(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211246129.1 (22)申请日 2022.10.12 (71)申请人 国网宁夏电力有限公司电力科 学研 究院 地址 750011 宁夏回族自治区银川市金凤 区黄河东路716号 申请人 天津大学　国网宁夏电力有限公司 (72)发明人 梁亚波　李超　栗磊　曹云柱　 王小立　刘海涛　牛健　赫嘉楠　 尹亮　陈小乾　王放　 (74)专利代理 机构 天津诺德知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 12213 专利代理师 栾志超 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01)H02J 3/16(2006.01) H02P 9/00(2006.01) H02P 9/10(2006.01) H02P 101/15(2015.01) (54)发明名称 基于转子串联动态阻抗的双馈风机故障穿 越方法及系统 (57)摘要 本发明涉及风机并网运行技术领域， 具体涉 及一种基于转子串联动态阻抗的双馈风机故障 穿越系统， 包括风机、 变压器、 变流器和动态阻抗 装置， 所述风机的定子侧直接连接所述变压器， 所述风机的转子侧依次连接所述动态阻抗装置、 所述变流器和所述变压器， 所述变压器接入电 网。 该系统提高了风机故障穿越的能力。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115473275 A 2022.12.13 CN 115473275 A 1.一种基于转子串联动态阻抗的双馈风机故障穿越系统， 其特征在于， 包括风机、 变压 器、 变流器和 动态阻抗装置， 所述风机的定子侧直接连接所述变压器， 所述风机的转子侧依 次连接所述动态阻抗装置、 所述变流器和所述变压器， 所述变压器接入电网。 2.根据权利要求1所述的基于转子串联动态阻抗的双馈风机故障穿越系统， 其特征在 于， 所述动态阻抗装置包括五个双向可控晶闸管： S1、 S2、 S3、 S4、 S5， 两个电抗器： L1、 L2， 以 及两个电阻器： R1、 R2； 所述动态阻抗装置包括并联的第一电路和第二电路， 所述第一电路 包括S1， 所述第二电路包括串 联的第一分段和第二分段； 其中， S2与L1串 联， S3和L2串 联， 两 者再并联 形成所述第一分段； S4与R 1串联， S5与R2串联， 两者再并联 形成所述第二分段。 3.根据权利要求2所述的基于转子串联动态阻抗的双馈风机故障穿越系统， 其特征在 于， 所述风机的出 口处设置有第一保护检测装置， 所述第一保护检测装置用于对所述风机 出口处任一线路上的电压进行检测。 4.根据权利要求3所述的基于转子串联动态阻抗的双馈风机故障穿越系统， 其特征在 于， 所述风机的转子侧设置有第二保护检测装置， 所述第二保护检测装置用于对所述风机 的转子侧的任一相线路上的电流进行检测。 5.根据权利要求4所述的基于转子串联动态阻抗的双馈风机故障穿越系统， 其特征在 于， 该双馈风机故障穿越系统的直流母线处设置有第三保护检测装置， 所述第三保护检测 装置用于判断所述 直流母线的电流大小。 6.根据权利要求1所述的基于转子串联动态阻抗的双馈风机故障穿越系统， 其特征在 于， 所述变流器为电压源型变流器， 通过转子变流器和电网侧变流器串联而成。 7.一种基于转子串联动态阻抗的双馈风机故障穿越方法， 其特征在于， 使用如权利要 求5所述的基于转子串联动态阻抗的双馈风机故障穿越系统， 包括： 若系统未发生故障， 则 将S1开启， 所述第一电路导通， 所述第二电路旁路， 若系统发生 故障， 则将S2关断， 以使故障 电流流过所述第二通路， 并且， S2、 S3交替导通得到一可变电抗， 所述可变电抗用于抑制故 障初期的短路电流， S4、 S 5交替导通得到一可变电阻， 所述可变电阻用于控制故障稳态阶段 的转子电流。 8.根据权利要求6所述的基于转子串联动态阻抗的双馈风机故障穿越方法， 其特征在 于， 所述第一保护检测装置对所述风机出 口处任一线路上 的电压进行检测， 若所述风机出 口处一线路的电压有效值低于所述风机额定电压的0.9 倍， 则判定该线路发生 故障， 此时关 断S1， 并交替 导通S2、 S3。 9.根据权利要求6所述的基于转子串联动态阻抗的双馈风机故障穿越方法， 其特征在 于， 所述第二保护检测装置对所述风机的转子侧的任一相线路上 的电流进行检测， 若转子 侧电流有效值大于转子电流的最大允许值， 则此时关断S1， 并交替 导通S4、 S5。 10.根据权利要求6所述的基于转子串联动态阻抗的双馈风机故障穿越方法， 其特征在 于， 所述第三保护检测装置判断所述直流母线的电流大小， 若所述直流母线的电压大于所 述直流母线电压额定值的1.1倍， 则关断S1， 并交替导通S4、 S 5， 直至所述直流母线的电压降 落到小于0.9 倍所述风机额定电压、 转子电流小于转子电流最大允许值、 所述直流母线的电 压在所述 直流母线电压额定值的1.1倍范围内， 再将S1重新 导通。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115473275 A 2基于转子串联动态阻抗的双馈风机故障穿越 方法及系统 技术领域 [0001]本发明涉及 风机并网运行技术领域， 具体涉及一种基于转子串联动态阻抗的双馈 风机故障穿越方法及系统。 背景技术 [0002]近年来， 在 “双碳”目标要求下， 风电等新能源开始大规模集中接入电网， 但随着风 电渗透率逐渐提高， 风电场和电力系统之间的相互作用也越来越大。 电网发生 故障时， 如果 风电场不考虑故障的严重程度和持续时间， 直接从电网中解列， 其在风电等新能源比例不 高时是允许的， 但当风电在电网中所占比例较大时， 电网的稳定性会由于风机的接连退出 运行而受到严重影响， 从而增加系统的恢复难度， 甚至恶化 故障的发展态势 导致系统崩溃。 因此， 从维护电力系统稳定运行 的角度出发， 电网发生故障时风机具备故障穿越能力至关 重要， 该能力是风电实现大规模并 网必备的关键技 术之一。 [0003]目前一般采用转子串电阻的故障穿越方法， 当电网发生故障时， 风机出口处电压 迅速产生降落， 风机的定子电压与风机出 口处的压差迅速降落在定子电阻上， 导致定子电 流在故障后毫秒之内快速上升至数倍额定电流， 进而在风机转子侧感应出过电流， 使转子 侧变流器无法正常对转子进行励磁控制， 并且还会导致直流母线电压迅速提高， 影响风机 的正常运行。 目前大部 分文献和专利提到， 风机在增加硬件进 行故障穿越时， 常采用转子侧 并撬棒电路， 但是投入撬棒电路后， 风机等同于异步风机， 需从电网中吸收无功功率， 不利 于故障电压的恢复。 风机在改进控制策略上， 同时采用去磁控制或反向转子电压补偿控制， 但此类方法只适用于电压跌落较轻的情况， 在电压深跌落时， 改进的控制策略仍需要和增 加硬件相结合， 共同完成风机的故障穿越。 而风机转子侧串动态阻抗， 可以有效的抑制转子 故障电流， 使得风机在故障阶段仍可以控制转子侧变流器对转子绕组进行励磁控制， 还可 以控制风机向出口处提供无功进 行电压支撑。 并且转子串动态阻抗可以满足在不同电压跌 落时， 对故障电流的精准抑制， 其中转子串电抗部 分， 可以有效减小故障初期时转子故障电 流的峰值， 利于转子电流的稳定； 转子串电阻部分， 可以保证故障稳态 时， 转子电流在允许 范围内， 并且可以消耗多余功率， 防止故障时直 流母线电压突增。 [0004]因此针对这一现状， 有必要对转子串联阻抗的拓扑结构及其转子串阻抗自适应调 整策略进行研究。 发明内容 [0005]解决的技 术问题 [0006]针对现有技术所存在的上述缺点， 本发明提供了一种基于转子串联动 态阻抗的双 馈风机故障穿越方法及系统， 对转子串联阻抗的拓扑结构及其转子串阻抗提供自适应调整 策略， 提高了风机故障穿越的能力。 [0007]技术方案 [0008]为实现以上目的， 本发明通过以下技 术方案予以实现：说　明　书 1/5 页 3 CN 115473275 A 3