摘要：现如今，我国的风电发展十分迅速，针对风电场存在的谐波污染，采用了感应滤波技术进行谐波治理。在变压器中增设等值阻抗为零、带无功补偿功能的滤波绕组，配置全调谐滤波支路构成谐波短路环，从而实现谐波有效滤除；针对电压波动，提出了一套以风电机组无功输出为主、SVG无功输出为辅的AVC系统优化控制方法，无功资源可提升3倍以上，增强了无功电压调节能力。通过风电场并网检测，谐波问题得到了根本抑制，无功电压控制良好。
关键词：风电场；谐波；感应滤波；无功电压；AVC
引言
近年，国内大量风电项目并网发电，出现多起由谐波侵入引起的风电机组事故。谐波侵入理论分析复杂，同时受风电场参数及系统运行工况的影响较大，且通常表现为系统性问题，因此难以分析和准确定位；另一方面，谐波侵入引起的过电压、过电流会导致设备绝缘或热稳定破坏，严重危害设备的正常运行。若不妥善处理谐波侵入问题，谐振侵入的供用电设备将无法正常稳定运行。
1无功电压自动控制技术的运用核心
（1）后台软件。无功电压自动控制技术的运用需要依靠强大的后台软件实现对自身作用的发挥。无功电压自动控制技术的后台软件是基于计算机系统实现运行，这项技术的应用中对其进行控制的可能是一个完整的软件，还有可能是一个子模块，这并不是固定的，软件和子模块都能实现对后台软件的控制，都能促进电力系统的调动，实现电力调度功能。无功电压自动控制技术的后台软件能够实现对系统的运用，能够保证系统的有效的运行。无功电压自动控制技术的操作比较简单，易于上手，但是在后台运行中也容易出现问题，后台软件也需要在运用中优化，对于出现的问题应该及时的处理，这样才能促进软件和模块的优化，促进技术应用。（2）无功电压自动控制网。无功电压自动控制技术就是其实现自身功能的一种方式，控制网拥有自己的独立的数据，而且还能进行采集和控制工作。无功电压自动控制技术可以通过控制网进行数据的传输，数据传输可以实现自动化，而且系统对数据进行分析后还能进行处理，这样能够促进数据的有效的利用，保证系统的稳定。但是系统对网络的要求比较高，出现网络不稳定就有可能造成控制网的准确性降低的问题。（3）独立无功电压自动控制装置。自动控制装置是实现数据收集的装置，这个装置具有数据采取。传输等功能，这些功能都是通过自动控制装置实现，自动控制装置能够完善更多的功能。自动控制装置需要大量的硬件才能维持其传输功能，保证传输效率，但是在自动控制装置的安装中需要的时间比较长，需要专业的人员进行安装。
2基于感应滤波的风电场构架
感应滤波系统由感应滤波变压器、FC滤波器和SVG静止无功发生器等部件组成，如图2所示。感应滤波变压器引出特殊设计的滤波绕组抽头，接入FC构成滤波回路，滤波回路的谐波阻抗对于某次特征谐波而言近似为0，实现谐波隔离和无功补偿的功能。SVG作为感应滤波系统的动态设备，除具备动态无功补偿功能外，还可具有有源滤波的功能，实时检测风电场的输出电流，提取风电场输出电流的特征次谐波分量，并产生大小相等、方向相反的谐波电流用于消除电网谐波，从而起到有源滤波作用。
3治理方案
该风电场所处呼伦贝尔电网含有大量非线性负荷，谐波潮流复杂，背景谐波含量高，存在非常大的谐波侵入导致风机脱网的风险，宜采取谐波侵入抵御措施，降低谐波侵入风险。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆不采取治理措施时，谐波电压全部加于ＵＰＳ装置上；加装串联谐振型滤波器组（ＦＣ）可有效降低谐波电压含量，若ＦＣ参数设置合适，则在谐波侵入频率上形成有效的串联谐振，对该频率谐波形成阻抗近似为零的低阻抗通道，从而使谐波电压在滤波器安装点被“短接”，保护了对谐波侵入较为敏感的ＵＰＳ装置。谐波侵入的系统薄弱点在风机６９０Ｖ侧，但风机数量较多，若在６９０Ｖ侧进行治理，则需要安装３３套装置，数量较多，管理困难，效果也难以保证；风电场谐波侵入点为风电场与电网的连接点，即１１０ｋＶ侧电网，但１１０ｋＶ电压等级的谐波治理设备造价较高，占地面积大，不宜采用；综合考虑在风电场３５ｋＶ母线上加装谐波侵入治理装置较合适，工程造价低，谐波抑制效果好。根据现场测试及仿真分析可知，谐波侵入主要是谐波电压侵入，其次数主要为５次、７次、１１次等，但谐波含量随着系统运行方式及周边谐波源的变化而变化，部分工况下谐波侵入以５次为主，部分工况下谐波侵入以１１次为主，因此谐波侵入抵御措施必须针对各种工况进行统一考虑，保证各次谐波侵入风险都能有效降低。
4风电场AVC控制策略
《风电场接入电力系统技术规定》中明确指出风电场无功控制应优先调节风机，其次为SVG等动态补偿设备，最后为FC等固定补偿设备。为此，在山地式风电场中提出了一套以风电机组无功输出为主、SVG无功输出为辅的AVC系统优化控制策略，风电场电压稳定性大大提高。地市调控中心下发一个电压指令给AVC系统，AVC系统控制器一方面根据风电场并网点电压值和短路容量计算得到风电场总共需要输出/吸收的无功指令Q，另一方面，根据风机数据采集和监测（SCADA）系统反馈的风机最大可调度无功容量，将Q优先分配给风机SCADA系统；若风机的无功容量不足，则将剩余需要补偿的无功指令发给SVG控制器，由SVG来进行无功补偿；若风电场仍有无功需求，则有AVC下发FC投切指令由FC补偿。风机SCADA系统控制器在接收到AVC下发的无功指令后，将无功指令均分给已启动运行的风机电网侧DC/AC变换器控制系统，各风机再根据SCADA系统控制器下发的无功指令，通过变换器开关器件（IGBT）的触发脉冲发出/吸收无功控制，从而实现风电场电压自动调节目的。
5无功电压自动控制技术在电力调度自动化系统中的应用分析
（1）变电站自动化应用。无功电压自动控制技术可以实现对变电站的有效的管理，目前我国变电站还有一部分是采用人员管理的方式，这种方式需要耗费大量的人力和物力。采用无功电压自动控制技术，这种方式能够降低人工成本，电力调动系统可以对其进行管理，促进管理功能作用的发挥，能出色的完成这项工作。无功电压自动控制技术在变电站的应用能够保证对变电站的数据的收集，对系统的运行进行检测，而且还能降低由于人工操作导致的失误。无功电压自动控制技术的应用能够促进变电站的工作的完善。（2）无功电压自动控制技术在电力配送方面的应用。电力输送的损耗问题会严重的影响电力调度问题，无功电压自动控制技术在电力系统方面的应用能够促进电力资源的应用，检测技术应用中存在的线路问题，这样能够促进电力设施的应用。运用无功电压自动控制技术还能够实时定位，这样有助于维修工作的顺利的进行，还能够将异常电压变为无功电压。采用无功电压自动控制技术能够有效的控制电网损失，促进电压利用率的提升。
结语
通过在升压变压器中增加滤波绕组及配套的感应滤波设备，实现感应滤波技术在风电场的应用，很好地解决风电场存在的5次等谐波问题，达到了风电场的绿色并网。针对电压波动问题，提出了一套以风电机优先、SVG其次、FC最后的AVC系统优化控制策略，通过风电场实际应用，表明了该AVC调节策略有效性提高了风电场的无功资源，提升了风电场并网地区的电压稳定。
参考文献：
[1]杜旭浩．风电场并网引起的电能质量问题谐波分析〔J〕．电气应用，2017，36（23）：14-15．
[2]柳永妍，乐健．风电场并网电能质量分析与实例分析〔J〕．电测与仪表，2017，54（3）：48-53．
论文作者:殷玉萍
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/8/29
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