（辽宁荣信兴业电力技术有限公司 辽宁鞍山 114001）
摘要：本文通过对几个风电场负荷状况调查，并以并以典型风电场为重点进行了谐波状况分析，分析了目前风电场电能质量状况及其产生的原因，确定了谐波功率的流向及谐波源。提出了抑制谐波超标的措施，为今后谐波治理提供了科学依据。
关键词： 谐波；无功补偿；风力发电；SVC
一、风力发电系统的特点
1.1、风电对电网电能质量的影响
风力发电的并网运行一方面具有一定经济效益和社会效益，另一方面也对电网的电能质量和安全稳定性造成一定的影响。
（1）风速变化使风电场的输出功率波动，从而引起电网电压波动。风电机组自身固有的特性（风剪切、塔影效应、叶片重力偏差和偏航误差等）也可能造成电网电压波动，进而使电网出现可察觉的闪变现象。
（2）风电机组的电力电子装置是风电系统的谐波源。变速风电机组的变流器在风电机组运行过程中一直处于工作状态，因此变流器产生的谐波可能对电网的电能质量产生影响。
1.3、加装SVC的必要性
静止无功补偿器（SVC）则可以快速平滑调节无功补偿功率的大小，提供动态的电压支撑，改善系统的运行性能。在系统发生短路故障情况下，SVC的动态无功调节能力可以加快故障切除后风电场内部和接入点电压的恢复过程；在风速变化情况下，SVC可以使风电场电压的波动明显降低，对风电设备安全运行和稳定电能质量均有很好的作用。
二、风电场供电系统电能质量仿真
2.1、工程概况
某风电场装机容量为49.5MW，每台风力发电机组均采用发-变组单元接线形式经变压器升压后接至35kV集电线路。风电场升压站本期建设1台容量50MVA，电压比230±8x1.25% / 35kV双绕组有载调压变压器。
（1）电网侧系统概况
1）系统额定电压：220kV
2）系统最高电压：230kV
3）系统短路电流：31.5kA
4）系统额定频率： 50Hz
5）系统中性点接地方式：经隔刀接地
6）主变电压变比：230±8x1.25% / 35kV
（2）主变低压侧系统概况
1）系统电压：35kV
2）系统最高电压：40.5kV
3）系统额定频率：50Hz
4）35kV系统短路电流：31.5kA
5）系统中性点接地方式：经电阻接地
2.2、电能质量仿真
根据现场的接线情况，应用PSCAD电力仿真软件，对该风电场的实时电能质量进行仿真。
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图2-1 风机实时运行情况
通过图2-1 风机实时运行情况，可以看出在风机运转初始状态时，并网时造成短时间内的无功冲击，之后随着风速增加和叶轮转矩增加，有功输出也逐渐的加大，而且从电网吸收无功，但一旦电网中的电压出现波动，如图中下方系统电压突然跌落，造成风机停机，有功功率输出量降低，待电压稳定后，风机又恢复正常运行。这说明风机的抗电网低电压能力较弱，容易出现上述现象的发生。
三、风电场系统电能质量解决方案
基于上述仿真，风机抗电压波动能力较弱，同时风机转子的变频装置产生了较多的谐波，影响了风电场升压的正常工作和风电场整体的有功电量的输送，同时也对风机本身的正常运行也构成威胁。
为了很好的解决上述风电场普遍存在的问题，利用在风电场二次侧加装TCR型动态无功补偿装置（SVC），从而改善风电场的电能质量。
3.1、SVC的控制原理及整体说明
（1）可调电抗器补偿无功
假设负荷消耗感性无功（一般工业用户都是如此）QL，负荷的最大感性无功为Qlmax，则若取QC=Qlmax，即系统先将负荷的最大感性无功用电容补偿。
当负荷变化时，电容与负载共同产生一个容性无功冲击，QP=QC-QL，这时，用一个可调电抗（电感）来产生相对应的感性无功QB，抵消容性无功冲击，这样在负荷波动过程中，就可以保证：QS=QC-QB-QL=0
（2）可调相控电抗器（TCR）产生连续变化感性无功的基本原理
U为交流电压，Th1、Th2为两个反并联晶闸管，控制这两个晶闸管在一定范围内导通，则可控制电抗器流过的电流i。
为Th1和Th2的触发角，则有
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i的基波有效值为：
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V：相电压有效值
ωL：电抗器的基波电抗
因此，可以通过控制电抗器L上串联的两只反并联晶闸管的触发角来控制电抗器吸收的无功功率的值。
3.2、SVC治理方案的设计
根据上述仿真和计算风电场的无功损耗，确定TCR补偿容量为10Mvar,FC的补偿容量为10Mvar.
表3-1 滤波器参数配置
风能资源有着间歇性和随机性的特点，大规模的风电并入电网将对电网的规划建设、运行调度、分析控制、经济运行和电能质量等产生一定的影响。SVC在该风电场投运后，使风电场无功功率、风电场运行电压、风电场电压调节及功率因数等指标得到明显改善，各次谐波含量也低于国家标准要求。风电场的电压稳定性得到增强，对电网的适应能力也得到了提高。
参考文献
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作者简介：金博（1984—），男，汉族，辽宁鞍山，工程师，工学学士，
单位：辽宁荣信兴业电力技术有限公司
研究方向：电力系统无功补偿与谐波治理。