一种直驱风机的故障穿越实现方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种直驱风机的故障穿越实现方法及系统，其中，直驱风机与并网变换器直流侧通过直流母线相连，并网变换器网侧与电网系统相连，所述方法包括：检测并网变换器网侧的并网点电压；判断并网点电压是否在预设电网电压限值区间内；若并网点电压不在预设电网电压限值区间内，则计算并网变换器直流侧的直流母线电压大小；根据并网变换器直流侧的直流母线电压与预设直流母线电压限值的关系，使用并联于直流母线的飞轮储能变换器从直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过直流母线向并网变换器网侧的电网系统释放电能。本发明专利技术的技术方案能够平衡直流母线电压，提高直驱风机的故障穿越能力，并提高电网系统运行的安全性和稳定性。

Method and system for realizing the fault a direct drive wind machine

The embodiment of the invention discloses a fault direct wind through the implementation method and system, wherein the PMSG and DC bus is connected through the DC bus, grid side converter and grid connected network system, the method includes: detecting the grid converter network side point voltage; judge and outlets if the voltage at the preset voltage limit interval; if not in the default point voltage voltage limit range, DC bus voltage magnitude calculation grid converter DC side; according to the grid converter DC side of the DC bus voltage and the preset DC bus voltage limits, using parallel to the flywheel DC bus converter can absorb power system direct wind power release or through the DC bus to the grid converter network side from DC power release. The technical proposal of the invention can balance the DC bus voltage, improve the fault of PMSG crossing capability and improve power system security and stability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源发电
，特别是涉及一种直驱风机的故障穿越实现方法及系统。
技术介绍
与传统的化石能源的增速相比，新能源(如风能、光能等可再生能源)在过去几年的增长率均超过30％，是增长最快的能源领域之一。由于新兴国家对能源需求的不断增长以及欧美等国对环境问题的持续关注，使得新能源在未来能源问题上的重要性日益增长。风能和光能作为可再生新能源，由于其具备来源广、储量大以及无污染等优点正日益受到人们的关注。相关技术中，在风能的使用上，一般通过直驱风机采集风能，以获取较大容量的风能。具体地，将直驱风机通过并网变换器并入常规的电网系统，与电力网系统实现高效、灵活的互联。其中，并网变换器正如同步电机在传统电力系统中所扮演的中心角色一样，使得直驱风机与光伏系统的电能有效地接入到电网系统中。但是，并网变换器网侧的电网系统故障会导致并网变换器并网点电压跌落或抬升，如果不具备故障穿越能力，并网变换器在直驱风机一侧电压(即直流侧电压)也会变化，直驱风机检测到直流侧电压变化后，考虑自身安全原因，一般都会与电网系统自动解列；直驱风机与电网系统解列，往往会恶化电网稳定性，甚至会加剧电网故障导致电网系统崩溃。例如：2011年甘肃的某风电场在低电压故障后，由于电网内无功补偿装置不具备自投切功能，造成局部电网无功功率过高，进而电压抬高过剩，使得部分直驱风机因高电压保护动作与电网自动解列，由于该直驱风机无法不脱离电网继续运行，即不能够实现故障穿越，导致第二批直驱风机脱网，数量甚至超过了低电压脱网的直驱风机的数量，对电网安全造成较大的影响。综上所述，如何提高直驱风机的故障穿越能力成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例中提供了一种直驱风机的故障穿越实现方法及系统，以解决现有技术中的直驱风机故障穿越能力不强，电网安全性低下问题。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例公开了如下技术方案：根据本专利技术的第一方面，提出了一种直驱风机的故障穿越实现方法，所述直驱风机与并网变换器直流侧通过直流母线相连，所述并网变换器网侧与电网系统相连，包括：检测并网变换器网侧的并网点电压；判断所述并网点电压是否在预设电网电压限值区间内；若所述并网点电压不在所述预设电网电压限值区间内，则计算所述并网变换器直流侧的直流母线电压大小；根据所述并网变换器直流侧的直流母线电压与预设直流母线电压限值的关系，使用并联于所述直流母线的飞轮储能变换器从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过所述直流母线向并网变换器网侧的电网系统释放电能。优选地，所述根据所述并网变换器直流侧的直流母线电压与预设直流母线电压限值的关系，使用并联于所述直流母线的飞轮储能变换器从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过所述直流母线向并网变换器网侧的电网系统释放电能，具体包括：若所述并网变换器直流侧的直流母线电压大于或等于第一预设直流电压限值，则使用所述飞轮储能变换器从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能；若所述并网变换器直流侧的直流母线电压小于或等于第二预设直流电压限值，则所述飞轮储能变换器通过所述直流母线向所述并网变换器网侧的电网系统释放电能；其中，所述第一预设直流电压限值大于所述第二预设直流电压限值。优选地，所述直驱风机的故障穿越实现方法，还包括：根据所述直流母线电压与额定直流母线电压之间电压差，计算有功电流补偿量；根据所述有功电流补偿量与电能差量的对应关系，计算所述飞轮储能变换器吸收或释放的电能；所述飞轮储能变换器从所述直流母线吸收所述直驱风机释放的电能或通过所述直流母线向所述并网变换器网侧的电网系统释放电能。优选地，所述直驱风机的故障穿越实现方法，还包括：若所述并网点电压不在所述预设电网电压限值区间内，则所述并网变换器向所述电网系统输出无功电流，以平衡电网系统电压；所述并网变换器向所述电网系统输出无功电流的方法包括：判断所述并网点电压是否大于或等于最高无功输出判定电压；若是，则所述并网变换器向所述电网系统输出感性无功电流；以降低所述并网点电压；判断所述并网点电压是否小于或等于最低无功输出判定电压；若是，则所述并网变换器向所述电网系统输出容性无功电流，以提高所述并网点电压。优选地，所述直驱风机的故障穿越实现方法，还包括：若所述并网点电压未超出所述预设电压限值区间，则判断所述直流母线电压与额定直流母线电压的大小；若所述直流母线电压大于所述额定直流母线电压，则根据所述直流母线电压与所述额定直流母线电压之间的第一电压差量，计算消耗有功电流量；根据所述消耗有功电流量计算消耗有功功率量，所述并网变换器根据所述消耗有功功率量消耗所述直驱风机释放的电能；或者若所述直流母线电压小于所述额定直流母线电压，则根据所述直流母线电压与所述额定直流母线电压之间的第二电压差量，计算释放有功电流量；根据所述释放有功电流量计算释放有功功率量，所述并网变换器根据所述释放有功功率量向所述电网系统释放电能。根据本专利技术的第二方面，还提出了一种直驱风机的故障穿越实现系统，包括：依次电连接的直驱风机、并网变换器和电网系统；其中，所述直驱风机与所述并网变换器通过直流母线相连，所述直流母线之间并联有直流母线电容；所述故障穿越实现系统还包括：连接于所述并网变换器与所述电网系统之间线路的网侧电压检测器，用于检测所述并网变换器网侧的并网点电压；与所述网侧电压检测器电连接的直流母线电压比较器，用于比较并网变换器直流侧的直流母线电压与预设直流母线电压限值的大小；并联于所述直流母线的飞轮储能变换器，所述飞轮储能变换器还与所述直流母线电压比较器电连接，用于从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过所述直流母线向所述并网变换器网侧的电网系统释放电能。优选地，所述直驱风机的故障穿越实现系统，还包括：第一直流母线电压判别器，用于判断所述并网变换器直流侧的直流母线电压的大小；所述飞轮储能变换器还与所述第一直流母线电压判别器电连接，用于若所述第一直流母线电压判别器判定所述并网变换器直流侧的直流母线电压大于或等于第一预设直流电压限值，从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能；所述飞轮储能变换器，还用于若所述第一直流母线电压判别器判定所述并网变换器直流侧的直流母线电压小于或等于第二预设直流电压限值，则通过所述直流母线向所述并网变换器网侧的电网系统释放电能；其中，所述第一预设直流电压限值大于所述第二预设直流电压限值。优选地，所述直驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直驱风机的故障穿越实现方法，其特征在于，所述直驱风机与并网变换器直流侧通过直流母线相连，所述并网变换器网侧与电网系统相连，包括：检测并网变换器网侧的并网点电压；判断所述并网点电压是否在预设电网电压限值区间内；若所述并网点电压不在所述预设电网电压限值区间内，则计算所述并网变换器直流侧的直流母线电压大小；根据所述并网变换器直流侧的直流母线电压与预设直流母线电压限值的关系，使用并联于所述直流母线的飞轮储能变换器从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过所述直流母线向并网变换器网侧的电网系统释放电能。

【技术特征摘要】
1.一种直驱风机的故障穿越实现方法，其特征在于，所述直驱风机与并网变换器直
流侧通过直流母线相连，所述并网变换器网侧与电网系统相连，包括：
检测并网变换器网侧的并网点电压；
判断所述并网点电压是否在预设电网电压限值区间内；
若所述并网点电压不在所述预设电网电压限值区间内，则计算所述并网变换器直流
侧的直流母线电压大小；
根据所述并网变换器直流侧的直流母线电压与预设直流母线电压限值的关系，使用
并联于所述直流母线的飞轮储能变换器从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过
所述直流母线向并网变换器网侧的电网系统释放电能。
2.根据权利要求1所述的直驱风机的故障穿越实现方法，其特征在于，所述根据所
述并网变换器直流侧的直流母线电压与预设直流母线电压限值的关系，使用并联于所述
直流母线的飞轮储能变换器从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能或通过所述直流母
线向并网变换器网侧的电网系统释放电能，具体包括：
若所述并网变换器直流侧的直流母线电压大于或等于第一预设直流电压限值，则使
用所述飞轮储能变换器从所述直流母线吸收直驱风机释放的电能；
若所述并网变换器直流侧的直流母线电压小于或等于第二预设直流电压限值，则所
述飞轮储能变换器通过所述直流母线向所述并网变换器网侧的电网系统释放电能；其中，
所述第一预设直流电压限值大于所述第二预设直流电压限值。
3.根据权利要求2所述的直驱风机的故障穿越实现方法，其特征在于，还包括：
根据所述直流母线电压与额定直流母线电压之间电压差，计算有功电流补偿量；
根据所述有功电流补偿量与电能差量的对应关系，计算所述飞轮储能变换器吸收或
释放的电能；
所述飞轮储能变换器从所述直流母线吸收所述直驱风机释放的电能或通过所述直流
母线向所述并网变换器网侧的电网系统释放电能。
4.根据权利要求1所述的直驱风机的故障穿越实现方法，其特征在于，还包括：
若所述并网点电压不在所述预设电网电压限值区间内，则所述并网变换器向所述电
网系统输出无功电流，以平衡电网系统电压；所述并网变换器向所述电网系统输出无功
电流的方法包括：
判断所述并网点电压是否大于或等于最高无功输出判定电压；若是，则所述并网变
换器向所述电网系统输出感性无功电流；以降低所述并网点电压；
判断所述并网点电压是否小于或等于最低无功输出判定电压；若是，则所述并网变
换器向所述电网系统输出容性无功电流，以提高所述并网点电压。
5.根据权利要求1所述的直驱风机的故障穿越实现方法，其特征在于，还包括：
若所述并网点电压未超出所述预设电压限值区间，则判断所述直流母线电压与额定
直流母线电压的大小；
若所述直流母线电压大于所述额定直流母线电压，则根据所述直流母线电压与所述
额定直流母线电压之间的第一电压差量，计算消耗有功电流量；
根据所述消耗有功电流量计算消耗有功功率量，所述并网变换器根据所述消耗有功
功率量消耗所述直驱风机释放的电能；或者
若所述直流母线电压小于所述额定直流母线电压，则根据所述直流母线电压与所述
额定直流母线电压之间的第二电压差量，计算释放有功电流量；
根据所述释放有功电流量计算释放有功功率量，所述并网变换器根据所述释放有功
功率量向所述电网系统释放电能。
6.一种直驱风机的故障穿越实现系统，其特征在于，包括：依次电连接的直驱风机、
并网变换器和电网系统；其中，所述直驱风机与所述并网变换器通过直流母线相连，所
述直流母线之间并联有直流母线电容；所述故障穿越实现系统还包括：
连接于所述并网变换器与所述电网系统之间线路的网侧电压检测器，用于检测所述
并网变换器网侧的并网点电压；
与所述网侧电压检测器电连接的直流母线电压比较器，用于比较并网变换器直流侧
的直流母线电压与预设直流母线电压限值的大小；
并联于所述直流母线的飞轮储能变换器，所述飞轮储能变换器还与所述直流母线电
压比较器电连接，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭成，王海龙，李胜男，段锐敏，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53