新型无功补偿装置稳定风力发电系统电压的研究初探

孔令军

摘要：风力在电力系统中的应用具有非常重要的作用，风力作为一种可再生能源，具有能量大、无污染的优点，在电力系统中的应用可以节约能源，实现可持续发展的战略目标。现阶段风力发电系统主要应用无功补偿方式，既发挥了一定的作用，也存在一些问题，本文对新型无功补偿装置稳定风力发电系统电压存在的问题进行分析，对新型无功补偿装置应用于风力发电系统稳定电压进行研究，提高电压的稳定性，保证电力顺利输送。

关键词：无功补偿装置；风力发电系统；稳定电压；问题；有效措施

一、前言

随着社会经济的不断发展，社会生产对电力的需求越来越大，电力系统为了保证供电安全，对发电机进行了改革，风力发电是可持续发展倡导的清洁能源，目前，已经得到了很好的应用，风电容量注入电力系统对风电系统电网产生了一定的影响，尤其是电网中的电压稳定。为了保证风力发电系统运行安全，在发电机组中装置电容补偿装置，以投切补偿的方式对机组出力进行补偿，但是，投切补偿电容器不具备连续性，对电网中电压稳定产生较大程度的影响。为此，提出了用新型的无功补偿装置稳定风电系统中的电压，保证电网安全，促进电力企业发展。

二、无功补偿装置应用于风力发电系统中的重要性

影响风力稳定性的因素有很多，其中主要包括：气候、温度以及光照，所以风力具有很强的不稳定性，风速发生变化的时候，风电系统中的风电机组也会随之发生变化，通过无功补偿装置可以有效减少电压波动对电网运行稳定性的冲击。在风力风电系统中有足够的无功功率备用，电网系统中无功电源充足，就可以解决较高电压下安全用电问题，可以充分滿足无功平衡的需要，提高发电系统的运行电压质量。电网中有足够的无功功率，就可以使电网负荷电压保持在正常水平，无功电源的容量不足，电压负荷端的电压就会降低。所以，要提高风力发电系统的电压质量，保证风力发电系统电压稳定，就必须使风力发电系统的无功功率保持平衡，电网系统中的无功电源充足。无功补偿装置在风力发电系统中的应用，可以提高无功功率的因数，提高风力发电系统中的设备利用率、输电功率，有效改善电网的电压质量，满足社会生产的用电需求，为社会发展提供充足的动力，促进社会发展，具有非常重要的意义。

现阶段，风力发电系统中的无功补偿装置主要有同步调相机、风力电容器、静止无功补偿器以及静止同步补偿器等，每种装置都有自身的优势和不足，但这些装置的共同目的都是减少电感性的负荷，校正无功补偿因素，使之接近于1，最大限度的减少无功损耗，保证风电系统中的电压稳定，保证电网安全运行。下面对基于DSP静止无功装置取代并联电容器无功补偿装置进行分析，这种无功补偿装置的最大特点就是能够快速连续地对风电发电系统进行无功补偿，还可以产生风力发电系统中三项不对称造成的负序电流，在风力发电系统中的应用具有非常重要的作用。

三、无功补偿装置

这种基于DSP的静止无功补偿装置是一种比较常见的静止无功补偿器，它的优点是：装置结构简单、经济性好。

图：无功补偿装置控制图

如上图所示，风力发电系统中进行数据处理和计算主要通过运算单元，高速处理能力的DSP对数据进行快速处理，及时发现无功补偿装置在风力发电系统中应用存在的问题，解决这些问题，保证风力发电系统的电压稳定，在测量环节中对数据进行测量，准确测量出风力发电系统的电压和电流，从而测算出SVC（静止无功补偿器）的补偿电量，将这行信息输送给触发环节，触发环节及时作出反映，对晶闸管的导通角进行控制，保证电网系统的安全运行，为风力发电系统电压的稳定性提供充分的保障。

四、静止无功补偿装置中DSP软件的设计

（一）DSP硬件设计

DSP的硬件在无功补偿装置中发挥着非常重要的作用，是静止无功补偿装置的重要组成部分，静止无功补偿装置中DSP的硬件包括：电压、电流的采样转换电路、采样周期信号产生电路、存储器扩展电路、复位电路、串行接口以及键盘现实模块，只有保证每一个部分的安全、稳定，静止无功补偿装置才能在风力发电系统中发挥自身的重要作用。

（二）DSP软件设计

软件在静止无功补偿装置中发挥着和硬件同等重要的作用，软件和硬件质量得到保证，才能共同促使静止无功补偿装置正常运行，充分发挥其重要作用。在风力发电系统中为了保证电压的检测精度，一般采用128倍频的采用频率对风力发电系统中的三相电压以及三相电流进行采样，并对采样数据进行检测，及时发现风力发电系统运行中存在的问题，及时解决问题，保证电网安全运行，对于电压异常的情况，应该通过静止无功补偿装置系统的定时中断服务实现转换，确保128倍频的采用频率采样速度，提高工作效率和工作质量，保证电网中三相电压和三相电流稳定，保证风力发电系统中的电压稳定。

总之，静止无功补偿装置中必须保证DSP软、硬件系统安全、正常，使静止无功补偿装置能够在风力发电系统中发挥重要作用，保证电压稳定，促使电网安全运行，从而为社会生产提供充足的动力支持，促进社会经济的发展。

结束语

随着科学技术的不断发展和进步，无功补偿装置也得到了优化和完善，新型无功补偿装置解决了传统无功补偿装置中的很多问题，为风力发电系统的正常运行提供了重要保障。尤其是面临能源短缺问题，风力在发电系统中得到了非常广泛的应用，为社会生产发展做出了巨大的贡献，但是，风力发电系统在实际应用过程中存在很多问题，这些问题较大程度影响了风力发电系统中的电压稳定，对风电系统和电网产生了非常不利的影响，新型无功补偿装置在风力发电系统中的应用有效控制和解决了这些问题，提高了电网质量，为风力发电系统中的电压稳定提供了充分的保障。因此，风力发电系统为保证电压稳定，必须应用无功补偿装置，并结合实际情况对无功补偿装置进行优化。

参考文献：

[1]邵龙.大规模风电接入电网的电压稳定性及控制技术研究[D].华北电力大学（保定），2014.

[2]王楠.风电场无功补偿及电压稳定问题的研究[D].江苏大学，2012.DOI：10.7666/d.y2093480.

[3]程治状.电网故障下风电场公共连接点电压稳定性研究[D].兰州理工大学，2013.

[4]田桂珍，王生铁，刘广忱等.风力发电系统中电网同步改进型锁相环设计[J].高电压技术，2014，40（5）：1546-1552.