构网型变流器相位跳变有功响应特性测试评估方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及新能源主动支撑电网技术领域，具体提供了一种构网型变流器相位跳变有功响应特性测试评估方法及装置，包括：将待测构网型变流器的运行状态设置为测试状态；调节预先构建的构网型变流器测试系统中无源相位跳变装置的档位，以使所述预先构建的构网型变流器测试系统产生预设次数次相位跳变；获取所述预先构建的构网型变流器测试系统中测点的功率曲线，并基于所述功率曲线对待测构网型变流器进行相位跳变有功响应特性测试评估；本发明专利技术提供的技术方案，可以准确有效的定量评估构网型变流器的相变有功支撑能力，在证明构网型控制有功支撑能力的同时，为制造厂商的产品型式试验

【技术实现步骤摘要】
构网型变流器相位跳变有功响应特性测试评估方法及装置


[0001]本专利技术涉及新能源主动支撑电网
，具体涉及一种构网型变流器相位跳变有功响应特性测试评估方法及装置
。

技术介绍

[0002]当前，对于变流器及新能源发电单元的现场测试系统如图1所示，通过模拟电源中电力电子变流器的调制，产生不同的测试信号波形，以测试变流器的并网性能
。
[0003]构网型变流器的有功调节不同于传统跟网逆变器的功率指令控制策略，也不依赖于
PLL
跟踪电网电压相位，而是通过接入点频率的偏差自动产生相位角进行有功功率调节，可有效提升对频率异常事件的控制能力，被视为提高弱电网强度
、
支撑新能源高比例接入的可行解决方案
。
其相变有功控制框图如图2所示
。
图中，
P
eref
、P
e
分别为构网型变流器的输出功率参考值与实际值；
ω0为额定角频率；
J、D
分别为数字惯量与阻尼系数；
ω
v
与
Δω
v
分别为变流器内部的实际角频率与角频率偏差；
θ
v
、
θ
g
分别为变流器内部相位与网侧相位，
Δθ
为
θ
v
和
θ
g
两者的相位差；
K
p
为电抗阻尼；
s
为微分算子r/>。
可以看出，当网侧相位发生跳变时，构网型变流器输出的有功与数字惯量
、
数字阻尼与电抗阻尼有关
。
[0004]当前，构网型变流器通过模拟同步发电机的惯量与阻尼控制，被视为提高弱电网强度
、
支撑新能源高比例接入的可行解决方案
。
并可参照传统跟网型变流器的功率控制特性评估方法，对构网型变流器在电压
/
频率阶跃时的功率支撑能力进行评估
。
可是，在弱电网下，当电网阻抗发生变化或在故障条件下，变流器并网点处将发生明显相位跳变，此时如何定量评估构网型变流器的有功响应特性需开展进一步研究
。
[0005]现有技术中，应用基于有源相位跳变发生装置的构网型变流器相变有功响应特性测试方案，通过预先设定相位跳变的幅值，再利用
PWM
波调制方法生成对应相位的电压波形，接入被测变流器，并根据测试波形对该变流器的相变有功响应特性进行定性分析
。
[0006]然而，该方案的测试容量受限，独立使用时，一般只适用于强网中
10MW
以下的发电单元
/
单机现场测试，同时无法削弱测试过程中相变产生的励磁涌流影响
、
无法模拟电网强度与相为耦合变化的特性
、
无法对构网型变流器相变有功响应特性进行定量分析
。

技术实现思路

[0007]为了克服上述缺陷，本专利技术提出了一种构网型变流器相位跳变有功响应特性测试评估方法及装置
。
[0008]第一方面，提供一种构网型变流器相位跳变有功响应特性测试评估方法，所述构网型变流器相位跳变有功响应特性测试评估方法包括：将待测构网型变流器的运行状态设置为测试状态；调节预先构建的构网型变流器测试系统中无源相位跳变装置的档位，以使所述预先构建的构网型变流器测试系统产生预设次数次相位跳变；获取所述预先构建的构网型变流器测试系统中测点的功率曲线，并基于所述功率
曲线对待测构网型变流器进行相位跳变有功响应特性测试评估；其中，所述预先构建的构网型变流器测试系统包括依次连接的无源相位跳变装置
、
箱式变压器
、
待测构网型变流器和储能电池
。
[0009]优选的，所述将待测构网型变流器的运行状态设置为测试状态，包括：设置待测构网型变流器工作在充电状态或放电状态，在
50%
的额定容量下运行，无功输出为零，且关闭所有附加的频率和有功控制
。
[0010]优选的，所述无源相位跳变装置包括：电抗器
L1、
电抗器
L2、
电抗器
L3、
电抗器
L4、
电抗器
L5、
电抗器
L6、
挡位开关
CB1、
挡位开关
CB2、
挡位开关
KM1、
挡位开关
KM2
和电阻
R
；所述电抗器
L1、
电抗器
L2、
电抗器
L3、
挡位开关
KM1
依次串联后连接电阻
R
的一端；所述电抗器
L4、
电抗器
L5、
电抗器
L6、
挡位开关
CB2
依次串联后连接电阻
R
的一端；所述电抗器
L2
与电抗器
L3
之间的连接点连接挡位开关
KM2
后连接电阻
R
的一端；所述电阻
R
的另一端连接无源相位跳变装置的端侧连接点；所述电抗器
L1
和电抗器
L4
分别连接无源相位跳变装置的网侧连接点；所述无源相位跳变装置的网侧连接点与无源相位跳变装置的端侧连接点之间连接挡位开关
CB1。
[0011]优选的，所述调节预先构建的构网型变流器测试系统中无源相位跳变装置的档位，以使所述预先构建的构网型变流器测试系统产生预设次数次相位跳变的过程中，每次相位跳变的幅值在预设范围内
。
[0012]进一步的，所述预设次数为4，所述预设范围为
10
°
至
60
°
。
[0013]进一步的，所述相位跳变的幅值如下：上式中，
Δθ
为相位跳变的幅值，
θ0、
θ1分别为相角跳变前后变流器内电势，
R
g
、X
g
分别为电网的内电阻与内电抗，
R
t
、X
t
分别为无源相位跳变发生装置的等效电阻与等效电抗，
X
in
、X
tr
分别为变流器的内电抗与箱变电抗
。
[0014]进一步的，所述无源相位跳变发生装置的等效电抗如下：上式中，
L1、L2、L3、L4、L5、L6
为分别为所述无源相位跳变装置中电抗器
L1、
电抗器
L2、
电抗器
L3、
电抗器
L4、
电抗器
L5、
电抗器
L6
的电感量，
ω
为角频本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种构网型变流器相位跳变有功响应特性测试评估方法，其特征在于，所述方法包括：将待测构网型变流器的运行状态设置为测试状态；调节预先构建的构网型变流器测试系统中无源相位跳变装置的档位，以使所述预先构建的构网型变流器测试系统产生预设次数次相位跳变；获取所述预先构建的构网型变流器测试系统中测点的功率曲线，并基于所述功率曲线对待测构网型变流器进行相位跳变有功响应特性测试评估；其中，所述预先构建的构网型变流器测试系统包括依次连接的无源相位跳变装置
、
箱式变压器
、
待测构网型变流器和储能电池
。2.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将待测构网型变流器的运行状态设置为测试状态，包括：设置待测构网型变流器工作在充电状态或放电状态，在
50%
的额定容量下运行，无功输出为零，且关闭所有附加的频率和有功控制
。3.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无源相位跳变装置包括：电抗器
L1、
电抗器
L2、
电抗器
L3、
电抗器
L4、
电抗器
L5、
电抗器
L6、
挡位开关
CB1、
挡位开关
CB2、
挡位开关
KM1、
挡位开关
KM2
和电阻
R
；所述电抗器
L1、
电抗器
L2、
电抗器
L3、
挡位开关
KM1
依次串联后连接电阻
R
的一端；所述电抗器
L4、
电抗器
L5、
电抗器
L6、
挡位开关
CB2
依次串联后连接电阻
R
的一端；所述电抗器
L2
与电抗器
L3
之间的连接点连接挡位开关
KM2
后连接电阻
R
的一端；所述电阻
R
的另一端连接无源相位跳变装置的端侧连接点；所述电抗器
L1
和电抗器
L4
分别连接无源相位跳变装置的网侧连接点；所述无源相位跳变装置的网侧连接点与无源相位跳变装置的端侧连接点之间连接挡位开关
CB1。4.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节预先构建的构网型变流器测试系统中无源相位跳变装置的档位，以使所述预先构建的构网型变流器测试系统产生预设次数次相位跳变的过程中，每次相位跳变的幅值在预设范围内
。5.
如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设次数为4，所述预设范围为
10
°
至
60
°
。6.
如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述相位跳变的幅值如下：上式中，
Δθ
为相位跳变的幅值，
θ0、
θ1分别为相角跳变前后变流器内电势，
R
g
、X
g
分别为电网的内电阻与内电抗，
R
t
、X
t
分别为无源相位跳变发生装置的等效电阻与等效电抗，
X
in
、X
tr
分别为变流器的内电抗与箱变电抗
。7.
如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述无源相位跳变发生装置的等效电抗如下：
上式中，
L1、L2、L3、L4、L5、L6
为分别为所述无源相位跳变装置中电抗器
L1、
电抗器
L2、
电抗器
L3、
电抗器
L4、
电抗器
L5、
电抗器
L6
的电感量，
ω
为角频率，
CB1、CB2、KM1、KM2
均为所述无源相位跳变发生装置中档位开关的编号
。8.
如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电网的内电阻与内电抗如下：上式中，
I0为相角跳变前的网侧电流幅值，
U
g0
为相角跳变前的网侧电压，
α
为相角跳变前的网侧相角差
。9.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测点包括：所述无源相位跳变装置与箱式变压器之间的网侧测点和所述箱式变压器与待测构网型变流器之间的端侧测点
。10.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述功率曲线对待测构网型变流器进行相位跳变有功响应特性测试评估，包括：基于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：施志明，董玮，冀婉玉，张军军，陈志磊，张晓琳，姚广秀，刘美茵，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：