一种风电机保护系统技术方案

一种风电机保护系统，包括：消弧泻放电路，与风电机的变流器相连；分流装置，与所述消弧泻放电路并联；传感器，设置在风电机转子侧，与所述变流器相连，用于对风电机进行采样；信号调理电路，用于对所述传感器采样的信号进行调理，调理后的信号发送硬件触发电路和系统控制器；所述硬件触发电路，接收所述信号整理电路调理后的信号，将调理后的信号与预定的上限、下限基准值进行比较，根据比较结果直接控制所述分流装置；所述系统控制器，接收所述信号整理电路调理后的信号，当调整后的信号超过预定的阈值时，发送触发信号控制消弧泄放电路泄放故障电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及分布式风电领域，尤其涉及一种具有低电压穿越功能的风电机保护系 统。
技术介绍
双馈式变速恒频风电机组已经在国内外风电领域得到广泛应用，其发电设备为双 馈感应发电机，当出现电网故障时，以前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，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(LowVoltage Ride-through)能力。目前MW级商用双馈风电机组主要采用“有源Crowbar”技术实现低电压穿越。电 网故障发生，首先系统控制器通过采样电路对系统状态采样，检测到故障发生，再对检测得 到的信号进行处理之后，发出Crowbar装置的动作信号，Crowbar功率电路动作，通过旁路 电阻将转子侧短接，释放故障期间的能量，衰减转子的故障电流，保护双馈风电机组中的励 磁变流器。电网故障恢复后，系统控制器发出信号，切除Crowbar装置，励磁变流器恢复正 常工作，从而实现低电压穿越功能。现有的“有源CrowbaH消弧泻放电路)”技术还存在以下不足①系统控制器 采样和处理故障信号，发出动作信号均需要时间，从而导致Crowbar功率电路部分的动作 延时，不能及时动作②Crowbar功率电路部分的切除会出现系统的暂时震荡和冲击，存在 Crowbar再次被触发的可能，Crowbar装置的反复触发会导致整个系统崩溃。因此，如何提供一种风电机保护系统，克服上述现有技术的不足，是本领域技术人 员需要解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种具有低电压穿越功能的风电机保护系统，保护风电 机的安全运行，缩短故障反应时间，实现故障电流分流。为解决上述问题，本专利技术提供的技术方案如下本专利技术提供一种风电机保护系统，所述系统包括消弧泻放电路，与风电机的变流器相连；分流装置，与所述消弧泻放电路并联； 传感器，设置在风电机转子侧，与所述变流器相连，用于对风电机进 行采样； 信号调理电路，用于对所述传感器采样的信号进行调理，调理后的信号发送硬件 触发电路和系统控制器；所述硬件触发电路，接收所述信号整理电路调理后的信号，将调理后的信号与预 定的上限、下限基准值进行比较，根据比较结果直接控制所述分流装置；所述系统控制器，接收所述信号整理电路调理后的信号，当调整后的信号超过预定的阈值时，发送触发信号控制消弧泻放电路泻放故障电流。优选地，所述上限基准值小于所述阈值。优选地，所述上限、下限基准值之间的差值小于所述阈值的20%。优选地，所述消弧泻放电路包括三相不控整流桥，以及与所述三相不控整流桥并 联的泻放电路；所述泻放电路包括相互串联的第一开关器件和第一吸收电阻。优选地，所述第一开关器件为全控半导体器件或半控半导体器件或继电器。优选地，所述分流装置为全控半导体器件串联吸收电阻的结构；或，电力电子降压 电路；或，板桥电路。优选地，所述分流装置包括相互串联的第五开关器件和第五吸收电阻。优选地，所述分流装置包括相互串联的第二开关器件、第一电感以及第二吸收电 阻；在所述第二吸收电阻两端并联第一电容；在所述第一电感和所述第二吸收电阻的两端并联二极管。优选地，所述分流装置包括相互串联的第三开关器件、第二电感以及第三吸收电 阻；在所述第三吸收电阻两端并联第二电容；在所述第二电感和所述第三吸收电阻的 两端并联第四开关器件。优选地，所述第三开关器件由所述硬件触发电路直接控制；所述第四开关器件根 据所述硬件触发电路发送的信号取反后结果执行相应动作。优选地，所述硬件触发电路包括逻辑比较单元、驱动脉冲发生单元、隔离与信号放 大单元。逻辑比较单元，用于将调理后的信号与预定的上限、下限基准值进行比较；当调理后的信号高于所述上限基准值，控制所述驱动脉冲发生单元产生触发驱动 脉冲，通过所述隔离与信号放大单元处理后，触发所述分流装置；当调理后的信号低于下限基准值，控制所述驱动脉冲发生单元产生关断驱动脉 冲，通过所述隔离与信号放大单元处理后，关断所述分流装置。通过上述方案的描述，可以看到本专利技术具备以下优点由于本专利技术实施例所述风电机保护系统，由于增加了与消弧泻放电路并联的分流 装置；该分流装置可以与消弧泻放电路相配合，保护发电机和励磁变流器的安全运行；硬 件触发电路直接控制所述分流装置，缩短故障反应时间，分流装置对故障电流进行分流。系 统控制器在信号调理电路调理后的信号大于预定的阈值时，发送触发信号控制消弧泻放电 路泻放故障电流，消除了消弧泻放电路反复触发的可能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例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。下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实 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为本专利技术实施例所述风电机保护系统连接框图；图2为本专利技术实施例所述泻放电路电路图；图3为本专利技术所述分流装置第一实施例电路图；图4为本专利技术所述分流装置第二实施例电路图；图5为本专利技术所述分流装置第三实施例电路图；图6为现有技术中没有设置Crowbar电路和分流装置模式对应的故 障电流分布 图；图7为仅使用Crowbar电路模式对应的衰减故障电流分布图；图8为仅使用分流装置模式的衰减故障电流示意图；图9为本专利技术实施例所述分流装置的硬件工作驱动逻辑图。具体实施例方式本专利技术提供一种具有低电压穿越功能的风电机保护系统，保护风电机的安全运 行，缩短故障反应时间，实现故障电流分流。参见图1，该图为本专利技术实施例所述风电机保护系统连接框图。本专利技术实施例所述风电机保护系统，包括消弧泻放电路1、分流装置2、传感器6、 信号调理电路7、硬件触发电路3，以及系统控制器4。消弧泻放电路1，与风电机的变流器5相连。变流器5为励磁变流器。消弧泻放电路1具体可以包括三相不控整流桥12，以及与所述三相不控整流桥12 并联的泻放电路11。三相不控整流桥12为三相不控二极管整流桥。分流装置2，与所述消弧泻放电路1并联。传感器6，设置在风电机转子8 一侧，与所述变流器5相连，用于对风电机进行采 样。传感器6对故障状态进行采样。信号调理电路7，用于对所述传感器6采样的信号进行调理，调理后的信号发送硬 件触发电路3和系统控制器4。所述硬件触发电路3，接收所述信号整理电路7调理后的信号，将调理后的信号与 预定的上限、下限基准值进行比较，根据比较结果直接控制所述分流装置2。硬件触发电路3上限、下限基准值可以通过实际调试中不断调整，当性能达到最 优时获得。所述硬件触发电路3具体可以包括逻辑比较单元、驱动脉冲发生单元、隔离与信 号放大单元。逻辑比较单元，用于将调理后的信号与预定的上限、下限基准值进行比较。当调理后的信号高于所述上限基准值，控制所述驱动脉冲发生单元产生触发驱动 脉冲，通过所述隔离与信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电机保护系统，其特征在于，所述系统包括：消弧泻放电路（１），与风电机的变流器（５）相连；分流装置（２），与所述消弧泻放电路（１）并联；传感器（６），设置在风电机转子（８）侧，与所述变流器（５）相连，用于对风电机进行采样；信号调理电路（７），用于对所述传感器（６）采样的信号进行调理，调理后的信号发送至硬件触发电路（３）和系统控制器（４）；所述硬件触发电路（３），接收所述信号调理电路（７）调理后的信号，将调理后的信号与预定的上限、下限基准值进行比较，根据比较结果直接控制所述分流装置（２）；所述系统控制器（４），接收所述信号调理电路（７）调理后的信号，当接收信号超过预定的阈值时，发送触发信号控制所述消弧泻放电路（１）泻放故障电流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾赣生，任晓峰，赵凤俭，廖文建，
申请(专利权)人：三一电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]