[科普中國(guó)]-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障穿越問(wèn)題

背景

最近十年以來(lái)，隨著世界各國(guó)常規(guī)化石能源供應(yīng)不確定性問(wèn)題和節(jié)能減排形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，綠色可再生能源和環(huán)保型低碳經(jīng)濟(jì)越來(lái)越受到重視。尤其最近五年，中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量的增長(zhǎng)極為迅速，并已于2010年底超越美國(guó)成為全球風(fēng)電裝機(jī)容量第一的國(guó)家。

隨著風(fēng)電在電網(wǎng)中所占比例的日益增長(zhǎng)，風(fēng)電在電力系統(tǒng)中的作用和地位在發(fā)生變化，風(fēng)電與電網(wǎng)的相互影響也已變得不容忽略。尤其是在電網(wǎng)故障情況下，風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)的影響更不可忽視。

電網(wǎng)故障會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓的跌落或抬升，有時(shí)候也會(huì)引起風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)頻率的異常。電網(wǎng)故障會(huì)給風(fēng)電機(jī)組等風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)備帶來(lái)一系列的暫態(tài)過(guò)程，如過(guò)流、低電壓、過(guò)速等。過(guò)去，風(fēng)電機(jī)組都不具備故障穿越能力，因此當(dāng)發(fā)生電網(wǎng)故障時(shí)，風(fēng)電機(jī)組因自身安全原因，一般都會(huì)自動(dòng)與電網(wǎng)解列。目前，風(fēng)電在電網(wǎng)中的比例已經(jīng)達(dá)到較高的水平，若風(fēng)電機(jī)組還不具備合格的電網(wǎng)故障抵御能力，一遇電網(wǎng)故障就自動(dòng)解列則會(huì)增加局部電網(wǎng)故障的恢復(fù)難度，惡化電網(wǎng)穩(wěn)定性，甚至?xí)觿」收喜?dǎo)致系統(tǒng)崩潰1。

因此，為了維持電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，各國(guó)電網(wǎng)部門根據(jù)自身實(shí)際對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的電力接入提出了嚴(yán)格的技術(shù)要求。

風(fēng)機(jī)的故障穿越能力（GFRT）概念GFRT概念在國(guó)外比較普遍，但各國(guó)叫法和分類有所不同，如美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)叫電壓穿越(VRT)，包括LVRT和HVRT。

各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)機(jī)的故障穿越能力的定義基本一致，其基本內(nèi)容可概括為:當(dāng)電力系統(tǒng)事故或擾動(dòng)引起并網(wǎng)點(diǎn)電壓或頻率超出標(biāo)準(zhǔn)允許的正常運(yùn)行范圍時(shí)，在一定的電壓或頻率范圍及其持續(xù)時(shí)間間隔之內(nèi)，風(fēng)電機(jī)組能夠按照標(biāo)準(zhǔn)要求保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行，且平穩(wěn)過(guò)渡到正常運(yùn)行狀態(tài)的一種能力。

通過(guò)對(duì)各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)GFRT包括以下三個(gè)概念，低電壓穿越(Low Voltage Ride Through，LVRT)、高電壓穿越(High Voltage Ride Through，HVRT)和頻率穿越(Frequency Ride Through，F(xiàn)RT )。其中，F(xiàn)RT還未被正式命名，業(yè)內(nèi)也沒有更多的關(guān)注，相關(guān)文獻(xiàn)也沒有相關(guān)研究和論述。對(duì)于HVRT而言，目前澳大利亞等國(guó)已有明確的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，但在我國(guó)還處于空白狀態(tài)。而對(duì)LVRT而言，目前各國(guó)都有相應(yīng)的規(guī)程要求，是風(fēng)電機(jī)組最普遍、最重要的GFRT能力要求。

各國(guó)GFRF技術(shù)要求通過(guò)對(duì)各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)和歸納后發(fā)現(xiàn)，風(fēng)電機(jī)組必須要滿足的GFRT指標(biāo)有如下幾項(xiàng)：

故障類型和最大深度指標(biāo)風(fēng)電機(jī)組應(yīng)穿越的電網(wǎng)故障類型包括對(duì)稱故障和非對(duì)稱故障，而其最大深度指標(biāo)則指故障所引起的并網(wǎng)點(diǎn)高/低電壓有效值離并網(wǎng)點(diǎn)電壓標(biāo)稱值的偏移量百分比(簡(jiǎn)稱電壓變化水平)。

對(duì)LVRT要求而言，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求:《風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至20%標(biāo)稱電壓時(shí)，風(fēng)機(jī)能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行625 ms?？芍?，LVRT最大深度指標(biāo)在中國(guó)規(guī)程中的取值為20%額定電壓。大多數(shù)風(fēng)電發(fā)達(dá)國(guó)家的并網(wǎng)規(guī)程都比中國(guó)嚴(yán)格，都提出了零電壓穿越(Zero Voltage Ride Through， ZVRT)要求;而故障類型也是對(duì)稱故障和非對(duì)稱故障。實(shí)際上，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，因風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的各級(jí)變壓器和電網(wǎng)阻抗、故障點(diǎn)位置、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式等因素的影響，在風(fēng)電機(jī)組電網(wǎng)側(cè)的實(shí)際電壓跌落深度并沒有像風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)跌落深度那么深。另外，各級(jí)變壓器的聯(lián)接組別對(duì)電壓跌落類型及其分布也有影響，如在中國(guó)，風(fēng)電機(jī)組出口升壓變壓器的聯(lián)接組別一般都選為Dyn11或Dyn5，在這種情況下，在箱變高壓側(cè)發(fā)生各類短路故障時(shí)，在風(fēng)電機(jī)組電網(wǎng)側(cè)并不會(huì)出現(xiàn)單相電壓跌落。

就HVRT要求而言，這里所講的高電壓一般是指因電網(wǎng)故障而產(chǎn)生的工頻過(guò)電壓。在中國(guó)目前還沒有HVRT正式標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)工作正在進(jìn)行中。但在澳大利亞、美國(guó)等國(guó)家并網(wǎng)規(guī)程中已有明確的HVRT技術(shù)要求。以美國(guó)WECC標(biāo)準(zhǔn)為例，1.2 p.u過(guò)電壓下要工作至少1s，1.15p.u過(guò)電壓下要工作至少3s ?？芍?，HVRT最大深度指標(biāo)在美國(guó)規(guī)程中的取值為120%額定電壓。對(duì)于HVRT的故障類型而言，高電壓故障產(chǎn)生的機(jī)理比較復(fù)雜，但標(biāo)準(zhǔn)要求風(fēng)電機(jī)組應(yīng)能承受對(duì)稱過(guò)電壓和非對(duì)稱過(guò)電壓。

故障持續(xù)時(shí)間指標(biāo)就LVRT要求而言，德國(guó)E.ON標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定《風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至0%標(biāo)稱電壓時(shí)，風(fēng)機(jī)能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行150ms，即在德國(guó)E.ON電網(wǎng)中LVRT持續(xù)時(shí)間指標(biāo)的取值為150ms。最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)是芬蘭等北歐國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，要求風(fēng)電場(chǎng)在0%標(biāo)稱電壓下持續(xù)工作至少250ms。

故障期間風(fēng)電機(jī)組功率控制要求該指標(biāo)包括風(fēng)電機(jī)組在LVRT或HVRT期間的有功功率和無(wú)功功率控制要求。對(duì)于LVRT而言，大多數(shù)國(guó)家對(duì)LVRT期間的風(fēng)機(jī)有功控制并無(wú)明確要求，只有丹麥標(biāo)準(zhǔn)要求風(fēng)電機(jī)組在LVRT期間根據(jù)電網(wǎng)電壓實(shí)際值按照一定比例關(guān)系盡可能地多發(fā)有功功率。對(duì)于LVRT期間的風(fēng)機(jī)無(wú)功控制，大多數(shù)國(guó)家都有明確的規(guī)定，如中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求是:《當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路故障引起電壓跌落，且并網(wǎng)點(diǎn)電壓處于標(biāo)稱電壓的20%到 90%區(qū)間內(nèi)時(shí)，風(fēng)機(jī)應(yīng)能通過(guò)注入無(wú)功電流支撐電壓恢復(fù)(動(dòng)態(tài)無(wú)功電流控制的響應(yīng)時(shí)間不大于75 ms，持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于550 ms。

對(duì)于HVRT而言，絕大多數(shù)國(guó)家并網(wǎng)規(guī)程都沒有提出風(fēng)機(jī)在HVRT期間應(yīng)如何控制風(fēng)機(jī)的有功出力和無(wú)功功率。

故障恢復(fù)時(shí)間及后期控制要求該指標(biāo)包括四個(gè)方面的要求:故障恢復(fù)時(shí)間、故障結(jié)束后的有功功率恢復(fù)速度、故障結(jié)束后的無(wú)功功率控制要求和故障結(jié)束瞬間的電氣超調(diào)量控制問(wèn)題。

以LVRT的故障恢復(fù)時(shí)間為例，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的要求是：《當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓在發(fā)生跌落后2s內(nèi)能夠恢復(fù)到標(biāo)稱電壓的90%時(shí)，風(fēng)機(jī)能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行》，故LVRT '恢復(fù)時(shí)間要求為2s。故障恢復(fù)時(shí)間取決于各國(guó)電網(wǎng)的實(shí)際狀況，存在較大的差異性。

再看LVRT結(jié)束后的風(fēng)機(jī)有功功率恢復(fù)速度。目前最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)是德國(guó)E.ON準(zhǔn)則，要求風(fēng)電機(jī)組以20%額定功率的速度恢復(fù)到故障之前的值。對(duì)于HVRT結(jié)束后的風(fēng)機(jī)有功功率恢復(fù)速度而言，各國(guó)并網(wǎng)規(guī)程都沒有提出具體要求。

對(duì)于LVRT或HVRT結(jié)束后的無(wú)功功率控制問(wèn)題而言，該指標(biāo)的主要意圖是:故障結(jié)束(在大多數(shù)國(guó)家并網(wǎng)規(guī)程中，要求風(fēng)電機(jī)組可正常運(yùn)行的電網(wǎng)電壓范圍為90%-110%標(biāo)稱電壓。這里所說(shuō)的“故障結(jié)束，是指:電壓恢復(fù)到(90%-110% ) Un的電壓區(qū)域，并非恢復(fù)到100%標(biāo)稱電壓。使風(fēng)電機(jī)組的電網(wǎng)側(cè)電壓盡快恢復(fù)到標(biāo)稱電壓附近?？梢?，故障結(jié)束后的無(wú)功功率及其持續(xù)時(shí)間的控制取決于電壓的恢復(fù)情況。

對(duì)于LVRT或HVRT結(jié)束瞬間的電氣超調(diào)量 (國(guó)外叫Overshoot)控制而言，規(guī)程內(nèi)容的根本意圖在于保證風(fēng)電機(jī)組的各個(gè)涉網(wǎng)電氣保護(hù)在故障結(jié)束瞬間不被觸發(fā)。當(dāng)然，電氣超調(diào)量的幅值越小越好，進(jìn)入穩(wěn)定工作點(diǎn)的速度越快越好。

電壓故障的重現(xiàn)頻次大多數(shù)國(guó)家對(duì)此并無(wú)明確要求，只有丹麥標(biāo)準(zhǔn)要求：《在兩分鐘之內(nèi)至少兩次低電壓故障穿越》來(lái)考核風(fēng)電機(jī)組的LVRT育邑力。對(duì)于高電壓穿越重現(xiàn)頻次而言，目前還沒有任何要求。

控制響應(yīng)速度包括兩個(gè)要素：故障類型判別速度和故障發(fā)生瞬間后無(wú)功功率響應(yīng)速度。一般而言，當(dāng)發(fā)生電網(wǎng)故障時(shí)，風(fēng)電機(jī)組先試圖對(duì)故障類型進(jìn)行快速判別以確定故障期間的有功/無(wú)功功率的控制方式。此外，風(fēng)電機(jī)組控制器對(duì)電網(wǎng)故障類型快速完成定性后，還要快速進(jìn)行無(wú)功功率調(diào)節(jié)以支持電網(wǎng)電壓的恢復(fù)。

可見，各國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)程針對(duì)風(fēng)電機(jī)組的GFRT要求包含如下12項(xiàng)技術(shù)要素:電壓變化水平；故障類型(單相/兩相/三相)；故障持續(xù)時(shí)間；故障恢復(fù)時(shí)間；故障期間的有功功率控制；故障期間的無(wú)功功率支持；故障類型判別速度；故障發(fā)生瞬間的無(wú)功功率響應(yīng)時(shí)間；故障結(jié)束后有功功率恢復(fù)速度；故障結(jié)束后無(wú)功功率控制；故障結(jié)束瞬間的電氣超調(diào)量控制；故障重現(xiàn)頻次。

電網(wǎng)故障對(duì)不同風(fēng)電機(jī)組的影響目前，市場(chǎng)上的主流風(fēng)電機(jī)組有三類，它們分別是直接并網(wǎng)的失速型定速異步風(fēng)電機(jī)組(StallRegulated Fixed Speed Induction Generator, FSIG)、雙饋異步風(fēng)電機(jī)組(Doubly-Fed Induction Generator, DFIG、直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組(Permanent MagnetSynchronous Generator PMSG)。電網(wǎng)短路故障對(duì)各種機(jī)型的影響簡(jiǎn)述如下。

FSIG在電網(wǎng)故障下的暫態(tài)現(xiàn)象FSIG主回路拓?fù)鋱D如右圖所示。從圖可知，發(fā)電機(jī)直接連接到電網(wǎng)。這種較強(qiáng)的電壓和頻率藕合使電網(wǎng)故障直接反應(yīng)在電機(jī)定子電壓和轉(zhuǎn)速上。當(dāng)電網(wǎng)故障時(shí)，導(dǎo)致定子磁鏈出現(xiàn)直流成份；當(dāng)不對(duì)稱故障時(shí)還會(huì)出現(xiàn)負(fù)序分量。定子磁鏈的直流分量和不對(duì)稱故障產(chǎn)生的負(fù)序分量將產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)差，從而產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)子電勢(shì)和轉(zhuǎn)子電流。

此外，在電網(wǎng)故障的過(guò)渡過(guò)程中，電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩會(huì)出現(xiàn)比較大的波動(dòng)，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的齒輪箱等部件產(chǎn)生非常大的機(jī)械沖擊，導(dǎo)致部件損壞或機(jī)組壽命縮短。

還有，電網(wǎng)故障會(huì)降低定子電壓，風(fēng)電機(jī)組輸出功率也跟著降低，必然導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的上升。轉(zhuǎn)速的上升會(huì)增加風(fēng)電機(jī)組從系統(tǒng)吸收的無(wú)功功率，進(jìn)一步惡化電網(wǎng)電壓的恢復(fù)，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致系統(tǒng)的電壓崩潰。

DFIG在電網(wǎng)故障下的暫態(tài)現(xiàn)象DFIG主回路拓?fù)淙缬覉D所示。從圖可知，對(duì)DFIG而言，電網(wǎng)電壓的跌落會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速上升，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)造成機(jī)械沖擊。在電網(wǎng)電壓跌落瞬間，發(fā)電機(jī)定子上的大電流，必然引起轉(zhuǎn)子側(cè)較大的感應(yīng)電流。而在電網(wǎng)電壓恢復(fù)瞬間，因DFIG從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率來(lái)恢復(fù)氣隙磁鏈，導(dǎo)致定子側(cè)注入較大的浪涌電流，造成發(fā)電機(jī)電網(wǎng)側(cè)電壓的降低。另外，DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)由于采用了小功率變流器并網(wǎng)，變流器過(guò)流能力和DC環(huán)節(jié)的過(guò)電壓能力都非常有限，需要在電壓、電流和有功功率控制之間要很好地匹配，以保證功率器件不被過(guò)電壓、過(guò)電流損壞并保證直流側(cè)電壓在合理的范圍之內(nèi)?？梢?，雙饋風(fēng)電機(jī)組在故障期間的暫態(tài)行為較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)DFIG風(fēng)機(jī)的GFRT能力相對(duì)而言比較難2。

PMSG在電網(wǎng)故障下的暫態(tài)現(xiàn)象對(duì)PMSG而言，從主回路拓?fù)鋱D(右圖)可知，發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)AC-DC-AC全功率變流器與電網(wǎng)相接，發(fā)電機(jī)輸出側(cè)與風(fēng)電機(jī)組的電網(wǎng)側(cè)已被“頻率/電壓解藕”，風(fēng)機(jī)的GFRT能力等并網(wǎng)特性主要跟變流器有關(guān)。當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，因電網(wǎng)側(cè)逆變器電流不能突變，注入電網(wǎng)的有功功率迅速減少。為了傳送等同的有功功率，逆變器應(yīng)增加輸出電流，但電壓跌落到一定深度時(shí)，因回路電流不可超過(guò)逆變器IGBT能承受的最大電流，注入電網(wǎng)的有功功率受到限制。這樣必將導(dǎo)致DC電容輸入功率大于逆變器注入電網(wǎng)的輸出功率，DC電容電壓上升，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至導(dǎo)致部件損壞或更嚴(yán)重的后果?？梢?，直流側(cè)過(guò)電壓是因DC回路輸入能量和輸出能量的不平衡引起，釋放這一部分多余的能量是保證直驅(qū)風(fēng)機(jī)GFRT能力的根本途徑3。

風(fēng)機(jī)GFRT能力對(duì)電力系統(tǒng)的影響目前已有許多文獻(xiàn)研究了風(fēng)電機(jī)組/風(fēng)電場(chǎng)的GFRT能力，尤其是風(fēng)電機(jī)組的LURT特性和HURT特性對(duì)系統(tǒng)的影響。工程實(shí)踐也足以說(shuō)明風(fēng)電機(jī)組/風(fēng)電場(chǎng)的GFRT特性對(duì)電力系統(tǒng)有著不可忽視的影響。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

(1)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

工程經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明具備GFRT能力的風(fēng)電場(chǎng)比不具備此能力的風(fēng)電場(chǎng)具有更好的穩(wěn)定性。在像中國(guó)酒泉地區(qū)這種大規(guī)模高度集中接入的情況下，如果風(fēng)電機(jī)組不具備GFRT能力，則當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)上千臺(tái)風(fēng)電機(jī)組一起脫網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)必將是很大的沖擊，甚至是災(zāi)難。再?gòu)碾娋W(wǎng)大系統(tǒng)而言，當(dāng)功角臨界失穩(wěn)時(shí)，電壓會(huì)降低，而風(fēng)電機(jī)組對(duì)電壓比較敏感，電壓的降低會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組電壓保護(hù)的動(dòng)作，進(jìn)一步惡化系統(tǒng)電壓。

(2)對(duì)系統(tǒng)電壓控制的影響

一般而言，一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)也會(huì)含有多種風(fēng)電機(jī)組機(jī)型，而各個(gè)風(fēng)電機(jī)組機(jī)型在故障情況下的無(wú)功功率調(diào)節(jié)特性不同。另外，風(fēng)電場(chǎng)主變低壓側(cè)也會(huì)配有各種類型的無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備，如并聯(lián)電容器組、SVC， SVG等多見?？梢?，風(fēng)電機(jī)組在故障期間的故障判別速度及其對(duì)應(yīng)的功率控制(有功功率控制和無(wú)功功率控制)方式不僅影響到故障期間的系統(tǒng)無(wú)功功率需求和系統(tǒng)潮流分布，而且對(duì)電壓控制的精度和效果帶來(lái)一定的不利影響，因此風(fēng)電機(jī)組應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)GFRT控制任務(wù)。

(3)對(duì)系統(tǒng)發(fā)電計(jì)劃、系統(tǒng)規(guī)劃等的影響

按照目前的電網(wǎng)現(xiàn)狀，假設(shè)風(fēng)電機(jī)組可以不具備故障穿越能力，則整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)都要發(fā)生改變，如風(fēng)電場(chǎng)的接入規(guī)模、系統(tǒng)安穩(wěn)裝置配備、系統(tǒng)保護(hù)配置及其設(shè)定等，會(huì)涉及到很多方面，在此不再細(xì)述。

風(fēng)電機(jī)組LVRT能力實(shí)現(xiàn)方案FSIG風(fēng)機(jī)LVRT技術(shù)方案使FSIG具備LVRT能力的基本思路是:當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，通過(guò)采用一定的技術(shù)措施和外加的硬件設(shè)備，避免發(fā)電機(jī)大轉(zhuǎn)差率的發(fā)生，防止較大的定子電流、定子電壓和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組相關(guān)部件的損壞，同時(shí)保證風(fēng)機(jī)不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行;另外，在電網(wǎng)跌落期間，還應(yīng)避免飛車現(xiàn)象和風(fēng)機(jī)額外無(wú)功功率需求對(duì)電網(wǎng)電壓恢復(fù)的惡化作用4。

FSIG風(fēng)機(jī)目前的LVRT實(shí)現(xiàn)方法是:在發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間串聯(lián)一套專用LVRT設(shè)備(如SVC或SVG)。

DFIG風(fēng)機(jī)LVRT技術(shù)方案有兩種技術(shù)措施:變換器轉(zhuǎn)子側(cè)Crowbar電路和變流器直流側(cè)Chopper電路。

針對(duì)電網(wǎng)電壓跌落，DFIG采取如下策略：

(1)對(duì)較小的電壓跌落，可通過(guò)控制策略的調(diào)整使DFIG具備LVRT，無(wú)需Crowbar等設(shè)備。

(2)對(duì)大一些的電壓跌落，因直流過(guò)電壓與轉(zhuǎn)子側(cè)過(guò)電流，Crowbar電路應(yīng)投入運(yùn)行以避免大電流損害變換器功率器件。此時(shí)，轉(zhuǎn)子側(cè)變換器被Crowbar電路阻斷，電網(wǎng)側(cè)變換器保持與電網(wǎng)的連接以控制直流母線電壓。

(3)對(duì)較大的電壓跌落，因較大的直流過(guò)電壓與轉(zhuǎn)子側(cè)大電流，Crowbar電路和Chopper電路均投入運(yùn)行以避免變換器損壞。

結(jié)語(yǔ)隨著風(fēng)電在電網(wǎng)中比例的增加，風(fēng)電GFRT問(wèn)題越來(lái)越被相關(guān)各方重視。電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行需要也要求風(fēng)電機(jī)組必須具備相應(yīng)的GFRT能力。

國(guó)內(nèi)客戶對(duì)風(fēng)電機(jī)組GFRT能力的要求不夠全面。我國(guó)GFRT相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)里面也有部分盲點(diǎn)，如標(biāo)注GB/T 19963-2011中對(duì)HVRT和FRT沒有任何規(guī)定;對(duì)于LVRT規(guī)定而言，也存在著部分內(nèi)容缺失，因?yàn)樵摌?biāo)準(zhǔn)沒有提出對(duì)故障期間的有功功率控制、故障類型的判別速度、故障結(jié)束后無(wú)功功率支持的持續(xù)時(shí)間、超調(diào)量控制能力和故障頻次等指標(biāo)的具體要求。另外，諸多國(guó)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)廠商對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的重視程度還不夠，甚至有的廠商對(duì)自家風(fēng)電機(jī)組的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)還不夠了解，導(dǎo)致頻繁的LVRT改造等不利局面。

可以得出如下幾條結(jié)論

(1)風(fēng)電機(jī)組的GFRT能力包括諸多指標(biāo)。以LVRT/HVRT能力為例，共有12項(xiàng)必須攻克的技術(shù)要素，分別是:電壓變化水平、故障電壓持續(xù)時(shí)間、故障恢復(fù)時(shí)間、故障類型、故障期間的有功功率控制、故障期間的無(wú)功功率控制、故障類型的判別速度、故障發(fā)生瞬間的無(wú)功功率響應(yīng)時(shí)間、故障結(jié)束后的有功功率恢復(fù)速度、故障結(jié)束后的無(wú)功功率持續(xù)時(shí)間、超調(diào)量控制能力和故障頻次。

(2)電網(wǎng)故障會(huì)給風(fēng)電機(jī)組等風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)備帶來(lái)一系列的暫態(tài)過(guò)程，甚至?xí)斐稍O(shè)備損壞等嚴(yán)重后果，因此風(fēng)電機(jī)組/風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)該具備合格的GFRT能力。反之，若風(fēng)電機(jī)組不具備GFRT能力，則將會(huì)對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)很大危險(xiǎn)。