[發明專利]一種基于串聯動態電壓恢復裝置的高低電壓穿越測試系統

有效

• 申請號: 201310342097.X
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN103576089A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 邵文昌;李慶;樊熠;賀敬;張元棟;張利;張梅;王瑩瑩
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院;中電普瑞張北風電研究檢測有限公司;國網寧夏電力公司
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及新能源發電以及新能源發電測試領域的測試系統，具體涉及一種基于串聯動態電壓恢復裝置的高低電壓穿越測試系統。

背景技術

近年來中國風力發電和光伏發電裝機容量飛速發展，風電和光電在電網中的發電比重逐年增加，大規模風電和光電并網對電力系統的安全穩定運行已經造成不可忽視的影響。特別是2010年以來，“三北”地區多次發生大規模風電機組脫網事故，對電網安全穩定運行產生嚴重影響。在歷次大規模的風電脫網事故中，多數因為電網擾動發生電壓跌落，部分機組因不具備低電壓穿越能力而脫網，電網擾動消失后電壓驟升，又有部分機組因不具備高電壓穿越能力而脫網。

低電壓穿越（LVRT）功能要求電網故障造成機端電壓跌落時，風電機組和光伏發電系統能夠保持不脫網連續運行且有功功率和無功電流滿足風電并網導則的要求。國家標準要求并網點得電壓跌落的深度為0.2-0.9倍額定電壓，對應的時間為625ms-2000ms。同樣，高電壓穿越一般要求并網點電壓驟升至1.1-1.3倍額定電壓時，風電機組和光伏逆變器在一定時間內能夠保持不脫網連續運行，直至并網點電壓恢復。

目前風電機組和光伏發電系統的低電壓穿越能力越來得到重視，國家標準已經發布，各類政策文件陸續出臺；各整機廠家、零部件制造商和科研機構也采取相應的技術措施和解決方案；低電壓穿越測試設備和方案也已經逐漸成熟，相關專利已經獲得授權。但是高電壓穿越目前尚未引起足夠的重視，相關研究剛剛起步，也沒有專門針對高電壓穿越能力進行測試的設備和方案。隨著風力發電和光伏發電裝機容量的繼續擴大，具備高電壓穿越能力將成為對風電機組和光伏發電系統的必然要求。澳大利亞率先制定了并網風電機組的高電壓穿越導則，當高壓側電網電壓驟升至額定電壓的130%時，風電機組應維持60ms不脫網連續運行，并提供足夠大的故障恢復電流，顯然已經對高電壓穿越能力提出了要求。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種基于串聯動態電壓恢復裝置的高低電壓穿越測試系統，可模擬實際電力系統故障后的電壓跌落和故障清除后的電壓驟升現象，可對風電機組/光伏發電系統低電壓穿越LVRT和高電壓穿越HVRT能力進行測試。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

本發明提供一種基于串聯動態電壓恢復裝置的高低電壓穿越測試系統，其改進之處在于，所述系統采用高電壓發生裝置與低電壓發生裝置串聯的結構，所述系統接入到風電機組與電網之間或光伏發電系統與電網之間，模擬發生電壓暫降和電壓驟升的過程，采用開關時序對風電機組和光伏發電系統進行單獨高電壓穿越測試、單獨低電壓穿越測試以及高低電壓穿越的混合測試；

在所述系統與風電機組之間或在所述系統與光伏發電系統之間串聯升壓變壓器。

優選的，所述高電壓發生裝置采用動態電壓恢復裝置實現，包括旁路開關S3、逆變器、LC低通濾波器和串聯變壓器，所述旁路開關S3并聯在串聯變壓器兩端，所述LC低通濾波器的電容器與串聯變壓器的副邊連接；所述LC低通濾波器的電感與逆變器連接。

較優選的，當動態電壓恢復裝置進行控制時包括如下三個控制環節：

環節1：由電壓指令減去風電機組或光伏發電系統的升壓變壓器高壓側電壓的測量值，經過帶限幅的PI調節器PI_v進行調節，作為電壓外環控制環節；帶限幅的PI調節器PI_v的輸出作為內環LC低通濾波器電容電流的指令；

環節2：由帶限幅的PI調節器PI_v的輸出作為內環指令，減去LC低通濾波器電容的電流測量值，經過帶限幅的PI調節器PI_I進行調節，作為電流內環控制環節；

環節3：帶限幅的PI調節器PI_I的輸出減去電網電壓前饋，再減去風電機組或光伏發電系統的輸出電流折合到升壓變壓器高壓側的電流測量值，作為逆變器控制系統的輸出，經過逆變器的功率放大作用后，作為逆變器的電壓輸出。

優選的，所述低電壓發生裝置采用阻抗分壓式電壓跌落發生裝置實現，包括旁路開關S1、短路開關S2、限流電抗器和短路電抗器；所述旁路開關S1與限流電抗器并聯后通過短路開關-短路電抗器串聯支路接地，短路開關-短路電抗器串聯支路由短路開關S2和短路電抗器串聯組成。

優選的，所述系統進行單獨高電壓穿越測試、單獨低電壓穿越測試以及高低電壓穿越的混合測試時應用開關時序控制。

較優選的，所述系統進行單獨高電壓穿越測試時應用下述開關時序：