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发布时间：2023-10-06 19:38:55   来源：文档文库   
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2018年5月第21卷第5期May.2018,Vol.21,No.5POWERSYSTEMSANDBIGDATA电力大数据发电研究PowerGenerationSVG在风力发电系统中的应用史家洋(粤电集团贵州有限公司，贵州贵阳550081摘要：风电技术的巨大进步，使得风电的开放和利用占据了新能源的主导地位，但由于风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的，导致产生出线并网功率因数不合格、电压偏差、电压波动和闪变等问题，给配电系统的电压无功带来了很大的影响。考虑双馈风力发电机自身的无功输出特点，对于大容量风电场接入系统时还存在稳定性问题；同时系统电压的波动也会对风机的正常运行造成影响。上述问题都可以通过合理的配置无功补偿得到改善。本文以解决风电场合理配置无功补偿为目的，详细介绍了SVG的基本原理、控制方法、优缺点，研究了SVG在其电压无功控制时的应用，通过电流直接控制和电流间接控制两种方法，详细探讨了SVG并网时的关键技术点，同时结合具体工程实践介绍了SVG在风电场升压站的工程注意事项以及应用SVG之后电网电能质量的改善情况。实现了电网电压稳定性的要求，改善电压质量，提高供电设备的功率因数，减少输电线路无功消耗。关键词％SVG;风力发电；无功补偿；电能质量文章编号:2096-4633(201805-0047-05中图分类号:TM614文献标志码：B变化，通过控制器控制6控随着现代工业技术的发展，电力系统中非线性负荷大量，无的负面效明显，无问题对电力系统和电力用户都十分重要。无电源是保证电力系统电能质量、降低网以行所的部分。，无电问题，对提高电能质量、降低网损、节能有着极为重要的意义。的无绝大是定容量的电容器组，只有少量同步调相机和无器，可调的无功容量，能快速响的无功调节设备就更少。而SVG技术日趋成熟，电网无变化，在电力系统无方面正发挥着越来越重要的作用[1]。电网无器件构成的逆变器向系统输入感容无。一电逆变器，只过交流出接的无源，而电力网。另外，极桥式流器交流系统吸量有，对电流侧电容充电，以保持电压稳定。电抗器L用来抑制SVG产生的谐波分量，而变压器则使SVG满足与电力网并联的电压要求[4]。1SVG的基本原理SVG的基本原理就是将自桥式过电抗器或者直接并联到电网-，调桥式电流出电压的幅值和相位，或者接控制其交流侧以使电路吸收或者发出要求的无功电流，无的目的[2_3]。SVG电路有电桥式和电流型桥式2种类型，典型的电桥式基本组成电路如图1所，路由6个全控型开关器件（T1〜T6、二极管桥式整流器及电容C储能元件组成，SVG电路交流侧经电抗器Y变压器TM与电力网相连作为其输出端，根据Fig.1BasiccomponentsofSVG.SVG单相等效电路Fig.2SVGsingle-phaseequivalentcircuit.图1的等效电路如图2所示。SVG等效为一个电压源1@，其等效电阻为3D;A为变压器和电抗器的等效电值。由2，SVG向电力网注入的无•47•图2
电力大数据第21卷功功率Q为：n=；"3sin2*($$电压源看待，通过交流器输出电的相位和幅值进行控制，来接控制SVG的交流侧电流，具体有两种方选择[12]。近年来，由控制理论的发展，出了较新的控制方法，如:智能控制、神经网络控制和专家控制等，以后这些控制方法讲在SVG控制中产生巨大的作用。式中，1D为系统电压，3D为逆变器等效电阻，*为SVG输出电压1与1D的夹角[6]。由式⑴注入电网的无，通过调节*的大小，可以控制SVG。表1_的是SVG运行模式。表1S+G运行模式Tab.1SVGoperatingmode行模式形和相位图说明当T=仏时丄行模式=0,SVG不进行。(aUi=UsT<T时，iL为滞后的电流，感性运行模式SVG等效为(aUi=Us感，SVG调吸收的电无功。T>us时，i为超前的电流，容性运行模式SVG等效为(aUi=Us容，无SV。G调发出的电2SVG控制方法SVG的电流控制包括无功补偿电流和有功电流的控制。无电流控制产生所需的无功电流，有电流控制有。SVG的控制器由控制器和外环控制器两部分组，外控制器主要通过一定的方法产生补偿电流的参考值，控制器的基本任务是产生一个同步的号，从而在装置的实际输出电流和参考电流之立一种的关系。电流参考调节SVG产生所电流的具体控制方法上，以分为间接控制和直接控制两大类[7^°]。电流直接控制:电流直接控制是使的PWM策略对系统的瞬时无功电流进行处理PWM脉冲信号，然后使PWM脉冲信号去变流器中可控电力电子器件的门极，从而控制变流器的输出电流瞬时值与系统的瞬时无功电流在允许的偏差范围内[11]。电流间接控制：电流间接控制是将SVG当交流•48*3SVG的特点(1$SVG.能元件的容量要求不高，使SVG的体积减少、降低；(2$SVG具有快的响应速度，因此能快速系统无功的变化，从而制电压闪变，提高供电电量。(3$SVG的直流蓄电池等储能元件后，仅可以调节系统的无，以调节系统的有。(4行范围大:当电网电压下降，SVG可以调整其变流器交流侧电压的幅值和相位，以使其所能提供的最大无功电流维持不变，而SVC系统，由于其所能提供的最大电流分别受其并联电抗器和并联电容器的抗特性限制，因而随着电压的降低而减小。，SVG的运行范围比SVC大，SVC的运行范围下收的三角形区域，而SVG的运行范围是上下等宽的近似矩形的区域，这是SVG优越于SVC的一大特点。(5谐波量小:在多种型式的SVC装置中，SVC本产生一定量的谐波，如TCR型的5、7特谐波量比较大，占基波值的5]〜8%;其它型式如SR，TCT等也产生3、5、7、11等次的高次谐波，这给SVC系统的滤波器设计带来许多困难，而在SVG中以采桥式交流电路的多重化技术、多电平技术或PWM技术来进行处理，以消除次数较低的谐波，并使较高次数如7、11等次谐波减小到可以接受的程度[13—15]。4实际工程应用4.1工程概况以际风电工程为例SVG的。该风电程规模为50MW，共安装30风电机组，风电机组由机端变压器35kV，经4条集电接入站35kV配电，150MVA(110/35kV双绕组变压器;从风电场新建1回110kV出线以变压器〜线路组型式送出。本工
第5期史家洋%SVG在风力发电系统中的应用程安装1套35kV动态无15Mvar，设置一套15Mvar并联SVG和FC分别由一台断路器供电。，SVG容量为（FC，(22QF条件为JF。1QF：的辅助接点串在2QF开关的回中，1JF开关的辅助点并接在2JF开关的跳回中。4.4.3接口关系(1SVG控制柜给1JF开关一对无开接点（允，接点容量5A、110V;(2SVG控制柜给1JF:—对无源闭接点4.2SVG装置构成本工程的SVG高无功补偿器主要由控制柜、柜和充电柜组成：(1$SVG控制柜由控制机、控制系统硬件和电源系统组成，用来控制SVG预期控制目、监控系统运行、与上位机进行通讯等，其稳定可靠工作保证了系统的、可靠运行；(2柜主要由元组成，是SVG的主体，元板接收主控单元发来的控制信号，经过生成触发脉冲控制IGBT的与，产生预期的电流，元板有直流侧电、故障以讯功能等；(3$充电柜是SVG用来给系统充电制谐波的，充电电阻用来限制SVG初始电流，充电后，合上充电柜接触器即可，三相电抗器串联在链式SVG输出侧，用来抑制SVG谐波。SVG系统接线如图3所示。Fig.3WiringoftileSVGsystem.4*继电保护配置SVG间隔配置速断、过流保护、变压器电流差动保护、非电量保护；FC配置速断、过流、分、过电压、低电压保护。通过与FC的配合使用，使基于SVG的综系统成本低、性能。4.4工程注意事项4.4.1操作顺序(1顺：先合SVG控制柜、然后合1QF断路器、最后2JF断路器；(2分闸顺序:先分2JF断路器、再分1JF器、后分SVG控制柜。4.4.2相互联锁关系(11QF：条件为SVG控制柜作正常。SVG控制柜中一个（无源点）点串接于1JF的合闸回路中。SVG控制柜中一个（无源点）点接在1JF的跳闸回路中；(，接点容量5A、110V;(3SVG控制柜给1JF:—对无源开接点(综故障），接点容量5A、110V;(41QF、2QF、1QS、1QF接地刀分别给SV制柜一对辅助开接点（指）；(51QF、2QF电流回路分别送至SVG控制作为电流显示；(6在变压器网门联离上各配备一个交流220V的电，防止误操作；4.5补偿效果过投人SVG，风电站输出的.因数保持在0.99~1.01的范围以内，极大的改善了电网的电能质量，图4是使SVG前、后风电场110kV出电流电。Fig.4Comparisonofvoltageandcurrentbeforeandaftercompensation.通过图4的对比可以看出，在风电场使用SVG，电网电能质量得到了明显的改善。5结束语SVG具有响应速度快，吸收无功连续，产生的高谐波量小、分布少，而以分相调节，与噪音小等优点[16^17]。过在某风电场的具体，显示了SVG在风电场中改善电能质量方面的作用、在电网无方面的优势。另外，随着更快、更大的半导体器件的研发，SVG的发展与景必将是广阔的，对电网电能质量的持续改进也将发挥越•49•断路
电力大数据第21卷来越显著的作用，SVG未来的前景十分广阔。voltagestabilityandreactivepowercompensation[J].JiangsuElectricalApparatus，2008(04:18-21.[10]雷亚洲.与风电并网相关的研究课题[J]•电力系统自动化，参考文献：2003,27(08:84-89.[1]肖建伦.SVG++动态无功综合补偿装置在配电变电站中的T,EIYaliou.StudiesonWindFarmIntegrationintoPo^verSystem[J].应用•贵州电力技术，2016，19(08:24-27.AutomationofElectricPowerSystems，2003,27(08:84-89.XIAOJianlun.ApplicationofSVG++dynamicreactivepower[11]项真，江文，解，等•风电并网系统稳态运行的研究[J]华东compensationdevicesinthedistributionsubstation[J].Guizhou电力，2007,35(03:35-40.ElectricPowerTechnology，2016，19(08；24-27.XIANGZheng，JliVNGWeng，XIEDa，etal.Researchonstable[2]叶林，赵永宁.基于空间相关性的风电功率预测研究综述operationofgrid-connectedwindfarms[J]•EastChinaElectric[I]2014,38(14:126-135.‘电力系统自动化，YELin，ZHAOYongning.Areviewonwindpowerpredictionbasedonspatialcorrelationapproach[J].AutomationofElectricPowerSystems，2014,38(14%126-135[3]刘肇熙.我国风电并网相关技术研究概述[J].企业技术开发，2010,29(17%34-35.LIUZhaoxi.SummaryontheresearchesofwindpowerintegrationinChina[J].TechnologicalDevelopmentofEnterprise，2010,29(17%34-35.[4].APARICIO，ZCHEN，HBELTRAN，etal•电压暂降过程中的双馈风力发电机无功功率调节能力[J]•电力科学与技术学报，2008,23(03%25-33.N.APARICIO，ZCHEN，H.BELTRAN，etal.Reactivepowerregulationcapabilityofdoubly-fedwindpowergeneratorsduringvoltagedips[J].JournalofElectricPowerScienceandTechnology，2008,23(03%25-33.[5]薛尚青，蔡金锭.风电场不同控制策略对电网电压稳定影响的分析[J]•电力科学与技术学报，2011，26(03:57-62.XUEShangqing，CAIJingding.Impactsofwindfarmswithdifferentcontrolstrategiesonpowergridsvoltagestability[J].JournalofElectricPowerScienceandTechnology，2011，26(03%57-62.[6]李凤祥，赵不贿.谐波抑制和无功功率补偿技术的研究与应用[J]•电气自动化，2002,24(01:44-46•LIFengXang，ZHAOBuhui.Studyandapplicationofharmonicsuppressionandreactivepowercompensation[J].ElectricalAutomation，2002,24(01：44-46.[7]李伟，吴凤江，段建东，等.储能型功率补偿系统的无功功与动态有功功率解耦控制[J].高电压技术，2015，41(07:2165-2172.LIWei，WUFengiang，DUANJiandong，etal.Decouplecontrolstrategyofdynamicactivepowerandreactivepowerforstorageenergy-typepowercompensationsystem[J].HighVoltageEngneering，2015，41(07:2165-2172.[8]陈立新•电力系统无功功率补偿的探讨[J]•电力学报，2005,20(04：385-386.CHENLixing.Probeintono-Workpowercompensationcapacityinelectricitysystem[J].JournalofElectricPower，2005,20(04:385-386.[9]翁利民，张莉，靳建峰.电网电压稳定与无功功率补偿的研究[J]江苏电器，2008(04:18-21.WENGLiming，ZHANGLi，JINJianfeng.Studyonpowernetwork*50*Power，2007,35(03:35-40.[12]张国新•风力发电并网技术及电能质量控制策略[J]•电力自动化设备，2009,29(06:130-133.ZHANGGuoxing.Parallel-intechnologyofwindpowerandpowerqualitycontrolstrategy[J].ElectricPowerAutomationEquipment，2009,29(06:130-133.[13]戴慧珠，迟永宁•国内外风电并网标准比较研究[J]中国电力，2012,45(10:1-6，11.DAIHuizhu，CHIYongling.Comparisonstudyongridcodesforconnectingwindfarmintopowerrystem[J].ElectricPower，2012，45(10:1-6，11.[14]刘开俊•风电并网对电网的影响分析及解决方案，2012,45(10:7-10,16.LIUKaijun.Impactsandsolutionsofwindpowerintegrationongrids[J].ElectricPower，2012，45(10:7-10，16.[15]乐丰，王增平•风电并网对电力系统的[J]江苏电机工程，2011，30(02:81-84.ZHANGLefing，WANGZhengping.Influencesofwindpowerintegrationonpowersystem[J].JiangsuElectricalEngineering，2011，30(02:81-84.[16]王波，辛东昊，王乐媛，等.基于恒功率因数控制的风电场无功控制策略优化方法[J].内蒙古电力技术，2017,35(02:97-100.WANGBo，XINDonghao，WANGYueyuan，etal.Optimizationmethodofreactivepowercontrolstrategybasedonconstantpowerfactorcontrolinwindfarm[J].InnerMongoliaElectricPower，2017,35(02:97-100.[17]范强，文贤馗，林呈辉，等.大数据技术在风电领域应用研究[J]•电力大数据2017，20(09:55-58.FanQiang，WenXiankui，LINChenghui，etal.Applicationandresearchofbigdatatechnologyinwindpowerfield[J].PowerSystemsandBigData，2017，20(09:55-58.收稿日期:2018-02-11^:史家洋（1987，男，本科，工程师，主要从事新能源建设、及风力发电并网技术研究。(本文责任编辑：王燕）率
第5期史家洋:SVG在风力发电系统中的应用ApplicationofSVGinwindpowersystemsSHIJiayang(GuangdongPowerGroupGuizliouCo.,Ltd.,Guiyang550081Guizliou,ChinaAbstract%Witlithegreatprogressofwindpowertechnology,theopenandutilizationofwindpowerenergyindustry.Theundulantoutputpowerofwindturbinesbecauseoftheuncertaintyofwindthewindturbineleadstoproblemssuchasunqualifiedofgridpowerfactor,voltagedeviation,voltagefluctuationandflicker,Whichbringsgreatimpactonvoltagereactivepowerofdistributionsystem.Consideringthecharacteristicsofreactivepoweroutputofdoubly-fedwindturbine,stabilityproblemsexistintheaccesssystemoflarge-capacitywindfarms,affectthenormaloperationofthefan.Theproblemsabovecanbeimprovedbyreasonableallocatisolverationalallocationofreactivepowercompensationofwindfarm,thebasicprinciple,controlmethod,themeritsanddemeritsofSVGwasdetailedintroducedinthispaper,theapplicationofSVGinitsvoltagereactivepowercontrolwasstudied.Thoughthemethodsofdirectandindirectlycurrentcontrol,thekeytechnologyofSVGgrid-connectedoperationwasdiscussedindetail,combinedwithspecificengineeringpractice,theconsiderationsofSVGinwindboosterstation,andtherealizedstabilityofgridvoltage,improvedvoltagequalityandpowerfactorofpowersupplyunit,reducedreactivetransmissionline.Keywords%SVG；windpower；reactivepowercompensation；powerquality•51*

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/919e4e0ba617866fb84ae45c3b3567ec112ddc60.html

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