專利名稱：風力發電場無功電壓自動控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種風力發電場無功電壓自動控制系統，適用于風力發電場輸出電壓和 無功功率的監測、控制和調節，以保障風電場的正常運轉和電網的安全。
技術背景以自然風為原動力的風力發電機組，常常因為自然風的隨機性和不可控性而成為不穩定 的間歇性電源。尤其是數量眾多的風電機組組成的大型風電場接入電網后，必然對電力系統 的安全穩定運行造成一定的影響。根據風電場所接入電網的電壓電流強弱的不同，影響的程 度也不盡相同。風電場大多數處于電網的末端，風電場并網運行對電網無功電壓的影響成為 需要特別關注的問題之一。由于風電場所接入電網的電壓水平較低，電壓維持能力較弱，風 電機組因電網的低電壓保護功能而退出運行的情況時有發生；在某些情況下，甚至出現隨著 風電場輸出電力的增減，地區電網電壓質量無法保證的現象。風電場對它所接入的電網的電 壓無功的影響己經成為了限制風電場裝機容量和風力發電工程發展的主要障礙之一。因此， 需要提出一種能夠對風電場的各風電機組和整個電場的電壓無功進行適時的監測、控制和調 節的系統。 實用新型內容本實用新型的目的是針對上述問題，提出一種風力發電場無功電壓自動控制系統。該系 統能夠及時監測風電場的各種數據，根據這些數據對電場的發電機組和電場電壓無功進行適 時調控，保障風電場和接入電網的正常運行和改善電網電壓的質量，并降低網絡損耗。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的風力發電場無功電壓自動控制系統， 主要包括電壓無功綜合調度裝置、電壓無功補償裝置、風力發電機和通訊網絡，其特征在 于所述電壓無功綜合調度裝置主要由主監控器、副監控器、工程師工作站、打印機和打印 服務器組成；所述電壓無功補償裝置主要由集中補償裝置和數個就地補償裝置構成；所述集 中補償裝置主要由電壓互感器A、電流互感器A、電壓互感器B、電流互感器B、斷路器A、 斷路器B、斷路器C、動態電壓調節器、串聯電抗器、電容器、并聯電抗器和集中補償控制 器組成，連接在主變壓器220KV側的所述電壓互感器A的電壓信號和電流互感器A的電流 信號和連接在主變壓器35KV側的所述電壓互感器B和電流互感器B的電壓和電流信號接 入所述集中補償控制器，該控制器的控制信號接入斷路器B、斷路器C的控制端和動態電壓
調節器的控制部件，所述集中補償裝置的動態電壓調節器的一端經過斷路器A連接到主變 壓器的35KV側，其另一端連接經過斷路器C連接到所述并聯電抗器，經過斷路器B連接 到所述串聯電抗器，串聯電抗器連接所述電容器；所述數個就地補償裝置，其中每一個包括 斷路器D、數個快速熔斷器、數個動態柔性投切模塊、數個自愈式電容器組、電壓互感器C、 電流互感器C和就地補償控制器，連接在升壓變壓器的690V側的電壓互感器C的電壓信號 和電流互感器C的電流信號接入所述的就地補償控制器，該控制器的控制信號接入所述斷路 器D的控制端和動態柔性投切模塊的控制端，所述斷路器D的一端連接升壓變壓器的690V 側，所述數個快速熔斷器的一端并聯在斷路器D的另一端，數個快速熔斷器的另一端連接 所述數個自愈式電容器組，每個就地補償裝置同一個風力發電機一起并聯在一個升壓變壓器 的690V側，該升壓變壓器的35KV側連接在主變壓器的35KV側；所述電壓無功綜合調度 裝置與電壓無功補償裝置中的集中補償控制器和數個就地補償控制器通過通信協議進行數 據交換和控制。所述每個就地補償裝置的就地補償控制器分析處理由電壓互感器C和電流互感器C傳 來的電壓電流信號，根據所述綜合調度裝置的指令，通過柔性投切模塊控制自愈式電容器組 的投切，來調節升壓變壓器的初級端的電壓和無功，以保障電場的正常運轉。所述集中補償裝置的集中補償控制器分析處理由電壓互感器A、 B和電流互感器A、 B 傳來的電壓電流信號，按照所述綜合調度裝置的指令，根據Q=2jrfCU2的原理，通過調節 動態電壓調節器3.4的輸出電壓，即調節電抗器和電容器的端電壓來調節無功輸出，從而保 障電場的正常運轉。本實用新型中的集中補償控制裝置通過動態電壓調節器改變電容器和電抗器端電壓， 從而達到改變無功輸出容量、調節系統功率因數、改善系統無功的目的。該裝置在調節中無 過電壓，調節過程中無充放電，無涌流，因此它可以實現適時調節，而且保證電抗器和電容 器運行在額定電壓以下，延長補償裝置的使用壽命，保證電壓無功合格率，有效降低線損。就地無功動態補償控制裝置是采用柔性投切控制模塊控制晶闡管投切電容器組，實現 動態補償無功、穩定電壓的目的。該裝置采用了先進的晶閘管柔性投切技術，具有投切波 形平滑、無涌流、無電弧重燃、無暫態沖擊、無需放電即可再投的優點，動態響應時間快， 可以連續頻繁投切電容器組而不影響開關和電容器的壽命；可根據配電系統的負荷情況實 時動態投切電容器組，進行無功補償，穩定電壓，改善用戶的功率因數。本實用新型采用兩個控制層次上層是系統控制層即電壓無功綜合調度系統，綜合協調 控制風電場的電壓和無功功率的流向。下層是設備控制層即風機側的就地無功動態補償控制
裝置和變電站集中電壓無功控制裝置。便于電壓無功的精確調節和靈活控制。本實用新型響應速度快、控制效果好、運行可靠，能有效的解決風電機組組成的大型風 電場接入電網后所帶來的不良影響。并且能減少損耗，節約電能，維持風電場電壓，防止風 機因低壓保護從網絡中解列，提高風機的投運率；防止風電場導致的電網電壓失穩乃至崩潰。
圖1是本實用新型的詳細說明電壓無功補償裝置的整體示意圖； 圖2是本實用新型的詳細說明電壓無功綜合調度裝置的整體示意圖； 圖3是本實用新型控制和無功調節工作過程示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明實施例參見附圖，風力發電場 無功電壓自動控制系統，主要包括電壓無功綜合調度裝置、電壓無功補償裝置、風力發電 機和通訊網絡，所述電壓無功綜合調度裝置l主要由主監控器l.l、副監控器1.2、工程師工 作站1.3、打印服務器1.4和打印機1.5組成；所述電壓無功補償裝置主要由集中補償裝置3 和3個就地補償裝置2.1、 2.2、 2.3構成；所述集中補償裝置主要由電壓互感器A4、電流互 感器A6、電壓互感器B3.1、電流互感器B3.2、斷路器A3.3、斷路器B3.5、斷路器C3.51、 動態電壓調節器3.4、串聯電抗器3.6、電容器3.7、并聯電抗器3.8和集中補償控制器3.9組 成，連接在主變壓器5的220KV側的所述電壓互感器A4的電壓信號和電流互感器A6的 電流信號和連接在主變壓器35KV側的所述電壓互感器B 3.1和電流互感器B 3.2的電壓和 電流信號接入所述集中補償控制器3.9，該控制器的控制信號接入斷路器B3.5、斷路器C3.51 的控制端和動態電壓調節器3.4的控制部件，所述集中補償裝置的動態電壓調節器3.4的一 端經過斷路器A3.3連接到主變壓器的35KV頂 ，其另一端連接經過斷路器C 3.51連接到所 述并聯電抗器，經過斷路器B 3.5連接到所述串聯電抗器，串聯電抗器3.6連接所述電容器 3.7;所述3個就地補償裝置2.1、 2.2、 2.3，其中每一個包括斷路器D 2.15、 2個快速熔斷器 2.18、 2個動態柔性投切模塊2.16、 2個自愈式電容器組2.17、 一個電壓互感器C 2.13、 一個 電流互感器C 2.14和一個就地補償控制器2.19，連接在升壓變壓器2.11的690V側的電壓互 感器C 2.13的電壓信號和電流互感器C 2.14的電流信號接入所述的就地補償控制器，該控 制器的控制信號接入所述斷路器D 2.15的控制端和動態柔性投切模塊2.16的控制端，所述 斷路器D 2.15的一端連接升壓變壓器的690V側，所述2個快速熔斷器2.18的一端并聯在 斷路器D2.15的另一端，2個快速熔斷器2.18的另一端連接所述2個自愈式電容器組2.17， 每個就地補償裝置同一個風力發電機2.12 —起并聯在一個升壓變壓器的690V側，該升壓變
壓器的35KV側連接在主變壓器的35KV側；所述電壓無功綜合調度裝置1與電壓無功補償 裝置中的集中補償控制器3.9和3個就地補償控制器2.19通過通信協議進行數據交換和控 制。所述每個就地補償裝置的就地補償控制器分析處理由電壓互感器C和電流互感器C傳 來的電壓電流信號，根據所述綜合調度裝置的指令，通過柔性投切模塊控制自愈式電容器組 的投切，來調節升壓變壓器的初級端的電壓和無功，以保障電場的正常運轉。所述集中補償裝置的集中補償控制器分析處理由電壓互感器A、 B和電流互感器A、 B 傳來的電壓電流信號，按照所述綜合調度裝置的指令，根據Q=2itfCU2的原理，通過調節 動態電壓調節器3.4的輸出電壓，即調節電抗器和電容器的端電壓來調節無功輸出，從而保 障電場的正常運轉。
權利要求1、一種風力發電場無功電壓自動控制系統，主要包括電壓無功綜合調度裝置、電壓無功補償裝置、風力發電機和通訊網絡，其特征在于所述電壓無功綜合調度裝置(1)主要由主監控器(1.1)、副監控器(1.2)、工程師工作站(1.3)、打印服務器(1.4)和打印機(1.5)組成；所述電壓無功補償裝置主要由集中補償裝置(3)和數個就地補償裝置(2.1、2.2、2.3)構成；所述集中補償裝置主要由電壓互感器A(4)、電流互感器A(6)、電壓互感器B(3.1)、電流互感器B(3.2)、斷路器A(3.3)、斷路器B(3.5)、斷路器C(3.51)、動態電壓調節器(3.4)、串聯電抗器(3.6)、電容器(3.7)、并聯電抗器(3.8)和集中補償控制器(3.9)組成，連接在主變壓器(5)220KV側的所述電壓互感器A(4)的電壓信號和電流互感器A(6)的電流信號和連接在主變壓器35KV側的所述電壓互感器B(3.1)和電流互感器B(3.2)的電壓和電流信號接入所述集中補償控制器(3.9)，該控制器的控制信號接入斷路器B(3.5)、斷路器C(3.51)的控制端和動態電壓調節器(3.4)的控制部件，所述集中補償裝置的動態電壓調節器(3.4)的一端經過斷路器A(3.3)連接到主變壓器的35KV側，其另一端連接經過斷路器C(3.51)連接到所述并聯電抗器，經過斷路器B(3.5)連接到所述串聯電抗器，串聯電抗器(3.6)連接所述電容器(3.7)；所述數個就地補償裝置(2.1、2.2、2.3)，其中每一個包括斷路器D(2.15)、數個快速熔斷器(2.18)、數個動態柔性投切模塊(2.16)、數個自愈式電容器組(2.17)、電壓互感器C(2.13)、電流互感器C(2.14)和就地補償控制器(2.19)，連接在升壓變壓器(2.11)的690V側的電壓互感器C(2.13)的電壓信號和電流互感器C(2.14)的電流信號接入所述的就地補償控制器，該控制器的控制信號接入所述斷路器D(2.15)的控制端和動態柔性投切模塊(2.16)的控制端，所述斷路器D(2.15)的一端連接升壓變壓器的690V側，所述數個快速熔斷器(2.18)的一端并聯在斷路器D(2.15)的另一端，數個快速熔斷器(2.18)的另一端連接所述數個自愈式電容器組(2.17)，每個就地補償裝置同一個風力發電機(2.12)一起并聯在一個升壓變壓器的690V側，該升壓變壓器的35KV側連接在主變壓器的35KV側；所述電壓無功綜合調度裝置(1)與電壓無功補償裝置中的集中補償控制器(3.9)和數個就地補償控制器(2.19)通過通信協議進行數據交換和控制；所述每個就地補償裝置的就地補償控制器分析處理由電壓互感器C和電流互感器C傳來的電壓電流信號，根據所述綜合調度裝置的指令，通過柔性投切模塊控制自愈式電容器組的投切，來調節升壓變壓器的初級端的電壓和無功，以保障電場的正常運轉；所述集中補償裝置的集中補償控制器分析處理由電壓互感器A、B和電流互感器A、B傳來的電壓電流信號，按照所述綜合調度裝置的指令，根據Q＝2πfCU2的原理，通過調節動態電壓調節器(3.4)的輸出電壓，即調節電抗器和電容器的端電壓來調節無功輸出，從而保障電場的正常運轉。
專利摘要本實用新型涉及一種風力發電場無功電壓自動控制系統，主要包括電壓無功綜合調度裝置、電壓無功補償裝置，其特征在于綜合調度裝置主要由主監控器、副監控器、工程師工作站、打印機和打印服務器組成；補償裝置主要由集中補償裝置和數個就地補償裝置構成；集中補償裝置主要由電壓互感器A、B、電流互感器A、B、斷路器A、B、斷路器C、動態電壓調節器、串聯電抗器、電容器、并聯電抗器和集中補償控制器組成；數個就地補償裝置，其中每一個包括斷路器D、數個快速熔斷器、數個動態柔性投切模塊、數個自愈式電容器組、電壓互感器C、電流互感器C和就地補償控制器。本實用新型適用于風力發電場的電壓無功監測控制調節，具有控制靈活、調節精度高、響應速度快、能保證電場正常運轉、穩定系統電壓和安全節能的特點。
文檔編號G05F1/70GK201035439SQ20072015435
公開日2008年3月12日 申請日期2007年5月18日 優先權日2007年5月18日
發明者翟學軍, 鄭元彬 申請人:北京思能達電力技術有限公司