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

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　　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(wú)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(wú)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(lái)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：

　?。?）電網(wǎng)沖擊　　相電壓超過(guò)450V　0.2s.

　　（2）過(guò)電壓　　　相電壓超過(guò)433V　50s.

　?。?）低電壓　　　相電壓低于329V　50s.

　?。?）電網(wǎng)電壓跌落　相電壓低于260V　0.1s.

　?。?）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(guò)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%.

　?。?）三相不對(duì)稱(chēng) 　 三相中有一相電流與其他兩相相差過(guò)大，相電流相差25%，或在平均電流低于50A時(shí)，相電流相差50%.

　?。?）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。通常控制系統(tǒng)帶有兩個(gè)電流保護(hù)即電流短路保護(hù)和過(guò)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(guò)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(wú)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(kāi)始下降后，導(dǎo)通角逐漸打開(kāi)直至完全開(kāi)啟。并網(wǎng)期間，通過(guò)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(guò)分別測(cè)量電壓相角和電流相角獲得，經(jīng)過(guò)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(wú)功功率。

　　由于無(wú)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(wú)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(wú)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(lái)投入與切出。

　　這種方式投入補(bǔ)償電容時(shí)，可能造成過(guò)補(bǔ)償。此時(shí)會(huì)向電網(wǎng)輸入容性無(wú)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。

　?。ǘ╋L(fēng)力參數(shù)監(jiān)測(cè)

　　1．風(fēng)速

　　風(fēng)速通過(guò)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(lái)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(lái)產(chǎn)生功率曲線。

　　2．風(fēng)向

　　風(fēng)向標(biāo)安裝在機(jī)艙頂部?jī)蓚?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)?？刂破鞲鶕?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)。