一种风电机组并网低电压穿越远端检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种风电机组并网低电压穿越远端检测系统及方法，包括低电压穿越检测装置、电力电子开关及其控制电路和测试电缆，测试电缆一端与低电压穿越检测装置连接，另一端与待检测风机连接，低电压穿越检测装置处设置电力电子开关，构成短路开关和旁路开关，利用控制电路控制电力电子开关的动作时序以控制测试装置限流电抗和短路电抗动作时序，迅速衰减海缆投入后的暂态过程。本发明专利技术能够在测试装置无法靠近待检测风机的情况下(如海上测试)，能够消除海缆引入对低电压穿越测试的影响，顺利实现风电机组的低电压穿越能力的远端测试。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种风电机组并网低电压穿越远端检测系统及方法。
技术介绍
随着环境保护与可持续发展意识的不断提高，可再生能源尤其是风电近年来发展十分迅速。截至2015年底，我国并网风电累计装机达1.29亿千瓦，全球风电市场规模在2009～2015年扩大了约250GW。与此同时，全球范围内海上风电并网规模不断增加，对电网的安全、稳定运行带来极大挑战。近年来我国连续发生多起因风电机组不具备低电压穿越能力导致的大规模脱网事故，对电网安全、稳定运行造成严重影响。这就要求风电机组在电网故障下应具备故障电压穿越能力，为电网恢复提供无功支撑。为此，国家能源局针对风电低电压穿越检测工作印发了《风力发电机组低电压穿越能力测试规程》(以下均简称规程)。目前关于风电机组低电压穿越的研究基本针对陆上风力发电机组，测试点靠近于风机箱变高压出口侧。在进行风力发电机组低电压穿越检测时，扰动发生装置可以按照测试规程要求在风机箱变高压侧产生相应的电压跌落。因受地理因素等限制，海上风力发电机进行低电压穿越检测时，测试装置往往难以抵达风机箱变出口处进行测量。因此工程上直接将检测设备置于岸上，通过一定长度的海缆将检测设备和风力发电机连接进行低电压穿越检测。由于长距离输电海缆的影响，常常导致低电压穿越检测的失败，甚至危害待检测风机以及检测设备。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种风电机组并网低电压穿越远端检测系统及方法，本专利技术根据测试要求消除长距离海缆对风电机组低电压穿越测试的影响，检测设备在风机箱变高压侧产生的测试波形与在近端测试时产生的波形基本一致，而且能够有效避免海缆导致的低电压穿越检测失败，以消除风电机组远端检测时长距离电缆的影响，解决低电压穿越远端检测问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种风电机组并网低电压穿越远端检测系统，包括低电压穿越检测装置、电力电子开关及其控制电路和测试电缆，测试电缆一端与低电压穿越检测装置连接，另一端与待检测风机连接，低电压穿越检测装置处设置电力电子开关，构成短路开关和旁路开关，利用控制电路控制电力电子开关的动作时序以控制测试装置限流电抗和短路电抗动作时序，迅速衰减海缆投入后的暂态过程。基于上述系统的低电压穿越检测方法，具体步骤包括：(1)根据测试风机所在的系统，测量待测风机接入电网的等效阻抗，根据待测电压跌落度，计算相应的限流电抗与短路电抗；(2)低电压测试装置串联接入电网与连接风机的电缆之间，此时风机退出运行，进行空载检测；(3)调整限流电抗与短路电抗的阻值，利用电力电子开关控制限流电抗与短路电抗的投切顺序，模拟测试点电网故障，按照测试标准产生要求的电压跌落；(4)将风力发电机组启动接入电网，调节风力发电机的输出功率至额定功率的10％～30％，进行轻负载下的低电压穿越测试；(5)调节风力发电机的输出功率至额定功率的85-95％，进行重负载下的低电压穿越能力测试，记录测试数据。所述步骤(1)中，测量待测风机接入电网的等效阻抗，根据待测电压跌落度，计算得到相应的限流电抗与短路电抗，限流电抗X1与短路电抗X2关系由如下表达式决定：(9-10θ)Xs≤X1≤Vsys23Sn-Xs]]>θ=X2Xs+X1+X2]]>其中，Vsys表示系统电压，Xs为系统等效电抗，Sn为风机额定功率，θ表示X1、X2满足的关系。所述步骤(2)中，保持风力发电机组退出运行并且在风机箱变高压侧与海缆断开连接，将低电压穿越检测装置串连接入电网与海缆之间，准备进行空载条件下低电压穿越测试。所述步骤(3)中，调整限流电抗与短路电抗的阻值，利用电力电子开关控制限流电抗与短路电抗的投切顺序，将短路电抗三相或两相连接在一起模拟测试点电网故障，按照测试标准产生要求的电压跌落，所有测试结束后，将限流电抗与短路电抗退出运行，电网电压恢复正常。所述步骤(3)中，测试过程中要保证限流电抗投入后，短路电抗在电力电子开关的控制下迅速投入，负载测试与空载测试时的限流电抗与短路电抗应当一致，空载测试过程中记录测试数据，以进行风力发电机组的负载测试。所述步骤(3)中，在低电压穿越空载测试后，根据电网电压跌落规格记录所对应的限流电抗与短路电抗的值，将风力发电机组启动正常运行后，将风机箱变高压侧与海缆连接，准备进行负载条件下的低电压穿越测试。所述步骤(4)中，根据空载时确定的限流电抗与短路电抗的值，依据设定的跌落度逐次测试风力发电机的低电压穿越测试，测试中短路电抗的投入应在电流电抗投入后迅速投入，此过程中相同规格测试进行多次并记录相关测试数据、波形。所述步骤(5)中，根据空载时确定的限流电抗与短路电抗的值，按照测试标准要求的跌落度逐次测试风力发电机的低电压穿越测试，测试中短路电抗的投入应在电流电抗投入后迅速投入，此过程中，相同规格测试进行多次并记录相关测试数据、波形。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术设计的基于电力电子开关精准动作时序的风电机组低电压穿越远端检测方法，核心创新点在于能够在测试装置无法靠近待检测风机的情景下(如海上测试)，顺利实现接入测试电缆后的远端检测；(2)本专利技术设计的基于电力电子开关进精准动作时序的风电机组低电压穿越远端检测方法，能够较好的适应不同电缆型号、不同电缆长度下的低电压穿越检测，具有较强的适应性和调节能力；(3)本专利技术设计的基于电力电子开关进精准动作时序的风电机组低电压穿越远端检测方法，通过电力电子开关控制限流电抗与短路电抗的精准投切，可有效避免限流电抗与短路电抗投入时间间隔较长时导致暂态过程引起的风电机组低电压穿越检测失败；(4)本专利技术设计的基于电力电子开关进精准动作时序的风电机组低电压穿越远端检测方法，提出改进电抗投入的动作时序和间隔，利用电力电子开关实现上述功能，相比于已有基于传统断路器作为开关的测试系统，仅需更换电力电子开关即可实现低电压穿越远端测试；(5)本专利技术设计的基于电力电子开关进精准动作时序的风电机组低电压穿越远端检测方法，相比于将测试装置运送到难以到达或固定的待测风机近端相比，具有很强的可操作性和广泛的使用范围。附图说明图1A为低电压穿越远端检测测试系统结构示意图，主要由低电压穿越检测装置，测试电缆以及待检测风机组成，低电压穿越检测装置由电力电子开关控制限流电抗与短路电抗的动作时序；图1B为风力发电机组低电压穿越能力要求，为保证风力发电机组并网可靠性，在电网发生故障时，风力发电机组在图1B所示的范围内应当保持并网运行；图2A为空载条件下风力发电机组低电压穿越远端检测测试系统结构示意图；图2B为图2A对应的空载条件下低电压穿越远端检测时电压跌落容许误差；图2C为限流开关和短路开关的动作时序；图2D为低电压穿越空载检测的流程；图3为基于电力电子开关精准动作时序的风电机组低电压穿越远端检测方法流程图，以空载测试条件为依据，按照测试流程在远端进行检测。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。如图1A所示，本专利技术提供一种风电机组低电压穿越远端检测方法，实际完整的测试系统包括低电压穿越测试装置，长距离测试电缆以及待检测风机。测试电缆一端与低电压穿越检测装置连接，另一端与待检测风机连接。具体包括低电压穿越扰动发生装置、电力电子开关及其精准控制电路和测试电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电机组并网低电压穿越远端检测系统，其特征是：包括低电压穿越检测装置、电力电子开关及其控制电路和测试电缆，测试电缆一端与低电压穿越检测装置连接，另一端与待检测风机连接，低电压穿越检测装置处设置电力电子开关，构成短路开关和旁路开关，利用控制电路控制电力电子开关的动作时序以控制测试装置限流电抗和短路电抗动作时序，迅速衰减海缆投入后的暂态过程。

【技术特征摘要】
1.一种风电机组并网低电压穿越远端检测系统，其特征是：包括低电压穿越检测装置、电力电子开关及其控制电路和测试电缆，测试电缆一端与低电压穿越检测装置连接，另一端与待检测风机连接，低电压穿越检测装置处设置电力电子开关，构成短路开关和旁路开关，利用控制电路控制电力电子开关的动作时序以控制测试装置限流电抗和短路电抗动作时序，迅速衰减海缆投入后的暂态过程。2.基于权利要求1所述的系统的低电压穿越检测方法，其特征是：具体步骤包括：(1)根据测试风机所在的系统，测量待测风机接入电网的等效阻抗，根据待测电压跌落度，计算相应的限流电抗与短路电抗；(2)低电压测试装置串联接入电网与连接风机的电缆之间，此时风机退出运行，进行空载检测；(3)调整限流电抗与短路电抗的阻值，利用电力电子开关控制限流电抗与短路电抗的投切顺序，模拟测试点电网故障，按照测试标准产生要求的电压跌落；(4)将风力发电机组启动接入电网，调节风力发电机的输出功率至额定功率的10％～30％，进行轻负载下的低电压穿越测试；(5)调节风力发电机的输出功率至额定功率的85-95％，进行重负载下的低电压穿越能力测试，记录测试数据。3.如权利要求2所述的低电压穿越检测方法，其特征是：所述步骤(1)中，测量待测风机接入电网的等效阻抗，根据待测电压跌落度，计算得到相应的限流电抗与短路电抗，限流电抗X1与短路电抗X2关系由如下表达式决定：(9-10θ)Xs≤X1≤Vsys23Sn-Xs]]>θ=X2Xs+X1+X2]]>其中，Vsys表示系统电压，Xs为系统等效电抗，Sn为风机额定功率，θ表示X1、X2满足的关系。4.如权利要求2所述的低电压穿越检测方法，其特征是：所述步骤(2)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉田，姜自民，谢才科，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37