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第1章 绪论1

1.1风力发电的发展1

1.1.1世界风力发电的发展1

1.1.2中国风力发电的发展3

1.2风电场电气部分4

1.2.1风电场电气部分的组成4

1.2.2风电场电气部分的特点4

1.3风电场接入电网概述5

1.3.1风电场容量可信度5

1.3.2风电场有功功率特性6

1.3.3风电场无功功率特性7

1.3.4风电场接入电网方案8

1.4本书的主要内容和特点9

思考题10

第2章 风电场电气主系统11

2.1主要电气一次设备12

2.1.1风力发电机组12

2.1.2变压器12

2.1.3断路器16

2.1.4隔离开关及其他开关电器21

2.1.5载流导体25

2.1.6无功补偿设备27

2.1.7互感器29

2.2风电场电气主接线35

2.2.1电气主接线及其设计要求35

2.2.2常见的电气接线形式39

2.2.3风电场的典型电气接线43

2.3常用的电气计算（选修）46

2.3.1短路电流计算46

2.3.2导体发热计算47

2.4风电场电气设备的选择48

2.4.1一般原则和技术要求49

2.4.2环境因素和环保问题50

2.4.3变压器的选择51

2.4.4开关设备的选择52

2.4.5载流导体的选择53

2.4.6互感器的选择55

思考题57

第3章 风电场电气二次系统58

3.1二次系统的构成58

3.1.1二次设备58

3.1.2二次回路65

3.2继电保护的基本知识66

3.2.1继电保护的作用和基本原理66

3.2.2继电保护的基本要求68

3.2.3继电保护的接线图69

3.2.4微机继电保护70

3.3风电场的继电保护配置76

3.3.1电力线路的保护76

3.3.2电力变压器的保护82

3.3.3母线的保护89

3.3.4风电机组的保护91

3.3.5无功补偿设备的保护93

3.4风电厂的二次部分94

3.4.1风电机组的保护、控制、测量和信号处理94

3.4.2箱式变电站中变压器的保护、控制、测量和信号处理94

3.4.3风电厂控制室的控制、测量和信号处理95

3.4.4风电厂远动95

3.5升压变电站二次部分95

3.5.1升压变电站的控制、测量、信号95

3.5.2升压变电站的继电保护配置96

3.5.3升压变电站的操作电源系统97

3.5.4升压变电站的图像监控98

3.6升压变电站综合自动化系统98

3.6.1概念和特点98

3.6.2系统功能99

3.6.3系统结构100

3.7风电场继电保护与综合自动化系统的示例104

3.7.1风电场的相关数据104

3.7.2风力发电机的二次部分105

3.7.3升压变电站的二次部分105

思考题105

第4章 风电机组的输出特性与运行控制107

4.1风电机组运行原理107

4.1.1风力机的运行特性107

4.1.2发电机的运行原理108

4.1.3并网换流器的结构和原理111

4.2笼型感应风电机组的运行特性与控制113

4.2.1笼型感应风电机组的运行原理113

4.2.2笼型感应风电机组的风速-功率特性115

4.2.3笼型感应风电机组的运行控制115

4.3双馈感应风电机组的运行特性与控制118

4.3.1双馈感应风电机组的功率传输特性118

4.3.2双馈感应风电机组的运行控制原理119

4.3.3双馈感应异步风电机组的运行操作120

4.3.4双馈感应异步风电机组的撬杠保护（选修）121

4.4直驱式永磁同步风电机组的运行特性122

4.4.1永磁同步发电机的外特性122

4.4.2直驱式永磁同步风电机组的运行控制原理123

4.4.3直驱式永磁同步风电机组的运行操作123

思考题124

第5章 并网风电场对电网的影响125

5.1影响风电场输出的因素和并网问题126

5.1.1风电场的风速影响126

5.1.2风电场的集群效应127

5.1.3与接纳风电有关的电网问题128

5.2大型并网风电场的分析计算131

5.2.1风电场的整体数学模型131

5.2.2并网电压等级的选择133

5.2.3母线电压计算和无功补偿方案134

5.2.4风电场对电网短路电流的贡献137

5.2.5风电场的稳定性计算140

5.3风电场对电力系统的影响141

5.3.1对电网电压的影响142

5.3.2对电网稳定性的影响145

5.3.3对电力系统调峰能力及运行调度的影响147

5.3.4风电场对电能质量的影响153

5.4风电场的容量可信度155

5.4.1风电场容量可信度的概念155

5.4.2容量可信度的评价方法156

5.4.3影响容量可信度的因素158

5.5风电场接入电网的技术要求和相关规定159

5.5.1风电场并网的技术要求159

5.5.2国外有关风电并网的技术规定160

5.5.3我国有关风电并网的技术规定161

思考题163

第6章 风电场的直流输电与功率控制技术165

6.1直流输电技术在风电场并网中的应用165

6.1.1直流输电概述165

6.1.2基于vSC的柔性直流输电技术167

6.1.3风电场经VSC-HVDC并网的工程应用169

6.2风电场的无功电压控制170

6.2.1风电场无功电压控制的要求和原则171

6.2.2风电场的无功电压控制技术172

6.3风电场低电压穿越能力179

6.3.1大规模风电场具备低电压穿越能力的必要性179

6.3.2国外风电场低电压穿越技术要求180

6.3.3基于DFIG的变速风电机组低电压穿越技术184

6.4风电场的频率特性与有功-频率控制185

6.4.1电力系统的有功功率平衡及频率调整185

6.4.2风电机组的频率特性186

6.4.3风电场的有功功率控制系统及控制策略190

思考题193

第7章 风电场防雷与接地194

7.1雷电及常见防护措施194

7.1.1雷电及其危害194

7.1.2雷电的防护195

7.2接地的概念及措施197

7.2.1接地的基本概念197

7.2.2接地的类型198

7.2.3接地的基本要求199

7.3风电机组的防雷保护200

7.3.1／叶片的防雷保护201

7.3.2机舱的防雷保护202

7.3.3塔架的防雷保护203

7.3.4风电机组的接地203

7.3.5电气系统的防雷保护204

7.3.6风电机组防雷保护的注意事项204

7.4集电线路的防雷与接地205

7.4.1集电线路的感应雷过电压205

7.4.2集电线路的直击雷过电压206

7.4.3集电线路的雷击跳闸率209

7.4.4集电线路的防雷保护措施210

7.5升压变电站的防雷与接地211

7.5.1升压变电站的直击雷保护211

7.5.2升压变电站的侵入波保护213

7.5.3升压变电站的进线段保护213

7.5.4升压变电站变压器防雷保护215

思考题216

参考文献218