[發明專利]一種基于動態無功補償原理的高電壓穿越測試系統和方法

在審

• 申請號: 202111485762.1
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114355075A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 徐亮輝;秦筱迪;楊青斌;陳志磊;夏烈;郭重陽;周榮蓉;丁明昌
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司
• 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

本發明提供了一種基于動態無功補償原理的高電壓穿越測試系統和方法，所述系統包括系統進線開關、系統出線開關、限流電抗及與所述限流電抗并聯的旁路開關、動態容性無功電流補償裝置、與所述動態容性無功電流補償裝置串聯的補償裝置投切開關。動態容性無功電流補償裝置并聯于限流電抗與系統出線開關串聯的連接點處。本發明提供的高電壓穿越測試系統根據測試需求，啟動動態容性無功電流補償裝置發出容性補償無功電流流經限流電抗產生壓降抬升被測設備電壓，并在預先設定的高電壓持續時間內模擬電網中的高電壓故障。

技術領域

本發明涉及新能源并網發電領域，具體涉及一種基于動態無功補償原理的高電壓穿越測試系統和方法。

背景技術

近十年來，新能源發電產業發展迅猛，包括風電和光伏的新能源裝機容量在電網中的占比逐年提高，新能源已成為電力系統中不可忽視的重要電源。多數新能源機組均為并網型機組，并網端口電壓主要由電網決定，新能源機組控制輸出電流來實現發電控制，電網電壓幅值和頻率的穩定性對于機組的穩定運行極為重要，但電網的網架結構極為復雜，并網設備也多種多樣，電網中發生各類故障的風險和可能性日益增加。受標準影響和推動，多數新能源機組和電站均已具備低電壓穿越耐受能力，當電網發生瞬時短路故障時，電壓瞬時跌落，在故障清除后，可能由于電網中的大量的無功補償裝置退出不及時，導致在電網電壓恢復后反而會電壓升高，即高電壓工況；此外直流特高壓換流站閉鎖失敗也會造成線路上大量的無功過剩，亦會造成高電壓工況。

近年來發生的幾起新能源脫網事故，充分表明了電網電壓故障對于新能源機組和場站的安全穩定運行影響極大，如相關新能源機組和場站不具備低電壓穿越和高電壓穿越能力，如2012年某風電場發生三相短路故障，部分具備低電壓穿越能力的風電機組成功“低電壓穿越”，而在電網電壓恢復時，電站中的無功補償裝置未能及時調節或切除，造成局部無功過剩，進而出現電站端口過電壓故障，使得大量成功“低電壓穿越”的機組未能“高電壓穿越”，高電壓故障導致脫網的機組甚至超過了低電壓故障期間脫網的機組數量。光伏發電站也存在類似的風險，因此新能源機組的高電壓穿越能力極為重要。

當前已有多種高電壓穿越測試方法，大致可分為無源和有源兩種類型。無源型可分為變壓器抽頭切換方案和感容諧振升壓方案。變壓器抽頭切換方案需要定制設計和制造特種變壓器，技術難度較高，且難以實現多高穿檔位的連續調節，且由于缺少限流和緩沖措施，抽頭切換過程中會產生電弧和較大的電壓/電流應力，使用該方案的裝置壽命較短；感容諧振升壓方案多使用固定的電容器產生無功，通過調節限流電抗器來改變高穿檔位，限流電抗器需要設計成多檔位或多個投切，且如被測設備在高穿中發生無功，易將電容器產生的無功抵消，拉低電壓抬升幅值，此問題在現有的感容諧振升壓方案中尤為突出，無法測試出設備的真實高穿耐受能力；有源型方案技術路線多樣，功率回路拓撲和控制策略差異較大，不同的方案和產品之間的輸出特性相差較大，難以保障測試的一致性和可復原性，通常都建議測試設備容量為被測設備的兩倍，以保障測試的穩定性和可靠性，因此設備造價和容量冗余較大。

發明內容

為解決現有技術方案結構復雜、技術難度較高、性能誤差較大的不足，本發明提出一種原理簡易、工況真實可控、一致性好、可復原性好的無源和有源混合型高電壓穿越測試方法。本發明提供一種基于動態無功補償原理的高電壓穿越測試系統和方法，包括一種新型的混合型高電壓故障實現方法、測試系統的運行策略以及測試數據采集、處理和分析。

本發明提供的技術方案是：

一種基于動態無功補償原理的高電壓穿越測試系統，其特征在于，所述系統包括：限流電抗、旁路開關、動態容性無功電流補償裝置、補償裝置投切開關、系統進線開關和系統出線開關；

所述系統進線開關的進線端與電網連接，另一端與所述限流電抗串聯；所述限流電抗與所述系統出線開關串聯，所述系統出線開關另一端與被測設備交流側串聯；所述補償裝置投切開關與所述動態容性無功電流補償裝置串聯后，并聯于所述限流電抗與所述系統出線開關串聯的連接點處；所述動態容性無功電流補償裝置另一端接地；