的跌落形式帶來了極大地困難。
在上述現有技術中，由於電網電壓的跌落形式判斷困難，給風力機組滿足風力機組電網故障穿越能力標準帶來很大困難。
發明內容
本發明要解決的技術問題在於，提供一種判斷電網電壓跌落嚴重程度的方法，克服現有技術困難，便於風力機組滿足風力機組電網故障穿越能力標準，保障電網穩定。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是提供一種判斷電網電壓跌落嚴重程度的方法，其特徵在於，包括如下步驟 S1、檢測三相電網線電壓瞬時值並計算出三相電網線電壓有效值U； S2、根據三相電網線電壓有效值U和電網線電壓額定有效值Urated計算出各項線電壓的幅值跌落程度η跌落度，根據計算出的三相電網AB線電壓有效值Uab、BC線電壓有效值Ubc和CA線電壓有效值Uca計算三相電網電壓的不平衡度ε不平衡度； S3、根據三相電網電壓的不平衡度ε不平衡度，參照風力機組低壓穿越標準曲線，擬合三相電網電壓不平衡度曲線； S4、當併網點電網線電壓幅值大於等於所述風力機組低壓穿越標準曲線的電網電壓幅值，同時併網點電網線電壓不平衡度小於等於所述三相電網電壓不平衡度曲線的三相電網電壓不平衡度時，併網點風力機組必須不間斷運行；當併網點電網線電壓幅值小於所述風力機組低壓穿越標準曲線的電網電壓幅值或併網點電網電壓不平衡度大於所述三相電網電壓不平衡度曲線的三相電網電壓不平衡度時，允許風力機組從電網切出。
在本發明的判斷電網電壓跌落嚴重程度的方法中，當三相電網電壓不平衡度為零時，併網點電網線電壓幅值大於等於所述風力機組低壓穿越標準曲線的電網電壓幅值，併網點風力機組必須不間斷運行，併網點電網電壓線幅值小於所述風力機組低壓穿越標準曲線的電網電壓幅值，允許風力機組從電網切出。
實施本發明的判斷電網電壓跌落嚴重程度的方法，與現有技術比較，其有益效果是 1.通過測量計算電網各項線電壓的幅值跌落程度η跌落度、三相電網電壓的不平衡度ε不平衡度，並擬合三相電網電壓不平衡度曲線，結合三相電網電壓不平衡度曲線和風力機組低壓穿越標準曲線，判斷電網電壓跌落嚴重程度，為風力機組滿足風力機組電網故障穿越能力標準提供決策依據，避開了單獨使用風力機組低壓穿越標準曲線判斷電網電壓跌落形式困難的難題； 2.根據本發明的判斷電網電壓跌落嚴重程度的方法，可以實現風力機組滿足風力機組電網故障穿越能力標準的自動控制。
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中 圖1是中國風力機組低壓穿越標準曲線。
圖2是中國電力電網拓撲結構。
圖3是本發明判斷電網電壓跌落嚴重程度的方法對照中國風力機組低壓穿越標準曲線擬合出的風力機組低壓穿越時電網電壓平衡度曲線。
圖4是三相電網A相相電壓跌落60％，C相相電壓跌落70％時，電網電壓不對稱跌落時電網線電壓瞬時值的波形圖。
圖5是三相電網A相相電壓跌落60％，C相相電壓跌落70％時，電網電壓不對稱跌落時電網線電壓幅值跌落度、不平衡度的波形圖。
圖6是電網電壓對稱跌落時電網線電壓瞬時值的波形圖。
圖7是電網電壓對稱跌落時電網線電壓幅值跌落度、不平衡度的波形圖。
具體實施例方式 本發明的判斷電網電壓跌落嚴重程度的方法包括如下步驟 第一，檢測三相電網線電壓瞬時值ui並計算出三相電網線電壓有效值U。三相電網線電壓有效值U的計算公式如下 其中，N為每周期採樣個數，ui為被採用電壓值。
第二，根據三相電網線電壓有效值U和電網線電壓額定有效值Urated計算出各項線電壓的幅值跌落程度η跌落度，各項線電壓的幅值跌落程度η跌落度計算公式如下
根據計算出的三相電網AB線電壓有效值Uab、BC線電壓有效值Ubc和CA線電壓有效值Uca計算三相電網電壓的不平衡度ε不平衡度；三相電網電壓的不平衡度ε不平衡度計算公式如下
其中， 第三、根據三相電網電壓的不平衡度ε不平衡度，參照風力機組低壓穿越標準曲線，擬合三相電網電壓不平衡度曲線，如圖3所示(圖3中T1＝0.625s、T3＝3s)。
第四、結合風力機組低壓穿越標準曲線和三相電網電壓不平衡度曲線進行如下判斷和控制 1、當併網點電網線電壓幅值大於等於風力機組低壓穿越標準曲線的電網電壓幅值，同時併網點電網線電壓不平衡度小於等於三相電網電壓不平衡度曲線的三相電網電壓不平衡度時，併網點風力機組必須不間斷運行； 2、當併網點電網線電壓幅值小於風力機組低壓穿越標準曲線的電網電壓幅值或併網點電網電壓不平衡度大於三相電網電壓不平衡度曲線的三相電網電壓不平衡度時，允許風力機組從電網切出。
圖4、圖5示出了在三相電網A相相電壓跌落60％，C相相電壓跌落70％時，電網電壓不對稱跌落時電網線電壓瞬時值的波形圖、線電壓幅值跌落度和線電壓不平衡度的波形圖。
電網電壓對稱跌落時，其不平衡度為0，所以只需要考慮幅度的跌落度即可，其線電壓的幅值跌落程度與相電壓的幅值跌落程度是相同的。得到電網電壓幅值跌落度後只需與圖1的風力機組低壓穿越標準曲線進行比較即可。即當三相電網電壓不平衡度為0時，併網點電網線電壓幅值大於等於風力機組低壓穿越標準曲線的電網電壓幅值，併網點風力機組必須不間斷運行，併網點電網電壓線幅值小於風力機組低壓穿越標準曲線的電網電壓幅值，允許風力機組從電網切出。
如圖6、圖7示出了在電網對稱跌落時，三相電網線電壓瞬時值、幅值跌落度和不平衡度曲線。
權利要求
1.一種判斷電網電壓跌落嚴重程度的方法，其特徵在於，包括如下步驟
S1、檢測三相電網線電壓瞬時值並計算出三相電網線電壓有效值U；
S2、根據三相電網線電壓有效值U和電網線電壓額定有效值Urated計算出各項線電壓的幅值跌落程度η跌落度，根據計算出的三相電網AB線電壓有效值Uab、BC線電壓有效值Ubc和CA線電壓有效值Uca計算三相電網電壓的不平衡度ε不平衡度；
S3、根據三相電網電壓的不平衡度ε不平衡度，參照風力機組低壓穿越標準曲線，擬合三相電網電壓不平衡度曲線；
S4、當併網點電網線電壓幅值大於等於所述風力機組低壓穿越標準曲線的電網電壓幅值，同時併網點電網線電壓不平衡度小於等於所述三相電網電壓不平衡度曲線的三相電網電壓不平衡度時，併網點風力機組必須不間斷運行；當併網點電網線電壓幅值小於所述風力機組低壓穿越標準曲線的電網電壓幅值或併網點電網電壓不平衡度大於所述三相電網電壓不平衡度曲線的三相電網電壓不平衡度時，允許風力機組從電網切出。
2.如權利要求1所述的判斷電網電壓跌落嚴重程度的方法，其特徵在於，當三相電網電壓不平衡度為零時，併網點電網線電壓幅值大於等於所述風力機組低壓穿越標準曲線的電網電壓幅值，併網點風力機組必須不間斷運行，併網點電網電壓線幅值小於所述風力機組低壓穿越標準曲線的電網電壓幅值，允許風力機組從電網切出。
全文摘要
一種判斷電網電壓跌落嚴重程度的方法，包括檢測電網線電壓瞬時值計算電網線電壓有效值，根據電網線電壓有效值和電網線電壓額定有效值，計算各項線電壓的幅值跌落程度和電網電壓的不平衡度，根據電網電壓的不平衡度，參照風力機組低壓穿越標準曲線A擬合電網電壓不平衡度曲線，當電網線電壓幅值大於等於曲線A的電網電壓幅值，及電網線電壓不平衡度小於等於電網電壓不平衡度曲線B的電網電壓不平衡度時，風力機組須不間斷運行；當電網線電壓幅值小於曲線A的電網電壓幅值或電網電壓不平衡度大於曲線B的電網電壓不平衡度時，允許風力機組從電網切出。本發明避開判斷電網電壓跌落形式的難題，可實現風力機組滿足電網故障穿越能力標準的自動控制。
文檔編號H02J3/38GK101789604SQ20101012166
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月10日 優先權日2010年3月10日
發明者王志華, 盛小軍 申請人:深圳市禾望電氣有限公司