光伏 故障穿越能力是什么

低电压穿越能力主要应用在风力发电场，要求在特定条件下保持电力输送；防孤岛能力主要用在光伏（太阳能）发电场，要求要求在特定条件下停止电力输送。

低电压穿越能力，指大电网的电压降低到一定值的情况下，风力发电场（机）不脱离电网而继续维持运行，甚至还可为系统提供一定电能以帮助系统恢复电压的能力。具有低电压穿越能力的风力发电机可躲过（穿越）保护动作时间，故障切除后恢复正常运行。这可大大减少风电机组在故障时反复并网次数，减少对电网的冲击。采取这一措施的重要原因是风力发电场的断网有可能会对发电设备造成重大损伤。

防孤岛能力，指发电设备意外脱离大电网的情况下（孤岛运行），及时调整电能输出（包括停电）。避免在失去大电网参照的情况发生的电压升高，频率改变以及恢复供电时的涌浪冲击。光伏发电场（机）由于发电能力调控的原因，必须具有防孤岛能力。

1、光伏逆变器需要低电压穿越功能。

2、逆变器又称电源调整器，根据逆变器在光伏发电系统中的用途可分为独立型电源用和并网用二种。根据波形调制方式又可分为方波逆变器、阶梯波逆变器、正弦波逆变器和组合式三相逆变器。对于用于并网系统的逆变器，根据有无变压器又可分为变压器型逆变器和无变压器型逆变器。

3、低电压穿越：当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在电压跌落的范围内，风电机组能够不间断并网运行。对于光伏电站当电力系统事故或扰动引起光伏发电站并网电压跌落时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内，光伏发电站能够保证不脱网连续运行。

1、当电网发生三相短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各线电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行。风电场并网点任意线电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。

2、当电网发生两相短路故障引起并网点电压跌落时，同理。

3、当电网发生单相接地短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各相电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行。风电场并网点任意相电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。

低电压穿越LVRT，指在光伏并网点电压跌落的时候，光伏设备能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而穿越这个低电压时间（区域）。

穿越性电流就是在保护区外发生短路时，流入保护区内的故障电流。

风电机组低电压穿越（LVRT-Low Voltage Ride Through）能力：指当端电压降低到一定值的情况下，风电机组不脱离电网而继续维持运行，甚至还可以为系统提供一定无功支持以帮助系统恢复电压的能力。**当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在电压跌落的范围（20%-90%）内，风电机组能够不脱网运行2s，并提供无功支持，支持电网电压恢复。

要求风电场最低电压穿越的持续时间为 0.625s，风电场最低穿越电压为 0.2pu。其中0.625s 为后备保护时间（0.5s）加上保护启动延时时间（约为 0.125s）。风电场最低穿越电压取为 0.2pu 主要是考虑了当风电场附近线路发生短路故障时，风电场并网点的电压大都降低到 0.2pu左右。

风力发电机在低电压穿越时，要考虑以下因素：①机端电压支撑能力。②机械、电气功率的不平衡会影响机组稳定运行。③暂态过程导致发电机中出现过流，可能损坏器件。④附加的转矩、应力可能损坏机械部分。 ⑤高风速期间，输电网故障引起的大量风电切除会导致系统潮流的大幅变化，甚至可能引起大面积的停电，进而带来频率的稳定问题。

双馈风电机组结构简图如图所示，双馈感应电机（DFIG）定子侧直接与电网相连，变流器系统向转子侧提供励磁电流。

图 双馈异步发电机结构简图

机组兼有软穿越和硬穿越两种功能。软穿越功能指在硬件不做任何调整的情况下，通过变频器的软件调节励磁控制信号和CROWBAR的配合动作，保障在电网电压跌落时变流器处于安全工作状态。但是，由于电气元件自身的工作状态受到电压的影响，在软穿越情况下，低电压穿越能力有限。硬穿越作为软件穿越的补充，对低电压穿越能力进行扩充，使得风力机在更严重电压跌落时可实现故障穿越。

具体要求为：

风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够保持并网运行625ms的低电压穿越能力；

风电场并网点电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电机组保持并网运行。

为保障硬件穿越能力，以下设备经过特殊设计：

1）控制元件持续供电

变流器中的一些控制元器件由于都是电网供电，当电压跌落时，为了保证控制元器件保持在正常的工作状态，需要连续供电，直至电网电压恢复正常。

对应措施：变流器配备UPS设备，对关键部件进行辅助供电。

直流过压保护线路

对于双馈发电机，定子侧联接电网，电压跌落将感生出较大的转子电势并产生较大的转子电流，导致直流母排的电压过高，对脆弱的电力电子器件构成威胁。

对应措施：采用IGBT开关控制的卸载保护回路（直流回路耗能系统），同时利用主动型Crowbar阻止直流母排电压超过允许的最大电压。

5.功率恢复的控制

功率恢复过程中，有功电流的恢复取决于：风速、电压突降的深度和持续时间、变流器控制梯度（系统设计要求）等。为避免电压恢复过程中引起的电磁振荡和驱动链转矩振荡，变流器需要调节励磁阻尼系统，使得风力机的载荷在可承受范围内。

功率变化梯度的调节范围：1000kW/s~10kW/s

6.短时间内多次故障

机组具备应对短时内多次故障（重合闸后再次故障）引起的电压突变的能力，在满足变流器功率元件IGBT散热恢复时间的前提下，具体参数将根据实际电网要求进行调节。

7.低电压穿越的周边设备影响

风机在低电压穿越期间，变频器完成一些列动作，会带来一些负面的影响，这方面还需要进一步的研究，确保电网和风电机组均安全：

7.1投入转子刹车电阻对导致电机制动，引起轴承、齿轮箱的冲击，同时也引起叶片的突然冲击，可能会带来潜在的安全隐患。

7.2如果制动电阻、IGBT管不能承受大电流和过电压的冲击，将会导致损坏或电容器击穿。

7.3电压的波动会导致电能质量不合格，如果持续时间过长会导致其他的风电机组穿越失败。

7.4电压穿越与继电保护配合难度加大，会导致一些不必要的保护误动，反而会扩大事故。