[發明專利]基于電網電壓跌落復合模擬結構的低電壓穿越測試方法

有效

• 申請號: 201110286289.4
• 申請日: 2011-09-25
• 公開（公告）號: CN102426308A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 張軍軍;包斯嘉;郭自勇;李紅濤;崔效毓;吳蓓蓓
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本方法涉及一種用于實現低電壓穿越能力測試技術。

背景技術

近年來，我國光伏產業迅猛發展，隨著光伏發電在電網中所占比例不斷增大，光伏發電固有的波動性、間歇性、周期性等特點，將會影響到電網的電壓、頻率特性，嚴重時甚至引起電網穩定性問題。如果在電網發生故障導致電壓跌落時，光伏電站立即切除，將引起系統潮流的劇烈變化，導致大面積停電。為了能夠確保光伏電站安全可靠穩定的并網發電，根據國網公司《光伏電站接入電網技術規定》的要求，大中型光伏電站必須具備一定的低電壓穿越能力。因為電網故障的不可控性，必須有專門的低電壓穿越能力檢測設備用于測試大中型光伏電站在電網電壓跌落時的穿越能力。

目前，主要的測試方式有基于阻抗形式和基于電力電子變換形式兩種。基于阻抗形式實現的測試方法，通過在主電路中并聯或串聯電阻／電抗實現電壓跌落。阻抗形式的電壓跌落發生裝置結構簡單，實現方便，但是存在以下幾方面的缺點：第一，由于阻抗在正常運行或電壓跌落時流過功率，因此必須選擇大功率的阻抗器件，裝置體積較大，并且能量損耗較大。第二，對于不同的光伏電站，阻抗的匹配關系也發生變化，使電壓跌落深度難以有效控制。第三，由于電網阻抗存在，檢測時公共連接點會產生電壓跌落，對電網造成影響。第四，由于電抗值的投切是固定的，導致電壓跌落深度不能連續可調，恢復曲線呈階梯形。另外，基于阻抗形式的測試方法中更換阻抗步驟繁瑣，不利于實現多種形態的電壓跌落。

基于電力電子變換的測試方法，形式靈活，功能強大，可以完成低電壓穿越能力和電壓／頻率擾動響應特性測試，可以使用交交變頻電路、交直交變換器等。并且由于較高的開關頻率，可以使無源器件的體積大大減小。與電抗形式的測試方法相比，具有以下優點：（1）體積較小、（2）不考慮網側阻抗因素，對電網電壓基本無影響；（3）采用電力電子全控器件，輸出曲線可編程，電壓跌落及恢復過程平滑，控制精度高。可以方便地控制電壓跌落類型、跌落持續時間、跌落深度和跌落相位。（4）相較于電抗器不需考慮運行時裝置發熱問題，能夠連續進行測試，提高了測試效率。但是基于電力電子變換的測試方法僅模擬了電網跌落后的穩態特性及其影響，沒有考慮電網電壓跌落過程中的電網電壓相位及其阻抗的變化，難以準確模擬電網跌落過程的真實情況。

發明內容

現有阻抗形式的低電壓穿越測試技術中存在的問題：（1）裝置體積較大，并且能量損耗較大。（2）對于不同的光伏電站，阻抗的匹配關系發生變化，電壓跌落深度難以有效控制。（3）檢測時公共連接點產生電壓跌落，對電網造成影響。（4）電壓跌落深度不能連續可調，恢復曲線呈階梯形。（5）變換阻抗步驟繁瑣，不利于實現多種形態的電壓跌落。現有電力電子變換器形式的低電壓穿越測試技術，盡管存在很多優勢，但是僅模擬了電網跌落后的穩態特性及其影響，沒有考慮電網電壓跌落過程中的電網電壓相位及其阻抗的變化，難以準確模擬電網跌落過程的真實情況。

針對阻抗形式和電力電子變換器形式的低電壓穿越測試技術的不足，本發明提出一種基于電網電壓跌落復合模擬結構的低電壓穿越測試方法，可以精確模擬電網電壓跌落過程中電壓相位以及阻抗的變化，并且對并網點電壓不產生影響，用以檢測大中型光伏電站的低電壓穿越能力。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：基于電網電壓跌落復合模擬結構的低電壓穿越測試方法，其特征在于：采用電力電子變換器和阻抗變換單元串聯的方式，電力電子變換器采用高壓變頻器方案，由背靠背四象限變流器結合移相變壓器組成，可以有效控制電壓跌落類型、跌落持續時間、跌落深度和跌落相位。阻抗變換單元采用組合電抗器分檔投切的方案，由限流阻抗????????????????????????????????????????????????和接地電抗器X2組成，接地電抗器X2由多只多抽頭電抗器串聯，實現對電網電壓跌落過程中的電網電壓、相位、頻率及其阻抗特性的模擬，反映電網電壓跌落過程的真實情況。

由于電網阻抗sys的存在，模擬電網電壓跌落時PCC點產生電壓跌落，對電網電壓產生影響。為了實現模擬電網電壓跌落時對并網點電壓不產生影響，如圖2所示，在基于電力電子變換器的電壓跌落發生裝置中引入虛擬阻抗控制技術，即控制電力電子變換器的輸出電壓和電流，使得等效阻抗可精確調節，這樣得到的整個電路的等效阻抗能夠和電網阻抗sys精確匹配，使得并網點電壓跌落在允許范圍內。