華銳SL1500風(fēng)電機(jī)組變頻器升級(jí)改造方案研究

［關(guān)鍵詞］變頻器下置；技術(shù)難點(diǎn)；技改措施；電氣配套；故障保護(hù)

［中圖分類(lèi)號(hào)］TM315 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）11–0030–03

1變頻器上置技術(shù)難點(diǎn)及優(yōu)化

1.1變頻器保護(hù)單元設(shè)計(jì)容量限制

變頻器保護(hù)單元設(shè)計(jì)容量限制是影響變頻器上置技術(shù)的重要因素之一。在實(shí)際應(yīng)用中，受變頻器保護(hù)單元設(shè)計(jì)容量的限制，可能導(dǎo)致對(duì)電機(jī)的保護(hù)不足，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。特別是在電機(jī)啟動(dòng)和停機(jī)的過(guò)程中，由于電流和電壓的突變，設(shè)計(jì)容量不足的保護(hù)單元可能無(wú)法及時(shí)響應(yīng)，從而造成電機(jī)損壞甚至系統(tǒng)故障。因此，針對(duì)變頻器保護(hù)單元設(shè)計(jì)容量限制的問(wèn)題，需要進(jìn)行詳細(xì)的分析和改進(jìn)。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)提高保護(hù)單元的設(shè)計(jì)容量，采用更先進(jìn)的保護(hù)技術(shù)和算法，以及優(yōu)化保護(hù)單元的響應(yīng)速度和準(zhǔn)確性等措施來(lái)解決這一問(wèn)題。同時(shí)，還可以結(jié)合電機(jī)的特性和工作環(huán)境，對(duì)保護(hù)單元的參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，確保在各種工況下都能夠有效地保護(hù)電機(jī)和系統(tǒng)。通過(guò)這些措施的綜合應(yīng)用，可以有效提高變頻器上置技術(shù)的穩(wěn)定性和可靠性，為實(shí)際工程應(yīng)用提供更好的保障。

1.2變頻器控制策略落后

變頻器控制策略落后是影響變頻器上置技術(shù)的另一個(gè)重要問(wèn)題。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，各種新型的變頻器控制策略不斷涌現(xiàn)，而部分傳統(tǒng)的變頻器控制策略已經(jīng)顯得落后和不足以滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需求。特別是在對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)、響應(yīng)速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性和效率等方面的要求日益提高的情況下，傳統(tǒng)的變頻器控制策略可能無(wú)法完全滿足需求，甚至可能成為系統(tǒng)性能的瓶頸。根據(jù)GB/T 19963.1—2021《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定 第1 部分 陸上風(fēng)電》規(guī)定，風(fēng)電場(chǎng)的低、高電壓穿越要求如圖1 所示。

由圖1 可知：①風(fēng)電場(chǎng)自低電壓階段快速過(guò)渡到高電壓階段，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓在陰影所示輪廓線內(nèi)，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組應(yīng)保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行；②風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)能夠至少承受連續(xù)兩次如圖1 所示的風(fēng)電場(chǎng)低—高電壓穿越；③對(duì)需要風(fēng)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)低—高電壓穿越要求的地區(qū)，低壓階段時(shí)間△ t1、過(guò)渡階段時(shí)間△t2、高壓階段時(shí)間△t3及兩次連續(xù)穿越時(shí)間間隔等，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)實(shí)際需要通過(guò)專(zhuān)題研究確定。

針對(duì)這一問(wèn)題，可以通過(guò)引入先進(jìn)的控制算法和策略，結(jié)合智能化技術(shù)和自適應(yīng)控制方法，對(duì)變頻器控制策略進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。例如，可以采用模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法優(yōu)化等現(xiàn)代控制技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)性能的全面提升。同時(shí)，還可以結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用的需求，對(duì)控制策略進(jìn)行精細(xì)化調(diào)整和優(yōu)化，確保在各種工況下都能夠獲得良好的控制效果和穩(wěn)定性。通過(guò)這些措施的應(yīng)用，可以有效解決變頻器控制策略落后的問(wèn)題，為變頻器上置技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

1.3發(fā)電機(jī)、并網(wǎng)回路、變頻器防雷性能差

發(fā)電機(jī)、并網(wǎng)回路、變頻器防雷性能差是影響變頻器上置技術(shù)的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。在實(shí)際工程應(yīng)用中，發(fā)電機(jī)、并網(wǎng)回路、變頻器等設(shè)備的防雷性能不足，可能會(huì)受到雷電影響，導(dǎo)致設(shè)備損壞和系統(tǒng)故障。尤其是在雷電活躍的地區(qū)和惡劣的氣候條件下，這一問(wèn)題更加突出，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性造成嚴(yán)重影響。

針對(duì)這一問(wèn)題，可以通過(guò)加強(qiáng)設(shè)備的防雷設(shè)計(jì)和防護(hù)措施，提高設(shè)備的防雷等級(jí)和抗干擾能力，從而有效減少雷電對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的影響。同時(shí)，還可以結(jié)合現(xiàn)代的防雷技術(shù)和裝置，對(duì)系統(tǒng)的雷電防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行全面升級(jí)和改造，確保系統(tǒng)在雷電活躍的環(huán)境下也能夠穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)這些措施的應(yīng)用，可以有效提高發(fā)電機(jī)、并網(wǎng)回路、變頻器等設(shè)備的防雷性能，為變頻器上置技術(shù)的應(yīng)用提供更加可靠的保障。

2變頻器下置技改措施

2.1整合并網(wǎng)回路與變頻器保護(hù)單元

整合并網(wǎng)回路與變頻器保護(hù)單元是變頻器下置技改的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。在這一部分，考慮如何將整合并網(wǎng)回路與變頻器保護(hù)單元進(jìn)行有效結(jié)合，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性?？蓪?duì)整合并網(wǎng)回路與變頻器保護(hù)單元的基本原理進(jìn)行詳細(xì)介紹，然后針對(duì)實(shí)際工程中可能遇到的問(wèn)題，提出相應(yīng)的解決方案和優(yōu)化措施。

在整合并網(wǎng)回路方面，重點(diǎn)關(guān)注其對(duì)系統(tǒng)電流、電壓的監(jiān)測(cè)和控制，以及對(duì)電網(wǎng)的連接和斷開(kāi)控制。同時(shí)，針對(duì)變頻器保護(hù)單元，研究其中的過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、短路等保護(hù)功能的設(shè)計(jì)原理，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方案，以提高系統(tǒng)的故障保護(hù)能力和響應(yīng)速度。

通過(guò)對(duì)整合并網(wǎng)回路與變頻器保護(hù)單元的深入分析和實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，提出一系列切實(shí)可行的技術(shù)改進(jìn)方案，以應(yīng)對(duì)變頻器下置技改中可能出現(xiàn)的各種挑戰(zhàn)和問(wèn)題。

2.2優(yōu)化主控程序控制策略

優(yōu)化主控程序控制策略是變頻器下置技改的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。在這一部分，將對(duì)現(xiàn)有主控程序控制策略進(jìn)行深入分析，并提出一系列的優(yōu)化方案和改進(jìn)措施。例如，對(duì)主控程序的基本結(jié)構(gòu)和算法進(jìn)行詳細(xì)介紹，包括其對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速、電流等參數(shù)的控制方式和邏輯。

同時(shí)，針對(duì)現(xiàn)有主控程序在實(shí)際工程應(yīng)用中可能存在的問(wèn)題和不足之處，提出相應(yīng)的改進(jìn)方案和優(yōu)化措施。例如，針對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性、抗干擾能力、調(diào)節(jié)精度等方面進(jìn)行全面分析，并提出相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)方案，以提高系統(tǒng)的控制性能和穩(wěn)定性。

通過(guò)對(duì)主控程序控制策略的優(yōu)化和改進(jìn)，為變頻器下置技改提供更加穩(wěn)定、可靠的控制策略，從而提高系統(tǒng)的工作效率和性能。

2.3增強(qiáng)電氣配套設(shè)計(jì)方案

增強(qiáng)電氣配套設(shè)計(jì)方案是變頻器下置技改的重要內(nèi)容之一。在這一部分，對(duì)電氣配套設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面分析和優(yōu)化，以提高系統(tǒng)的整體性能和可靠性。例如，對(duì)電氣配套設(shè)備的選型原則、布置方式、接線方案等進(jìn)行詳細(xì)介紹，包括其對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和電磁兼容性的影響。

同時(shí)，對(duì)電氣配套設(shè)備在系統(tǒng)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問(wèn)題和故障進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方案和優(yōu)化措施。例如，針對(duì)系統(tǒng)的電磁干擾、諧波污染、過(guò)載保護(hù)等方面進(jìn)行深入研究，并提出相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)方案，以提高系統(tǒng)的電氣性能和可靠性。

通過(guò)對(duì)電氣配套設(shè)計(jì)方案的增強(qiáng)和優(yōu)化，可為變頻器下置技改提供更加穩(wěn)定、可靠的電氣支持，從而提高系統(tǒng)的整體性能和可靠性。

3變頻器下置技改措施詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.1優(yōu)化故障保護(hù)邏輯和參數(shù)

在變頻器下置技改的詳細(xì)設(shè)計(jì)中，故障保護(hù)邏輯和參數(shù)的優(yōu)化是至關(guān)重要的一環(huán)。通過(guò)對(duì)電氣配套的深入研究和實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，可以明確指出，故障保護(hù)邏輯和參數(shù)對(duì)于變頻器下置技改的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有決定性的影響。因此在文章的研究中，針對(duì)故障保護(hù)邏輯和參數(shù)進(jìn)行了深入分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)：①對(duì)變頻器在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的各類(lèi)故障進(jìn)行了全面梳理，并對(duì)故障保護(hù)邏輯進(jìn)行了精細(xì)的優(yōu)化，以確保在出現(xiàn)故障情況下能夠及時(shí)有效地進(jìn)行保護(hù)。②針對(duì)故障保護(hù)參數(shù)的設(shè)定，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和數(shù)據(jù)分析，以確定最合理的參數(shù)設(shè)置，從而提高變頻器的故障保護(hù)能力。在優(yōu)化故障保護(hù)邏輯和參數(shù)的過(guò)程中，充分考慮了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性，確保所提出的技改措施能夠在實(shí)際應(yīng)用中取得良好的效果。通過(guò)本節(jié)的詳細(xì)設(shè)計(jì)和實(shí)施，為變頻器下置技改提供了重要的保障措施，為其安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2增加高電壓穿越控制邏輯

針對(duì)變頻器下置技改過(guò)程中可能面臨的高電壓穿越問(wèn)題，進(jìn)行了相應(yīng)的控制邏輯增加和優(yōu)化設(shè)計(jì)。高電壓穿越是變頻器運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題之一，可能導(dǎo)致設(shè)備損壞甚至安全事故的發(fā)生。因此，在變頻器下置技改的詳細(xì)設(shè)計(jì)中，有必要增加高電壓穿越控制邏輯。本節(jié)詳細(xì)分析了高電壓穿越的成因和影響，提出了針對(duì)性的控制邏輯設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其進(jìn)行了深入的仿真驗(yàn)證和實(shí)際測(cè)試。通過(guò)增加高電壓穿越控制邏輯，有效提高了變頻器系統(tǒng)對(duì)高電壓穿越的抵抗能力，降低了由此引發(fā)的安全隱患，保障了設(shè)備和人員的安全。本節(jié)的設(shè)計(jì)和實(shí)施為變頻器下置技改提供了重要的技術(shù)支持和保障，為實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力的保障。

3.3抑制次同步震蕩的算法設(shè)計(jì)

次同步震蕩是變頻器下置技改中常見(jiàn)的問(wèn)題之一，可能導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定甚至設(shè)備損壞。因此，本節(jié)針對(duì)次同步震蕩進(jìn)行了詳細(xì)的算法設(shè)計(jì)，旨在抑制次同步震蕩的發(fā)生，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在算法設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分考慮了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和響應(yīng)速度，結(jié)合了經(jīng)典的控制理論和實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，提出了一套針對(duì)次同步震蕩的有效抑制算法。通過(guò)仿真驗(yàn)證和實(shí)際測(cè)試，證實(shí)了所提出的算法設(shè)計(jì)能夠有效地抑制次同步震蕩的發(fā)生，大幅提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。本節(jié)的算法設(shè)計(jì)為變頻器下置技改提供了重要的技術(shù)支持，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。

4變頻器下置技改實(shí)施與效果評(píng)估

4.1電氣配套優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

在變頻器下置技改實(shí)施過(guò)程中，電氣配套的優(yōu)化設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的一環(huán)。首先，針對(duì)原有電氣設(shè)備的性能和工作狀態(tài)進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)研和分析，包括電氣元件的耐壓能力、過(guò)載能力及接線狀態(tài)等方面。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)和理論知識(shí)，提出了一套電氣配套優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。該方案主要包括提升電氣設(shè)備的工作效率、降低能耗、增強(qiáng)電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性等方面的內(nèi)容。

具體而言，針對(duì)電氣設(shè)備的工作效率提升，采用了先進(jìn)的電氣控制技術(shù)，優(yōu)化了電氣系統(tǒng)的工作模式，提高了整體的能源利用率。在降低能耗方面，對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，通過(guò)合理的電氣設(shè)計(jì)和參數(shù)配置，有效降低了系統(tǒng)的能耗水平。此外，針對(duì)電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù)裝置進(jìn)行了升級(jí)和改造，增強(qiáng)了系統(tǒng)的過(guò)載保護(hù)能力和故障自診斷功能，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

通過(guò)以上的電氣配套優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的實(shí)施，成功提高了整個(gè)變頻器下置技改系統(tǒng)的電氣性能和工作效率，為后續(xù)的系統(tǒng)運(yùn)行和效果評(píng)估奠定了良好的基礎(chǔ)。

4.2新增可視化監(jiān)控軟件

為了進(jìn)一步提升變頻器下置技改系統(tǒng)的運(yùn)行效率和管理水平，引入了一套全新的可視化監(jiān)控軟件。該軟件基于最新的數(shù)據(jù)處理和圖形顯示技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和顯示變頻器下置系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、電氣參數(shù)、故障報(bào)警信息等。通過(guò)該軟件，用戶可以清晰了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的運(yùn)維效率和故障可追溯性。

具體而言，該可視化監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集，將各個(gè)關(guān)鍵參數(shù)以直觀的圖表形式展現(xiàn)在操作界面上。同時(shí)，軟件還具備了自動(dòng)報(bào)警功能，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，軟件會(huì)立即進(jìn)行報(bào)警并給出相應(yīng)的處理建議。此外，軟件還支持歷史數(shù)據(jù)查詢和分析，用戶可以方便地查看歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析，為系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化和故障排查提供了有力的支持。

通過(guò)新增的可視化監(jiān)控軟件的實(shí)施，有效提高了變頻器下置系統(tǒng)的運(yùn)維效率和管理水平，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的全面監(jiān)控和及時(shí)反饋。

4.3運(yùn)維效率提升與故障可追溯性

針對(duì)運(yùn)維效率的提升，優(yōu)化了系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和調(diào)度策略，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的智能化控制和優(yōu)化調(diào)度。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析和挖掘，建立了智能化的運(yùn)維管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能化調(diào)度，大幅提高了系統(tǒng)的運(yùn)維效率和管理水平。

針對(duì)故障可追溯性的提升，完善了系統(tǒng)的故障記錄和信息采集機(jī)制，建立了一套完善的故障診斷和分析體系。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)的采集和分析，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的潛在問(wèn)題，并進(jìn)行準(zhǔn)確的故障診斷和處理。同時(shí)，還對(duì)系統(tǒng)的故障信息進(jìn)行了可視化呈現(xiàn)，為運(yùn)維人員提供了直觀的故障信息展示和分析工具，大幅提高了故障的可追溯性和處理效率。

5結(jié)束語(yǔ)

文章提出的上置變流器風(fēng)電機(jī)組下置改造方案，為適應(yīng)電網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量提出的要求，對(duì)機(jī)組變流器進(jìn)行硬件升級(jí)、軟件升級(jí)等一整套解決方案，可有效解決機(jī)組老化而引發(fā)的諸多問(wèn)題，機(jī)組停機(jī)率明顯下降，技術(shù)升級(jí)使機(jī)組安全性、可靠性得到顯著提高。提升了變頻器下置技改系統(tǒng)的運(yùn)維效率和故障可追溯性，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和可持續(xù)發(fā)展提供了有力的支持。