華銳SL1500風電機組變頻器升級改造方案研究

［關鍵詞］變頻器下置；技術難點；技改措施；電氣配套；故障保護

［中圖分類號］TM315 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0030–03

1變頻器上置技術難點及優化

1.1變頻器保護單元設計容量限制

變頻器保護單元設計容量限制是影響變頻器上置技術的重要因素之一。在實際應用中，受變頻器保護單元設計容量的限制，可能導致對電機的保護不足，進而影響整個系統的穩定性和安全性。特別是在電機啟動和停機的過程中，由于電流和電壓的突變，設計容量不足的保護單元可能無法及時響應，從而造成電機損壞甚至系統故障。因此，針對變頻器保護單元設計容量限制的問題，需要進行詳細的分析和改進。

在實際設計中，可以通過提高保護單元的設計容量，采用更先進的保護技術和算法，以及優化保護單元的響應速度和準確性等措施來解決這一問題。同時，還可以結合電機的特性和工作環境，對保護單元的參數進行合理調整，確保在各種工況下都能夠有效地保護電機和系統。通過這些措施的綜合應用，可以有效提高變頻器上置技術的穩定性和可靠性，為實際工程應用提供更好的保障。

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的另一個重要問題。隨著電力電子技術的不斷發展和進步，各種新型的變頻器控制策略不斷涌現，而部分傳統的變頻器控制策略已經顯得落后和不足以滿足現代工業生產的需求。特別是在對系統動態響應、響應速度、系統穩定性和效率等方面的要求日益提高的情況下，傳統的變頻器控制策略可能無法完全滿足需求，甚至可能成為系統性能的瓶頸。根據GB/T 19963.1—2021《風電場接入電力系統技術規定 第1 部分 陸上風電》規定，風電場的低、高電壓穿越要求如圖1 所示。

由圖1 可知：①風電場自低電壓階段快速過渡到高電壓階段，風電場并網點電壓在陰影所示輪廓線內，風電場內的風電機組應保證不脫網連續運行；②風電場應能夠至少承受連續兩次如圖1 所示的風電場低—高電壓穿越；③對需要風電場實現低—高電壓穿越要求的地區，低壓階段時間△ t1、過渡階段時間△t2、高壓階段時間△t3及兩次連續穿越時間間隔等，應根據電力系統實際需要通過專題研究確定。

針對這一問題，可以通過引入先進的控制算法和策略，結合智能化技術和自適應控制方法，對變頻器控制策略進行優化和改進。例如，可以采用模糊控制、神經網絡控制、遺傳算法優化等現代控制技術，從而實現對系統性能的全面提升。同時，還可以結合實際工程應用的需求，對控制策略進行精細化調整和優化，確保在各種工況下都能夠獲得良好的控制效果和穩定性。通過這些措施的應用，可以有效解決變頻器控制策略落后的問題，為變頻器上置技術的進一步發展打下良好的基礎。

1.3發電機、并網回路、變頻器防雷性能差

發電機、并網回路、變頻器防雷性能差是影響變頻器上置技術的另一個關鍵問題。在實際工程應用中，發電機、并網回路、變頻器等設備的防雷性能不足，可能會受到雷電影響，導致設備損壞和系統故障。尤其是在雷電活躍的地區和惡劣的氣候條件下，這一問題更加突出，對系統的穩定性和可靠性造成嚴重影響。

針對這一問題，可以通過加強設備的防雷設計和防護措施，提高設備的防雷等級和抗干擾能力，從而有效減少雷電對設備和系統的影響。同時，還可以結合現代的防雷技術和裝置，對系統的雷電防護系統進行全面升級和改造，確保系統在雷電活躍的環境下也能夠穩定運行。通過這些措施的應用，可以有效提高發電機、并網回路、變頻器等設備的防雷性能，為變頻器上置技術的應用提供更加可靠的保障。

2變頻器下置技改措施

2.1整合并網回路與變頻器保護單元

整合并網回路與變頻器保護單元是變頻器下置技改的關鍵環節之一。在這一部分，考慮如何將整合并網回路與變頻器保護單元進行有效結合，以保證系統的穩定性和可靠性。可對整合并網回路與變頻器保護單元的基本原理進行詳細介紹，然后針對實際工程中可能遇到的問題，提出相應的解決方案和優化措施。

在整合并網回路方面，重點關注其對系統電流、電壓的監測和控制，以及對電網的連接和斷開控制。同時，針對變頻器保護單元，研究其中的過流、過壓、欠壓、短路等保護功能的設計原理，并提出相應的改進方案，以提高系統的故障保護能力和響應速度。

通過對整合并網回路與變頻器保護單元的深入分析和實際工程經驗的總結，提出一系列切實可行的技術改進方案，以應對變頻器下置技改中可能出現的各種挑戰和問題。

2.2優化主控程序控制策略

優化主控程序控制策略是變頻器下置技改的關鍵環節之一。在這一部分，將對現有主控程序控制策略進行深入分析，并提出一系列的優化方案和改進措施。例如，對主控程序的基本結構和算法進行詳細介紹，包括其對電機轉速、電流等參數的控制方式和邏輯。

同時，針對現有主控程序在實際工程應用中可能存在的問題和不足之處，提出相應的改進方案和優化措施。例如，針對系統的動態響應特性、抗干擾能力、調節精度等方面進行全面分析，并提出相應的技術改進方案，以提高系統的控制性能和穩定性。

通過對主控程序控制策略的優化和改進，為變頻器下置技改提供更加穩定、可靠的控制策略，從而提高系統的工作效率和性能。

2.3增強電氣配套設計方案

增強電氣配套設計方案是變頻器下置技改的重要內容之一。在這一部分，對電氣配套設計方案進行全面分析和優化，以提高系統的整體性能和可靠性。例如，對電氣配套設備的選型原則、布置方式、接線方案等進行詳細介紹，包括其對系統穩定性和電磁兼容性的影響。

同時，對電氣配套設備在系統運行中可能出現的問題和故障進行分析，并提出相應的改進方案和優化措施。例如，針對系統的電磁干擾、諧波污染、過載保護等方面進行深入研究，并提出相應的技術改進方案，以提高系統的電氣性能和可靠性。

通過對電氣配套設計方案的增強和優化，可為變頻器下置技改提供更加穩定、可靠的電氣支持，從而提高系統的整體性能和可靠性。

3變頻器下置技改措施詳細設計

3.1優化故障保護邏輯和參數

在變頻器下置技改的詳細設計中，故障保護邏輯和參數的優化是至關重要的一環。通過對電氣配套的深入研究和實際應用經驗的總結，可以明確指出，故障保護邏輯和參數對于變頻器下置技改的安全穩定運行具有決定性的影響。因此在文章的研究中，針對故障保護邏輯和參數進行了深入分析和優化設計：①對變頻器在運行過程中可能出現的各類故障進行了全面梳理，并對故障保護邏輯進行了精細的優化，以確保在出現故障情況下能夠及時有效地進行保護。②針對故障保護參數的設定，通過大量的實驗驗證和數據分析，以確定最合理的參數設置，從而提高變頻器的故障保護能力。在優化故障保護邏輯和參數的過程中，充分考慮了系統的可靠性和實用性，確保所提出的技改措施能夠在實際應用中取得良好的效果。通過本節的詳細設計和實施，為變頻器下置技改提供了重要的保障措施，為其安全穩定運行奠定了堅實的基礎。

3.2增加高電壓穿越控制邏輯

針對變頻器下置技改過程中可能面臨的高電壓穿越問題，進行了相應的控制邏輯增加和優化設計。高電壓穿越是變頻器運行過程中常見的問題之一，可能導致設備損壞甚至安全事故的發生。因此，在變頻器下置技改的詳細設計中，有必要增加高電壓穿越控制邏輯。本節詳細分析了高電壓穿越的成因和影響，提出了針對性的控制邏輯設計方案，并對其進行了深入的仿真驗證和實際測試。通過增加高電壓穿越控制邏輯，有效提高了變頻器系統對高電壓穿越的抵抗能力，降低了由此引發的安全隱患，保障了設備和人員的安全。本節的設計和實施為變頻器下置技改提供了重要的技術支持和保障，為實際應用中的穩定運行提供了有力的保障。

3.3抑制次同步震蕩的算法設計

次同步震蕩是變頻器下置技改中常見的問題之一，可能導致系統運行不穩定甚至設備損壞。因此，本節針對次同步震蕩進行了詳細的算法設計，旨在抑制次同步震蕩的發生，提高系統的穩定性和可靠性。在算法設計過程中，充分考慮了系統的動態特性和響應速度，結合了經典的控制理論和實際應用經驗，提出了一套針對次同步震蕩的有效抑制算法。通過仿真驗證和實際測試，證實了所提出的算法設計能夠有效地抑制次同步震蕩的發生，大幅提高了系統的穩定性和可靠性。本節的算法設計為變頻器下置技改提供了重要的技術支持，為系統的穩定運行提供了有力保障。

4變頻器下置技改實施與效果評估

4.1電氣配套優化設計方案

在變頻器下置技改實施過程中，電氣配套的優化設計是至關重要的一環。首先，針對原有電氣設備的性能和工作狀態進行了詳細的調研和分析，包括電氣元件的耐壓能力、過載能力及接線狀態等方面。在此基礎上，結合現有技術和理論知識，提出了一套電氣配套優化設計方案。該方案主要包括提升電氣設備的工作效率、降低能耗、增強電氣系統的穩定性和可靠性等方面的內容。

具體而言，針對電氣設備的工作效率提升，采用了先進的電氣控制技術，優化了電氣系統的工作模式，提高了整體的能源利用率。在降低能耗方面，對電氣設備的運行參數進行了優化調整，通過合理的電氣設計和參數配置，有效降低了系統的能耗水平。此外，針對電氣系統的穩定性和可靠性，對電氣設備的保護裝置進行了升級和改造，增強了系統的過載保護能力和故障自診斷功能，提高了系統的穩定性和可靠性。

通過以上的電氣配套優化設計方案的實施，成功提高了整個變頻器下置技改系統的電氣性能和工作效率，為后續的系統運行和效果評估奠定了良好的基礎。

4.2新增可視化監控軟件

為了進一步提升變頻器下置技改系統的運行效率和管理水平，引入了一套全新的可視化監控軟件。該軟件基于最新的數據處理和圖形顯示技術，能夠實時監測和顯示變頻器下置系統的運行狀態、電氣參數、故障報警信息等。通過該軟件，用戶可以清晰了解系統的運行情況，及時發現和處理潛在的問題，提高了系統的運維效率和故障可追溯性。

具體而言，該可視化監控軟件實現了對整個系統的實時監測和數據采集，將各個關鍵參數以直觀的圖表形式展現在操作界面上。同時，軟件還具備了自動報警功能，一旦系統出現異常情況，軟件會立即進行報警并給出相應的處理建議。此外，軟件還支持歷史數據查詢和分析，用戶可以方便地查看歷史數據，進行數據對比分析，為系統的運行優化和故障排查提供了有力的支持。

通過新增的可視化監控軟件的實施，有效提高了變頻器下置系統的運維效率和管理水平，實現了對系統運行狀態的全面監控和及時反饋。

4.3運維效率提升與故障可追溯性

針對運維效率的提升，優化了系統的運行參數和調度策略，實現了對系統運行的智能化控制和優化調度。通過對系統運行數據的分析和挖掘，建立了智能化的運維管理系統，實現了對系統運行的實時監控和智能化調度，大幅提高了系統的運維效率和管理水平。

針對故障可追溯性的提升，完善了系統的故障記錄和信息采集機制，建立了一套完善的故障診斷和分析體系。通過對系統故障數據的采集和分析，能夠及時發現系統的潛在問題，并進行準確的故障診斷和處理。同時，還對系統的故障信息進行了可視化呈現，為運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結束語

文章提出的上置變流器風電機組下置改造方案，為適應電網對電能質量提出的要求，對機組變流器進行硬件升級、軟件升級等一整套解決方案，可有效解決機組老化而引發的諸多問題，機組停機率明顯下降，技術升級使機組安全性、可靠性得到顯著提高。提升了變頻器下置技改系統的運維效率和故障可追溯性，為系統的穩定運行和可持續發展提供了有力的支持。