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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