风电场公共连接点电压跌落检测方法研究-开题报告

风电场公共连接点电压跌落检测方法研究

1.课题概述

本课题是针对风电场电压跌落检测方法的理论研究，目前风电机组并网运行的要求越来越严格，其中很重要的一项就是要求风电机组具有低电压穿越能力，而实现低电压穿越的前提条件为获取准确的电网电压正负序基波分量的幅值、相角和波动的持续时间等信息，因此快速、准确的检测出以上信息具有重要的意义。

2.研究的目的及意义

我国具有丰富的风能资源，在新能源政策的鼓励下，风电装机容量在电力系统中所占的比例越来越大。提高并网能力成为我国充分利用风力资源所面临的首要问题之一，这就对电网稳定性提出了要求，只有第一时间检测出电压跌落才能对电网实施快速有效的控制。

在此采用矢量PLL检测电压跌落，这是一种基于d-q变换法检测电压的跌落方法。在风电故障中常出现三相不对称情况，对负序电压抑制效果不好，所以利用陷波器分离正负序分量，再引入谐振调节器控制负序分量，提高了响应速度。通过仿真和实验证明该检测方法收益良好。

随着国家能源结构的调整,并网运行的风电规模迅速增加,大规模高集中度风电场并网对电网调节控制、电能质量、电网稳定性造成了很大的影响。含大规模高集中度的风电场中电压跌落传播特性与演化机理的研究,对揭示电压跌落对风机低电压穿越能力、电力系统暂态稳定、电力系统继电保护等的影响规律具有重要的意义。电压跌落持续时间作为监测电压跌落的重要指标,其检测精度是动态电压恢复器等补偿装置正常工作的前提和基础,对有效地抑制电压跌落和清除短路故障都具有重要的意义。

3.国内外的发展

暂态电压质量问题中出现最多的电压跌落问题提出以来，一直是研究人员的重点，从电压跌落的检测、补偿技术再到经济评估，国内外的学者都做了大量的研究工作。

参考文献中提出了使用Kalman滤波器检测基波分量的幅值，根据数值的变化来检测电压跌落。还提到利用dq变换进行电压的有效值的检测，该算法不仅可以准确地检测出电压跌落发生的起止时刻和电压幅值跌落的深度，而且可以 准确地检测出基波正序分量相角的跳变，将支持向量机SVM（Support Vector Machine）引入动态电能质量扰动分量，对谐波、电压跌落和波动等电能质量进行分类。利用有效值算法，采用统计学原理有效区分电压跌落的原因，提高了动态补偿装置的效率。总的说来，检测电压跌落的方法就是要检测基波电压幅值和相位的变化，上述提到的方法有的还能同时检测电压谐波和其他扰动。从和实际检测结合的角度出发，基于变换的检测方法能在兼顾准确性和实时性的同时，在实际实现更为方便。

关于国内外针对动态电压恢复器的研究情况，许多学者一直致力于这方面的研究，虽说动态电压恢复器出现较晚，但发展迅速，国外研究机构已经研制了实物，在补偿电压跌落等电能质量问题上表现良好。

4．本课题拟研究的主要内容

4.1对风电场的的基本介绍

中型或大型风力发电机（几百千瓦到几兆瓦）主要是采用并网运行方式，好处；与公共电网互补，充分发挥风电的效益，电能质量更好。电气系统要求可靠，灵活，经济地电能送入系统。风电场内的电气系统和常规电厂内的电气系统比较简单，辅助设施少。在风场内，风机与变电所之间的连接两种方式：场地布置相对集中时用电缆直埋；场地布置相对分散时用架空10kv线路。需要考虑到经济性和景观。采用绝缘架空线；电缆采用直流电缆和交流电缆。

从发电机到塔基的主电路的电压等级一般低于1000v，国际上选的一种标准电压是线电压690v。好处是：方便和有成本效益，低电压导致大的电流。联网送电需要升压变压器（位于塔中或临近塔）

风电场集电系统的中压电平的选择通常由当地配电公司的经验确定。这样电缆和开关设备都比较容易获得。一般选择在10kv至35kv之间，可以是10kv，20kv和35kv等。

4.2 对电压跌落检测方法的介绍

电压跌落是一种短时电压问题，发生的时间短暂，但却能给敏感负荷带来严重的损失，对电压进行实时、准确地检测，直接影响到电压动态补偿装置特性。

对于电压跌落的判断标准，一般依据基波正序电压的幅值、持续时间作为最主要的特征量。另外，在一般的三相系统中，当一相电压发生跌落时，其相位也往往随着变化。在使用动态电压恢复器进行实时补偿时，由于电压相位跳变的补偿直接和补偿输出的有功相关，所以，相位跳变的检测和补偿对补偿策略的选取和动态补偿的能力有影响。

如上所述，在对电压跌落的检测中，要以电压跌落的幅值、持续时间和相位跳变作为检测量。实现对电压跌落的补偿，就要求首先实时准确地检测出这三个特征量。

4.3在MATLAB下建立它们的仿真模型，并进行分析

掌握风电场公共连接点电压跌落检测的方法，依据其工作原理及主要单元电路参数，在理论研究的基础上，对控制方法进行设计编程，使用MATLAB来完成对电压跌落检测的调试及验证工作。

5．工作的主要阶段及进度

2014年秋季学期

（1）2014年秋季学期第12周(2014年11月20日前)

接受毕业设计任务书，学习毕业设计要求及有关规定。

（2）第19周(2014年1月15日前)

阅读指定的参考资料及文献（包括5-10万个印刷符号与课题或本专业相关的外文资料），完成开题报告、外文翻译任务。

上交开题报告、外文翻译，指导教师批阅。

2015年春季学期

（3）第10周(2015年4月30日前)

提交毕业设计中期报告

（4）第14周

完成毕业设计，全部成果交于指导教师批阅。

（5）第15周（5月30日）

培优毕业答辩。

（6）第16周（6月5-7日）

正常毕业答辩。

6．最终目标及完成时间

熟悉掌握风电场公共连接点电压跌落检测方法的理论研究，掌握对风电机组并网运行的要求；使用MATLAB完成对其设计仿真及调试工作；阅读相关参考文献，完成一份与设计课题相关的文档撰写，要求概念正确、层次清晰、逻辑性强。

完成时间：2015年春季学期第16周。

7．现有条件及必须采取的措施

三峡大学图书馆的数据库中有所需要的中外参考资料。MATLAB软件集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，借助于它我们可以直观、方便地进行分析、计算及仿真工作。在校内图书馆和一些计算机教室有MATLAB软件，且图书馆中有许多MATLAB相关的操作书籍，可供参考来满足设计需要。

8．协助单位及要解决的主要问题

本课题完成应解决风电场公共连接点电压跌落检测方法的理论研究，在MATLAB下建立它们的仿真模型，并进行分析等问题。

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