[實用新型]一種風電場電網運行模擬裝置

有效

• 申請號: 201320471159.2
• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN203479929U
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 李少林;秦世耀;王瑞明;孫勇;陳晨;張金平
• 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;江蘇省電力公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 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

本實用新型屬于新能源接入與控制技術領域，具體涉及一種風電場電網運行模擬裝置。

背景技術

風電機組作為網內的發電單元之一，其既是風電場擾動與故障問題的制造者之一同時又是問題的承受者之一。高穿透率的風電并網運行給電力系統安全穩定運行帶來了巨大的挑戰，具備電網擾動抗干擾能力和電網故障穿越能力已成為對風電機組/風電場的必然要求。

世界各主要風電發達國家的并網導則中，均對風電機組/風電場的電網擾動抗干擾能力與電網故障穿越能力作出了不同程度的要求。而風資源的波動性、間歇性等自然屬性與風電機組的系統復雜性及電網高度敏感性，決定了風電機組電網擾動抗干擾能力與電網故障穿越能力試驗檢測必須在并網運行條件下開展，實驗室模擬或工廠試驗無法準確全面地反映風電機組的電網擾動抗干擾能力與電網故障穿越能力。

為適應并網導則要求，風電機組須進行電網擾動抗干擾能力與電網故障穿越能力測試，其主要包括低電壓穿越（Low?Voltage?Ride?Through）測試、高電壓穿越（High?Voltage?Ride?Through）測試和電網適應性（Grid?Adaptability）測試。而目前三個測試項目均有各自不同的測試裝置來完成，其測試周期長，且無法一次完成上述的三項電網擾動抗干擾能力與電網故障穿越能力測試，經過上述單項電網擾動、低電壓穿越與高電壓穿越故障的測試風電機組仍然無法正常并網運行。例如2012年我國西北地區某風電場發生電網兩相跌落故障，具備風電機組低電壓穿越能力的風電機組成功渡過低電壓故障連續運行未脫網；而在隨后的電網電壓恢復過程中，由于電力系統內部分無功補償裝置不具備自投切功能，造成局部電網無功過剩，電網發生了高電壓故障，使的部分不具備高電壓穿越能力的機組因高電壓故障而切除；此外，由于低電壓故障、高電壓故障造成了大批風電機組脫網，導致了系統內有功功率的不平衡，使得系統電網頻率降低，部分風電機組因不具備電網頻率適應能力而從電網切除。

為保障大規模風電接入后的電力系統安全穩定運行，須加快風電機組電網擾動抗干擾能力與電網故障穿越能力測試，急需研發集風電機組低電壓穿越、高電壓穿越、電網適應性測試于一體的電網擾動抗干擾能力與電網故障穿越能力測試裝置。

實用新型內容

為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供了一種風電場電網運行模擬裝置，其可在風電機組升壓變壓器高壓側在線準確模擬產生真實的電網電壓偏差、頻率變化、三相電壓不平衡、電壓閃變與諧波、電網低電壓故障與電網高電壓故障，實現電網擾動與故障的在線混合模擬，采集和分析風電機組測試期間的實際運行數據，可以對風電機組進行電網適應性測試、低電壓穿越能力測試和高電壓穿越能力試驗與檢測，對風電機組的電網擾動抗干擾能力與電網故障穿越能力進行綜合的試驗與評價。

為了實現上述目的，本實用新型采取如下方案：

提供一種風電場電網運行模擬裝置，所述裝置包括降壓變壓器、電網擾動模擬發生裝置與電網故障模擬發生裝置；所述降壓變壓器的一端連接中高壓電網，另一端連接電網擾動模擬發生裝置的輸入端，所述電網擾動模擬發生裝置的輸出端連接電網故障模擬發生裝置的輸入端，所述電網故障模擬發生裝置的輸出端連接中高壓電網。

通過改變所述降壓變壓器的一次繞組匝數將該裝置接入不同的電壓等級；通過改變所述降壓變壓器的二次繞組匝數選擇不同電壓等級的背靠背變流器，滿足不同電網接入等級的風電場/風電機組的測試需求。

所述電網擾動模擬發生裝置包括背靠背變流器，所述背靠背變流器包括整流電路和逆變電路，兩者均由電力電子半導體開關器件組成。

所述整流電路采用三相整流橋或單相H橋整流電路，整流電路的電力電子半導體開關器件采用晶閘管、絕緣柵雙極型晶體管或集成柵極換流晶閘管；所述逆變電路采用三相全橋逆變、單相H橋或單相H橋級聯電路，逆變電路的電力電子半導體開關器件采用絕緣柵雙極型晶體管或集成柵極換流晶閘管。

所述背靠背變流器采用的變流拓撲方式包括低壓三相AC-DC-AC變流方式、中壓三相AC-DC-AC變流方式或三個單相AC-DC-AC變流方式，通過背靠背變流器的并聯運行以擴充所述電網擾動模擬發生裝置的容量。

所述電網擾動模擬發生裝置模擬電網擾動狀態，輸出電網擾動波形，通過修改背靠背變流器逆變側的調制波指令，即可在電網擾動模擬發生裝置的輸出端得到電網擾動波形。

所述電網擾動狀態包括電網電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動與閃變及電網諧波電壓。