新型無功補償裝置穩(wěn)定風力發(fā)電系統(tǒng)電壓的研究初探

孔令軍

摘要：風力在電力系統(tǒng)中的應用具有非常重要的作用，風力作為一種可再生能源，具有能量大、無污染的優(yōu)點，在電力系統(tǒng)中的應用可以節(jié)約能源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標?，F(xiàn)階段風力發(fā)電系統(tǒng)主要應用無功補償方式，既發(fā)揮了一定的作用，也存在一些問題，本文對新型無功補償裝置穩(wěn)定風力發(fā)電系統(tǒng)電壓存在的問題進行分析，對新型無功補償裝置應用于風力發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定電壓進行研究，提高電壓的穩(wěn)定性，保證電力順利輸送。

關鍵詞：無功補償裝置；風力發(fā)電系統(tǒng)；穩(wěn)定電壓；問題；有效措施

一、前言

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，社會生產(chǎn)對電力的需求越來越大，電力系統(tǒng)為了保證供電安全，對發(fā)電機進行了改革，風力發(fā)電是可持續(xù)發(fā)展倡導的清潔能源，目前，已經(jīng)得到了很好的應用，風電容量注入電力系統(tǒng)對風電系統(tǒng)電網(wǎng)產(chǎn)生了一定的影響，尤其是電網(wǎng)中的電壓穩(wěn)定。為了保證風力發(fā)電系統(tǒng)運行安全，在發(fā)電機組中裝置電容補償裝置，以投切補償?shù)姆绞綄C組出力進行補償，但是，投切補償電容器不具備連續(xù)性，對電網(wǎng)中電壓穩(wěn)定產(chǎn)生較大程度的影響。為此，提出了用新型的無功補償裝置穩(wěn)定風電系統(tǒng)中的電壓，保證電網(wǎng)安全，促進電力企業(yè)發(fā)展。

二、無功補償裝置應用于風力發(fā)電系統(tǒng)中的重要性

影響風力穩(wěn)定性的因素有很多，其中主要包括：氣候、溫度以及光照，所以風力具有很強的不穩(wěn)定性，風速發(fā)生變化的時候，風電系統(tǒng)中的風電機組也會隨之發(fā)生變化，通過無功補償裝置可以有效減少電壓波動對電網(wǎng)運行穩(wěn)定性的沖擊。在風力風電系統(tǒng)中有足夠的無功功率備用，電網(wǎng)系統(tǒng)中無功電源充足，就可以解決較高電壓下安全用電問題，可以充分滿足無功平衡的需要，提高發(fā)電系統(tǒng)的運行電壓質量。電網(wǎng)中有足夠的無功功率，就可以使電網(wǎng)負荷電壓保持在正常水平，無功電源的容量不足，電壓負荷端的電壓就會降低。所以，要提高風力發(fā)電系統(tǒng)的電壓質量，保證風力發(fā)電系統(tǒng)電壓穩(wěn)定，就必須使風力發(fā)電系統(tǒng)的無功功率保持平衡，電網(wǎng)系統(tǒng)中的無功電源充足。無功補償裝置在風力發(fā)電系統(tǒng)中的應用，可以提高無功功率的因數(shù)，提高風力發(fā)電系統(tǒng)中的設備利用率、輸電功率，有效改善電網(wǎng)的電壓質量，滿足社會生產(chǎn)的用電需求，為社會發(fā)展提供充足的動力，促進社會發(fā)展，具有非常重要的意義。

現(xiàn)階段，風力發(fā)電系統(tǒng)中的無功補償裝置主要有同步調相機、風力電容器、靜止無功補償器以及靜止同步補償器等，每種裝置都有自身的優(yōu)勢和不足，但這些裝置的共同目的都是減少電感性的負荷，校正無功補償因素，使之接近于1，最大限度的減少無功損耗，保證風電系統(tǒng)中的電壓穩(wěn)定，保證電網(wǎng)安全運行。下面對基于DSP靜止無功裝置取代并聯(lián)電容器無功補償裝置進行分析，這種無功補償裝置的最大特點就是能夠快速連續(xù)地對風電發(fā)電系統(tǒng)進行無功補償，還可以產(chǎn)生風力發(fā)電系統(tǒng)中三項不對稱造成的負序電流，在風力發(fā)電系統(tǒng)中的應用具有非常重要的作用。

三、無功補償裝置

這種基于DSP的靜止無功補償裝置是一種比較常見的靜止無功補償器，它的優(yōu)點是：裝置結構簡單、經(jīng)濟性好。

圖：無功補償裝置控制圖

如上圖所示，風力發(fā)電系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)處理和計算主要通過運算單元，高速處理能力的DSP對數(shù)據(jù)進行快速處理，及時發(fā)現(xiàn)無功補償裝置在風力發(fā)電系統(tǒng)中應用存在的問題，解決這些問題，保證風力發(fā)電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定，在測量環(huán)節(jié)中對數(shù)據(jù)進行測量，準確測量出風力發(fā)電系統(tǒng)的電壓和電流，從而測算出SVC（靜止無功補償器）的補償電量，將這行信息輸送給觸發(fā)環(huán)節(jié)，觸發(fā)環(huán)節(jié)及時作出反映，對晶閘管的導通角進行控制，保證電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行，為風力發(fā)電系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性提供充分的保障。

四、靜止無功補償裝置中DSP軟件的設計

（一）DSP硬件設計

DSP的硬件在無功補償裝置中發(fā)揮著非常重要的作用，是靜止無功補償裝置的重要組成部分，靜止無功補償裝置中DSP的硬件包括：電壓、電流的采樣轉換電路、采樣周期信號產(chǎn)生電路、存儲器擴展電路、復位電路、串行接口以及鍵盤現(xiàn)實模塊，只有保證每一個部分的安全、穩(wěn)定，靜止無功補償裝置才能在風力發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)揮自身的重要作用。

（二）DSP軟件設計

軟件在靜止無功補償裝置中發(fā)揮著和硬件同等重要的作用，軟件和硬件質量得到保證，才能共同促使靜止無功補償裝置正常運行，充分發(fā)揮其重要作用。在風力發(fā)電系統(tǒng)中為了保證電壓的檢測精度，一般采用128倍頻的采用頻率對風力發(fā)電系統(tǒng)中的三相電壓以及三相電流進行采樣，并對采樣數(shù)據(jù)進行檢測，及時發(fā)現(xiàn)風力發(fā)電系統(tǒng)運行中存在的問題，及時解決問題，保證電網(wǎng)安全運行，對于電壓異常的情況，應該通過靜止無功補償裝置系統(tǒng)的定時中斷服務實現(xiàn)轉換，確保128倍頻的采用頻率采樣速度，提高工作效率和工作質量，保證電網(wǎng)中三相電壓和三相電流穩(wěn)定，保證風力發(fā)電系統(tǒng)中的電壓穩(wěn)定。

總之，靜止無功補償裝置中必須保證DSP軟、硬件系統(tǒng)安全、正常，使靜止無功補償裝置能夠在風力發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，保證電壓穩(wěn)定，促使電網(wǎng)安全運行，從而為社會生產(chǎn)提供充足的動力支持，促進社會經(jīng)濟的發(fā)展。

結束語

隨著科學技術的不斷發(fā)展和進步，無功補償裝置也得到了優(yōu)化和完善，新型無功補償裝置解決了傳統(tǒng)無功補償裝置中的很多問題，為風力發(fā)電系統(tǒng)的正常運行提供了重要保障。尤其是面臨能源短缺問題，風力在發(fā)電系統(tǒng)中得到了非常廣泛的應用，為社會生產(chǎn)發(fā)展做出了巨大的貢獻，但是，風力發(fā)電系統(tǒng)在實際應用過程中存在很多問題，這些問題較大程度影響了風力發(fā)電系統(tǒng)中的電壓穩(wěn)定，對風電系統(tǒng)和電網(wǎng)產(chǎn)生了非常不利的影響，新型無功補償裝置在風力發(fā)電系統(tǒng)中的應用有效控制和解決了這些問題，提高了電網(wǎng)質量，為風力發(fā)電系統(tǒng)中的電壓穩(wěn)定提供了充分的保障。因此，風力發(fā)電系統(tǒng)為保證電壓穩(wěn)定，必須應用無功補償裝置，并結合實際情況對無功補償裝置進行優(yōu)化。

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