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風(fēng)機(jī)運(yùn)行中電力和風(fēng)力參數(shù)的監(jiān)測(cè)

http://mamafrist.com 2015年09月19日        

        風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需要持續(xù)監(jiān)測(cè)的電力參數(shù)包括電網(wǎng)三相電壓、發(fā)電機(jī)輸出的三相電流、電網(wǎng)頻率、發(fā)電機(jī)功率因數(shù)等。這些參數(shù)無論風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是處于并網(wǎng)狀態(tài)還是脫網(wǎng)狀態(tài)都被監(jiān)測(cè),用于判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)條件、工作狀態(tài)及故障情況,還用于統(tǒng)計(jì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有功功率、無功功率和總發(fā)電量。此外,還根據(jù)電力參數(shù),主要是發(fā)電機(jī)有功功率和功率因數(shù)來確定補(bǔ)償電容的投入與切出。  
        1.電壓測(cè)量
        電壓測(cè)量主要檢測(cè)以下故障:
        (1)電網(wǎng)沖擊   相電壓超過450V  0.2s。
        (2)過電壓    相電壓超過433V  50s。
        (3)低電壓    相電壓低于329V  50s。
        (4)電網(wǎng)電壓跌落  相電壓低于260V  0.1s。
        (5)相序故障。
        對(duì)電壓故障要求反應(yīng)較快。在主電路中設(shè)有過電壓保護(hù),其動(dòng)作設(shè)定值可參考沖擊電壓整定保護(hù)值。發(fā)生電壓故障時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須退出電網(wǎng),一般采取正常停機(jī),而后根據(jù)情況進(jìn)行處理。
電壓測(cè)量值經(jīng)平均值算法處理后可用于計(jì)算機(jī)組的功率和發(fā)電量的計(jì)算。
        2.電流測(cè)量
        關(guān)于電流的故障有:    
        (1)電流跌落   0.1s內(nèi)一相電流跌落80%。  
        (2)三相不對(duì)稱   三相中有一相電流與其他兩相相差過大,相電流相差25%,或在平均電流低于50A時(shí),相電流相差50%。   
        (3)晶閘管故障  軟起動(dòng)期間,某相電流大于額定電流或者觸發(fā)脈沖發(fā)出后電流連續(xù)0.1s為0。   
對(duì)電流故障同樣要求反應(yīng)迅速。通??刂葡到y(tǒng)帶有兩個(gè)電流保護(hù)即電流短路保護(hù)和過電流保護(hù)。電流短路保護(hù)采用斷路器,動(dòng)作電流按照發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路電流整定,動(dòng)作時(shí)間。0~0.5s。過電流保護(hù)由軟件控制,動(dòng)作電流按照額定電流的2倍整定,動(dòng)作時(shí)間1~3s。電流測(cè)量值經(jīng)平均值算法處理后與電壓、功率因數(shù)合成為有功功率、無功功率及其他電力參數(shù)。    
        電流是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)時(shí)需要持續(xù)監(jiān)視的參量,如果切人電流小于允許極限,則晶閘管導(dǎo)通角不再增大,當(dāng)電流開始下降后,導(dǎo)通角逐漸打開直至完全開啟。并網(wǎng)期間,通過電流測(cè)量可檢測(cè)發(fā)電機(jī)或晶閘管的短路及三相電流不平衡信號(hào)。如果三相電流不平衡超出允許范圍,控制系統(tǒng)將發(fā)出故障停機(jī)指令,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組退出電網(wǎng)。 
        3.頻率   
        電網(wǎng)頻率被持續(xù)測(cè)量。測(cè)量值經(jīng)平均值算法處理與電網(wǎng)上、下限頻率進(jìn)行比較,超出時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組退出電網(wǎng)。   
        電網(wǎng)頻率直接影響發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速,進(jìn)而影響發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)出力。    
        4.功率因數(shù)    
        功率因數(shù)通過分別測(cè)量電壓相角和電流相角獲得,經(jīng)過移相補(bǔ)償算法和平均值算法處理后,用于統(tǒng)計(jì)發(fā)電機(jī)有功功率和無功功率。
        由于無功功率導(dǎo)致電網(wǎng)的電流增加,線損增大,且占用系統(tǒng)容量。因而送人電網(wǎng)的功率,感性無功分量越少越好,一般要求功率因數(shù)保持在0.95以上。為此,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用了電容器補(bǔ)償無功功率??紤]到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率常在大范圍內(nèi)變化,補(bǔ)償電容器一般按不同容量分成若干組,根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出功率的大小來投入與切出。
        這種方式投入補(bǔ)償電容時(shí),可能造成過補(bǔ)償。此時(shí)會(huì)向電網(wǎng)輸入容性無功。
電容補(bǔ)償并未改變發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀況。補(bǔ)償后,發(fā)電機(jī)接觸器上電流應(yīng)大于主接觸器電流。  
        (二)風(fēng)力參數(shù)監(jiān)測(cè)
        1.風(fēng)速
        風(fēng)速通過機(jī)艙外的數(shù)字式風(fēng)速儀測(cè)得。計(jì)算機(jī)每秒采集一次來自于風(fēng)速儀的風(fēng)速數(shù)據(jù);每10min計(jì)算一次平均值,用于判別起動(dòng)風(fēng)速(風(fēng)速v>3m/s時(shí),起動(dòng)小發(fā)電機(jī),v>8m/s起動(dòng)大發(fā)電機(jī))和停機(jī)風(fēng)速(v>25m/s)。安裝在機(jī)艙頂上的風(fēng)速儀處于風(fēng)輪的下風(fēng)向,本身并不精確,一般不用來產(chǎn)生功率曲線。
        2.風(fēng)向
        風(fēng)向標(biāo)安裝在機(jī)艙頂部兩側(cè),主要測(cè)量風(fēng)向與機(jī)艙中心線的偏差角。一般采用兩個(gè)風(fēng)向標(biāo),以便互相校驗(yàn),排除可能產(chǎn)生的誤信號(hào)。控制器根據(jù)風(fēng)向信號(hào),起動(dòng)偏航系統(tǒng)。當(dāng)兩個(gè)風(fēng)向標(biāo)不一致時(shí),偏航會(huì)自動(dòng)中斷。當(dāng)風(fēng)速低于3m/s時(shí),偏航系統(tǒng)不會(huì)起動(dòng)。
 

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