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引言：为了改善大型风力发电机组的并网能力，就必须要使得风力发电机组具有低电压的穿越能力。目前，我国的风电发电系统一般是双馈型和直驱型风电系统，其低电压穿越能力的性能变成了大型风力发电机组并网的关键。本文将针对Lvrt进行分析，研究我国大型风电发电机组的并网能力。
1.绪论
根据有关数据表明，在2006年我国风力的累计装机容量大2600兆瓦，这是既欧美国家和印度发展风力发电之后的又一大风力市场。2007年的时候，我国的风电行业的规模也呈现出爆发式的发展姿态。2008年的风电装机容量就达到7190兆瓦。至今为止政府为了加大内需的要求，保证经济的快速发展，逐步开始加大对能源资源的投资。
所以对于我国的风力发电情况而言，对电机实现大型电机组并网能力的要求是十分重要的，而为了实现这一目的，实现低压穿越的电网传输就成为了保证电能质量的关键。
2.电能质量分析
电能质量（power quality ）即电力系统中电能的质量，理想的电能应该是完美对称的正弦波。一些因素会使波形偏离对称正弦，由此便产生了电能质量问题。一方面我们研究存在哪些影响因素会导致电能质量问题，一方面我们研究这些因素会导致哪些方面的问题，最后，我们要研究如何消除这些因素，从而最大程度上使电能接近正弦波。
2.1谐波的起因
负荷和设备的非线性特点是谐波产生的根本原因，电压和电流一般情况下是呈线性关系的，一旦两者由于一些影响无法呈线性关系，就会相应地产生波状的谐波负荷。也就是所说的非线性负荷[4]。当风力发电系统向非线性负荷的电网系统供电时，这些谐波就会在设备中发生相应地变化，甚至是将一部分的能量转换到供电系统中，也就是风力供电的发电机组。这就会造成系统的基波畸变，电能的供给力量也就下降了。换一种说法也可以认为是在非线性荷载的基波在传输电流时，电压与非线性的负荷作用不一致产生电流的畸形。因为荷载是连接整个电网的一旦发生畸变电流时，畸变电流也会进入电网中从而导致谐波的产生。
2.2谐波的危害
谐波危害主要是由低次（奇次谐波组成）的原因，导致偶次谐波被消除。首先对于一些设备就会造成相应的事故发生，在对于电容器的作用时，当基波电流上的电流被这种奇数次方的谐波取代，就会导致在电容器中流过的电流产热增大，造成电容在负荷的工作过程中发生爆炸。同时，电容器还可能因为谐波的工作形成谐波的共振情况，在电网中的谐波情况放大。然后是对于电力变压器的设备影响，奇数次方的谐波会导致周围的电力变压器温度升高，并使附加损耗增加，同时产生噪声和振动，会因为谐波共振而放大，使变压器设备中的部分材料受损。尤其是存在着奇偶两种谐波的情况，对于变压器来说，电磁设备的谐波分量会成倍增加。若是长时间的经受这种情况，只会造成设备的金属疲劳和机械损坏。由于发电机的组成中有一个定子端的组别，这个组别会造成附加损耗和谐波共振损耗造成电机的发热现象。谐波对于电网的输送也是有影响的，由于邻近效应和集成效应的关系，对于电网线路而言，谐波的影响最大，线路电阻因为谐波的影响而升高。一方面，一部分电能会浪费。另一方面，在电力组织中，谐波会进入中性线中，而原本的中心线中的只能允许少量的电流进入，而大量的电流进入只会导致产热增加，造成不必要的事故。第二是对继电保护的影响，当发生谐振的情况时，继电保护就会产生反应进行工作，然而这种不必要的工作一定会对相应的设备造成损失。第三，就是计量仪表的指示性错误，由于奇数谐波的能量会对计量设备作用，导致计量设备无法工作。第四对于用电设备的影响，谐波传输是一些用电设备的运行方式，一旦有其他的谐波进入用电设备的工作就会导致工作异常的现象[5]。最后就是会对通信造成干扰。当奇次方的低频谐波通过电力网络时，会对附近的通信线路进行干扰，这就是一些通话质量不好的重要原因之一。
2.3关于LVRT解决电压跌落的实验
由于谐波的影响会造成相应的电压突然跌落的情况，首先是针对谐波引起的电压跌落的实验原理进行叙述。如下图1所示，其实验主要包括电压的采样、滤波环节和故障识别部分。
图1 电压跌落检测实验原理图
首先通过电压跌落的发生器，将电压故障跌落的信号送至风电机组的控制器，进行控制的切换。在由电压跌落发生器来模拟电网电压的故障情况，采集相关电压的实验样本。将该试验样本通过相关的滤波环节进行信号干扰，也就是谐波影响的因素加入，该谐波会导致一定程度的延时和位移，在滤波环节需要选择相应的参数，才能保证电压跌落监测算法的快速和准确，有益于实现DSP功能。本文的实验方法主要是直接的dq变换法检测三相对称电压跌落。结果如图2所示。其中，1是a相电压波形，2是检测电路识别电压跌落故障断信号，低电平为正常运行状态，高电平为电压跌落状态。图2中电压的跌落深度是50%，图6（a）为120 ms跌落波形，图6（b）为跌落发生时刻的波形，图6（c）为130 ms跌落波形，图6（d）为两次跌落的波形。
图2实验相关波形结果
（a）120ms跌落波形（横坐标： 40 ms/格）
（b）跌落发生时刻的波形（横坐标： 10 ms/格）
（c）130 ms跌落波形（横坐标：20 ms/格）
（d）连续跌落波形（横坐标：100 ms/格）
由图可知直接的dq变换检测法具有快速监测电压跌落的能力，其反应快，精度高，但是会有误检的情况。第一次的电压跌落回复后，故障的型号还会又多次的脉冲现行，这就是电压谐波的原因，只要进行第一次的电压监测就可以避免误测的情况。
结论
谐波是造成电压突降的主要原因，lvrt的引入可以有效的减弱电压突降的情况，通过lvrt在电网电路中的影响可以将谐波造成的谐波位移进行延缓，保证了电网的运行安全。在风电组合并电网中的工程中有着重要的意义。
参考文献
[1]张文亮，丘明，来小康.储能技术在电力系统中的应用[J].电网技术，2008，32（7）：1-9.
[2]杨洪耕，刘守亮，肖先勇，等. 基于S 变换的电压凹陷分类专家系统[J]. 中国电机工程学报，2009，27（1） ：98-104.
[3]胡书举，李建林，许洪华. 直驱风电系统变流器建模和跌落特性仿真[J]. 高电压技术，2008，34（5） ：949-954.
[4]袁 川，杨洪耕. 改进的电压凹陷特征量实时检测方法[J].继电器，2008，33（22） ，57-60.
[5]胡书举，李建林，许洪华. 适用于VSCF风电系统应对电网故障的保护电路分析[J]. 变流技术与电力牵引，2008（1） ：45-50，55.
[6]刘云潺，黄 纯，欧立权，等. 基于dq 变换的三相不平衡电压暂降检测方法[J]. 电力系统及其自动化学报，2009 ，1 9（3）：72-76.
作者简介
田天（1988—），男，籍贯：沈阳，学历：大学，毕业院校：沈阳理工大学，现有职称：电气工程师，研究方向：电气。
1.绪论
根据有关数据表明，在2006年我国风力的累计装机容量大2600兆瓦，这是既欧美国家和印度发展风力发电之后的又一大风力市场。2007年的时候，我国的风电行业的规模也呈现出爆发式的发展姿态。2008年的风电装机容量就达到7190兆瓦。至今为止政府为了加大内需的要求，保证经济的快速发展，逐步开始加大对能源资源的投资。
所以对于我国的风力发电情况而言，对电机实现大型电机组并网能力的要求是十分重要的，而为了实现这一目的，实现低压穿越的电网传输就成为了保证电能质量的关键。
2.电能质量分析
电能质量（power quality ）即电力系统中电能的质量，理想的电能应该是完美对称的正弦波。一些因素会使波形偏离对称正弦，由此便产生了电能质量问题。一方面我们研究存在哪些影响因素会导致电能质量问题，一方面我们研究这些因素会导致哪些方面的问题，最后，我们要研究如何消除这些因素，从而最大程度上使电能接近正弦波。
2.1谐波的起因
负荷和设备的非线性特点是谐波产生的根本原因，电压和电流一般情况下是呈线性关系的，一旦两者由于一些影响无法呈线性关系，就会相应地产生波状的谐波负荷。也就是所说的非线性负荷[4]。当风力发电系统向非线性负荷的电网系统供电时，这些谐波就会在设备中发生相应地变化，甚至是将一部分的能量转换到供电系统中，也就是风力供电的发电机组。这就会造成系统的基波畸变，电能的供给力量也就下降了。换一种说法也可以认为是在非线性荷载的基波在传输电流时，电压与非线性的负荷作用不一致产生电流的畸形。因为荷载是连接整个电网的一旦发生畸变电流时，畸变电流也会进入电网中从而导致谐波的产生。
2.2谐波的危害
谐波危害主要是由低次（奇次谐波组成）的原因，导致偶次谐波被消除。首先对于一些设备就会造成相应的事故发生，在对于电容器的作用时，当基波电流上的电流被这种奇数次方的谐波取代，就会导致在电容器中流过的电流产热增大，造成电容在负荷的工作过程中发生爆炸。同时，电容器还可能因为谐波的工作形成谐波的共振情况，在电网中的谐波情况放大。然后是对于电力变压器的设备影响，奇数次方的谐波会导致周围的电力变压器温度升高，并使附加损耗增加，同时产生噪声和振动，会因为谐波共振而放大，使变压器设备中的部分材料受损。尤其是存在着奇偶两种谐波的情况，对于变压器来说，电磁设备的谐波分量会成倍增加。若是长时间的经受这种情况，只会造成设备的金属疲劳和机械损坏。由于发电机的组成中有一个定子端的组别，这个组别会造成附加损耗和谐波共振损耗造成电机的发热现象。谐波对于电网的输送也是有影响的，由于邻近效应和集成效应的关系，对于电网线路而言，谐波的影响最大，线路电阻因为谐波的影响而升高。一方面，一部分电能会浪费。另一方面，在电力组织中，谐波会进入中性线中，而原本的中心线中的只能允许少量的电流进入，而大量的电流进入只会导致产热增加，造成不必要的事故。第二是对继电保护的影响，当发生谐振的情况时，继电保护就会产生反应进行工作，然而这种不必要的工作一定会对相应的设备造成损失。第三，就是计量仪表的指示性错误，由于奇数谐波的能量会对计量设备作用，导致计量设备无法工作。第四对于用电设备的影响，谐波传输是一些用电设备的运行方式，一旦有其他的谐波进入用电设备的工作就会导致工作异常的现象[5]。最后就是会对通信造成干扰。当奇次方的低频谐波通过电力网络时，会对附近的通信线路进行干扰，这就是一些通话质量不好的重要原因之一。
2.3关于LVRT解决电压跌落的实验
由于谐波的影响会造成相应的电压突然跌落的情况，首先是针对谐波引起的电压跌落的实验原理进行叙述。如下图1所示，其实验主要包括电压的采样、滤波环节和故障识别部分。
图1 电压跌落检测实验原理图
首先通过电压跌落的发生器，将电压故障跌落的信号送至风电机组的控制器，进行控制的切换。在由电压跌落发生器来模拟电网电压的故障情况，采集相关电压的实验样本。将该试验样本通过相关的滤波环节进行信号干扰，也就是谐波影响的因素加入，该谐波会导致一定程度的延时和位移，在滤波环节需要选择相应的参数，才能保证电压跌落监测算法的快速和准确，有益于实现DSP功能。本文的实验方法主要是直接的dq变换法检测三相对称电压跌落。结果如图2所示。其中，1是a相电压波形，2是检测电路识别电压跌落故障断信号，低电平为正常运行状态，高电平为电压跌落状态。图2中电压的跌落深度是50%，图6（a）为120 ms跌落波形，图6（b）为跌落发生时刻的波形，图6（c）为130 ms跌落波形，图6（d）为两次跌落的波形。
图2实验相关波形结果
（a）120ms跌落波形（横坐标： 40 ms/格）
（b）跌落发生时刻的波形（横坐标： 10 ms/格）
（c）130 ms跌落波形（横坐标：20 ms/格）
（d）连续跌落波形（横坐标：100 ms/格）
由图可知直接的dq变换检测法具有快速监测电压跌落的能力，其反应快，精度高，但是会有误检的情况。第一次的电压跌落回复后，故障的型号还会又多次的脉冲现行，这就是电压谐波的原因，只要进行第一次的电压监测就可以避免误测的情况。
结论
谐波是造成电压突降的主要原因，lvrt的引入可以有效的减弱电压突降的情况，通过lvrt在电网电路中的影响可以将谐波造成的谐波位移进行延缓，保证了电网的运行安全。在风电组合并电网中的工程中有着重要的意义。
参考文献
[1]张文亮，丘明，来小康.储能技术在电力系统中的应用[J].电网技术，2008，32（7）：1-9.
[2]杨洪耕，刘守亮，肖先勇，等. 基于S 变换的电压凹陷分类专家系统[J]. 中国电机工程学报，2009，27（1） ：98-104.
[3]胡书举，李建林，许洪华. 直驱风电系统变流器建模和跌落特性仿真[J]. 高电压技术，2008，34（5） ：949-954.
[4]袁 川，杨洪耕. 改进的电压凹陷特征量实时检测方法[J].继电器，2008，33（22） ，57-60.
[5]胡书举，李建林，许洪华. 适用于VSCF风电系统应对电网故障的保护电路分析[J]. 变流技术与电力牵引，2008（1） ：45-50，55.
[6]刘云潺，黄 纯，欧立权，等. 基于dq 变换的三相不平衡电压暂降检测方法[J]. 电力系统及其自动化学报，2009 ，1 9（3）：72-76.
作者简介
田天（1988—），男，籍贯：沈阳，学历：大学，毕业院校：沈阳理工大学，现有职称：电气工程师，研究方向：电气。