一种风力发电机组主控系统模拟电网故障穿越装置的制作方法

本实用新型涉及风电领域，尤其是涉及一种风力发电机组主控系统模拟电网故障穿越装置。

背景技术：

随着风电在电网中所占比例的日益增长，风电在电力系统中的作用和地位在发生变化，风电与电网的相互影响也已变得不容忽略。尤其是在电网故障情况下，风电对电网的影响更不可忽视。

电网故障会导致风电场并网点电压的跌落或抬升，有时候也会引起风电场并网点频率的异常。电网故障会给风电机组等风电场电气设备带来一系列的暂态过程，如过流、低电压、过速等。过去，风电机组都不具备故障穿越能力，因此当发生电网故障时，风电机组因自身安全原因，一般都会自动与电网解列。目前，风电在电网中的比例已经达到较高的水平，若风电机组还不具备合格的电网故障抵御能力，一遇电网故障就自动解列则会增加局部电网故障的恢复难度，恶化电网稳定性，甚至会加剧故障并导致系统崩溃。

通过对各国标准的学习发现风机电网故障穿越能力包括以下三个概念，低电压穿越(Low Voltage Ride Through，LVRT)、高电压穿越(High Voltage Ride Through， HVRT)和频率穿越(Frequency Ride Through，FRT)。其中，FRT还未被正式命名，业内也没有更多的关注，相关研究和论述一般都围绕HVRT和LVRT性能。

目前大多数的模拟电网故障穿越的装置大多数都用的电阻等方式，这种方式结构较为简单，使用方便，但是电压的调整只能是固定的，不能自由抬升或降低，若需要对多种情况进行模拟，则需要多个模拟模块，模拟过程的局限性较大。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种风力发电机组主控系统模拟电网故障穿越装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种风力发电机组主控系统模拟电网故障穿越装置，包括：

电源适配器，输入端与风力发电塔基辅助电源的输出端连接；

还包括：

变频电路，输一端与风力发电塔基辅助电源的输出端连接，另一端与主控系统的输入端连接；

第一开关，设于风力发电塔基辅助电源和主控系统之间的线路上；

控制器，电源输入端与电源适配器的输出端连接，控制信号输出端分别与第一开关和变频电路连接，用于控制第一开关的通断和变频电路的输出。

所述变频电路包括三个分别对应于风力发电塔基辅助电源的三相输出端的变频模块，每个变频模块包括整流器和逆变器，且整流器的输入端与风力发电塔基辅助电源的输出端连接，输出端与逆变器的输入端连接，所述逆变器的输出端与主控系统的输入端连接。

所述变频电路与风力发电塔基辅助电源之间设有第二开关，该第二开关与控制器连接。

所述电源适配器与风力发电塔基辅助电源之间设有第三开关，该第三开关与控制器连接。

所述第一开关为继电器。

所述第二开关为继电器。

所述第三开关为继电器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1)采用变频电路取代传统的电阻电容组合电路，可以实现对于主控系统输入量实现不同的抬升或拉低量，使得模拟更加灵活。

2)基于第二开关和第三开关，装置可以始终安装于风力发电设备上，而不需要在模拟时在去连接，提高了模拟测试的效率，并且可以随时进行测试，提高了模拟测试的时间适应能力。

3)采用继电器作为开关，成本低廉，效果好。

4)采用整流器和逆变器组成变频模块，可以更方便地进行控制。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为测试部分的系统图；

图3为穿越模拟流程示意图；

其中：1、电源适配器，2、风力发电塔基辅助电源，3、主控系统，4、第一开关，5、控制器，6、整流器，7、逆变器，8、第二开关，9、第三开关。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

一种风力发电机组主控系统模拟电网故障穿越装置，如图1所示，包括：

电源适配器1，主要为一个整流器，输入端与风力发电塔基辅助电源2的输出端连接；

还包括：

变频电路，输一端与风力发电塔基辅助电源2的输出端连接，另一端与主控系统3的输入端连接；

第一开关4，设于风力发电塔基辅助电源2和主控系统3之间的线路上；

控制器5，电源输入端与电源适配器1的输出端连接，控制信号输出端分别与第一开关4和变频电路连接，用于控制第一开关4的通断和变频电路的输出。

采用变频电路取代传统的电阻电容组合电路，可以实现对于主控系统输入量实现不同的抬升或拉低量，使得模拟更加灵活。

变频电路包括三个分别对应于风力发电塔基辅助电源2的三相输出端的变频模块，每个变频模块包括整流器6和逆变器7，且整流器6的输入端与风力发电塔基辅助电源2的输出端连接，输出端与逆变器7的输入端连接，逆变器7的输出端与主控系统3的输入端连接。

通过整流器6和逆变器7对风力发电塔基辅助电源2的输出进行调节，即可改变主控系统3侧的输出，实现抬升或拉低电压值来模拟故障。

变频电路与风力发电塔基辅助电源2之间设有第二开关8，该第二开关8与控制器5连接。电源适配器1与风力发电塔基辅助电源2之间设有第三开关9，该第三开关9与控制器5连接。优选的，如图1所示，第一开关4、第二开关8和第三开关9均为继电器，K1、K2、K3分别为第一开关4、第二开关8和第三开关9。

基于第二开关和第三开关，装置可以始终安装于风力发电设备上，而不需要在模拟时在去连接，提高了模拟测试的效率，并且可以随时进行测试，提高了模拟测试的时间适应能力。

本申请可以安装于风力发电设备上，平时K2断开，K1闭合，正常工作，当需要模拟测试时，控制K1断开，K2闭合，即可进行测试，非常方便，可以随时进行测试，并不需要进行装置的安装。

具体的，本申请中控制器5可以采用PLC控制器，具体的PLC控制器的选型可以是DVP14ES01R+DVP32XP01R+DVPSCM12-SL，另外，变频模块可以采用 HS-S100M，该型号包含了整流器6和逆变器7，三个继电器都可以采用 RSL1PVBU，电源适配器1则可以采用ABL1REM24025，这是一个24V的开关电源，以上只是可以实现的一种样例，其并不是唯一的，也未必是效果最好的。

在应用本申请搭建的测试系统中，如图2所示，包括PLC控制器、电气模块、数据处理单元和人机界面。图1中的监控和控制部分可以采用现有的方式不变(监控主控系统在发生输入端电压变化时的响应，并与标准值对比判断是否达标)，本申请改进主要在于变频电路部分，PLC控制器用于通过风电机组电网故障穿越模拟系统对主控策略进行验证和主控制程序逻辑进行测试，并通过对风电机组各部分信号进行采集之后来模拟风电机组主控工作；数据处理单元用于数据处理和波形分析；电气模块用于模拟电网故障，进行风电机组电网故障穿越功能测试；人机界面用于设置故障信息和数据显示。具体的测试流程可采用现有的测试手段，如图3 所示，本申请不再赘述。