CN103487702A

CN103487702A - 一种小功率移动式微网并网检测系统

Info

Publication number: CN103487702A
Application number: CN201310461912.4A
Authority: CN
Inventors: 李宏伟; 张艳杰; 郑壮壮; 訾振宁; 叶卫华; 袁蒙; 许潇
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; China EPRI Science and Technology Co Ltd; Smart Grid Research Institute of SGCC; State Grid of China Technology College
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; China EPRI Science and Technology Co Ltd; State Grid of China Technology College
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: CN103487702B

Abstract

本发明涉及一种小功率移动式微网并网检测系统，它具有灵活的移动性能，且工作可靠稳定，使用和维护方便等优点。在移动载体上设有设备整体性能检测装置和控保系统性能检测装置；其中，整体性能检测装置包括电能质量检测模块，可控负载模块以及短路模拟模块；微网发电机组输出的三相交流电送入可控负载模块进行负载实验，最后连接短路模拟模块进行短路实验；电能质量检测模块完成人机交换、数据检测、负载调节命令下发、短路模拟命令下发、电能质量监测；短路模拟模块模拟单相接地、相间短路、对称短路以及不对称短路故障；控保系统性能检测装置包括数模混合仿真机及外围设备，在仿真机上搭建微电网和负荷的模型，并模拟实际电网产生各种典型工况。

Description

一种小功率移动式微网并网检测系统

技术领域

本发明属于电力电子、微网、检测和计算机仿真技术领域，尤其涉及一种小功率移动式微网并网检测系统。

背景技术

微网技术，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网。微网是一个可控的实体，能连接至网络，同时又是一个能够独立运转的供电系统。微网将从根本上改变传统的应对负荷增长的方式，在降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性等方面具有巨大潜力。

基于先进的信息技术和通信技术，电力系统将向着“智能电网”的方向发展。作为智能电网中有源配网的有效方式，微电网是以后的发展趋势。但是微网并网引发的电能质量问题不仅是限制微电源发电规模的重要因素，而且对微网的安全稳定运行产生了很大的影响，因此必须对微网并网引发的电能质量问题进行治理，而治理的前提就是对其进行准确的检测。电能质量检测是采用符合规范的测试仪器或设备对电网中所关心节点的电能质量相关指标进行测量并与限值对比分析的过程，包括电网电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数、三相不平衡度、电压波动与闪变、谐波电压、谐波电流等电能质量指标。其装置有单相和三相、高压监测和低压监测、便携式和在线式。

并网检测技术是对分布式电源并网时引起的电能质量进行实时检测。在我国微网、直流配网并网检测的试验基地很少，以风电并网检测为例，国家只建设了一个试验基地，而且风电并网检测中心有个很大的缺点，就是只能根据自然界的工况来进行检测，往往做一台风机检测需要几个月时间，且只能做低电压等简单电网扰动检测，一次侧工况完全取决于电网运行工况，无法做全面项目检测，不能检测出风机的全部功能，无法满足微网发电系统的检测需求。为顺应微网形势蓬勃发展，确保分布式电源发电站稳定并网运行，建立小型分布式电源车载式移动检测平台非常必要，而且具有广阔的前景。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种小功率移动式微网并网检测系统，它具有灵活的移动性能，且工作可靠稳定，使用和维护方便等优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种小功率移动式微网并网检测系统，在移动载体上设有设备整体性能检测装置和控保系统性能检测装置；其中，

整体性能检测装置包括电能质量检测模块，可控负载模块以及短路模拟模块，用于对微网系统的主回路进行检测；微网发电机组输出的三相交流电送入可控负载模块进行负载实验，最后连接短路模拟模块进行短路实验；电能质量检测模块完成人机交换、数据检测、负载调节命令下发、短路模拟命令下发、电能质量监测；短路模拟模块模拟单相接地、相间短路、对称短路以及不对称短路故障；

控保系统性能检测装置用于对控保回路检测，包括数模混合仿真机及外围设备，在仿真机上搭建微电网和负荷的模型，并模拟实际电网产生各种典型工况，检测并网设备控保系统的主要性能。

所述可控负载模块由若干并联的电阻柜、若干电抗柜以及若干电容柜组成；

各电阻柜内为若干并联的电阻，各电阻与一个相应的可控开关串联；

各电抗柜内为若干并联的电抗，各电抗与一对反向并联的晶闸管串联；

各电容柜内为若干并联的电容，各电容与一对方向并联的晶闸管串联；

各可控开关、晶闸管均置于阀组柜中，并由电能质量检测模块控制。

所述电能质量检测模块包括后台机、控制器和电能质量在线监测仪，它们安装在监控柜内，后台机通过调整可控负载模块的不同组合实现负载的阶梯调节，根据负载的变化可以检测逆变器输出动态特性；电能质量在线监测仪则进行发电品质检测、电能质量检测，其中发电品质检测是检测微网发电机的出力、效率、直流分量；电能质量检测是对微网系统输出电压与电流的谐波、电压偏差、电压波动和闪变、电压不平衡、频率偏差、功率因数进行检测、记录分析。

所述控保系统性能检测装置在仿真机模型上建立电网模型，并模拟电网产生接地、短路、重合闸、甩负荷、操作冲击、雷电冲击工况，检测控制系统的适应性能；在仿真机模型上建立负荷模型，并模拟负荷产生功率波动、启动冲击、负序、故障现象，检测控制系统的适应性能；在仿真机模型上建立电网、负荷模型，在对实际控制器进行操作时，人为制造控制器输出错误命令，考查对电网和负荷的影响。

所述微网发电机组输出的三相交流电通过进线柜内的进行与变压器柜内的变压器连接，变压器二次侧与可控负载模块连接。

本发明的有益效果是：它是由仿真机为核心来研制适用性强移动式的检测系统。整个检测系统针对微网分布式电站分散接入电网的特点，具有灵活的移动性能，且工作可靠稳定，使用和维护方便，因而，该系统可用于微网、直流配网中的小功率（380V500kW及以下）风机、光伏、海洋能发电、储能、无功补偿、滤波装置的入网检测（含一次设备及控保设备），实现对发电系统的电能质量、发电出力品质和控保系统的检测。同时，仿真机能够模拟电网、负荷的各种工况和对控制器进行人为的错误控制，来检测控保系统的主要性能。电力电子装置的核心部分在于控制保护系统，控制保护系统的各项功能合格后，并网运行时就有可能正常运行。另外，将上述装置的仿真机部分加以扩充，就能给高压设备的控保系统做检测，如SVC，SVG，变频器，直流，风机等，为大功率检测装置的研发打下基础。该系统既可以进行并网设备出力品质、电能质量等主要性能，也可对设备的控保系统性能进行检测，可独立完成成套检测项目，检测结果具有实时性、准确性以及计算简便等优点，能起到很好的微网并网现场检测作用。

附图说明

图1为微网独立电力系统测试系统结构图；

图2为可控负载框架图；

图3为电能质量检测模块图；

图4为本发明在车体的安装布局图。

其中，1.微网发电机组，2.可控负载模块，21.电阻柜，22.电抗柜，23.电容柜，24.阀组柜，3.短路模拟模块，4.后台机，5.控制器，6.电能质量在线监测仪，7.仿真机，8.变压器柜，9.进线柜，10.被测控制柜，11.监控柜，12.车体。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

本发明由设备整体性能检测装置和控保系统性能检测装置两部分组成，它们安装在车体上12，以便于移动检测。

其中，设备整体性能检测装置一为套380V，500kW的设备，分为三大模块：电能质量检测模块，可控负载模块2以及短路模拟模块3。

微网发电机组1经过整流电路输出直流，通过储能元件储能，再经过逆变器逆变成三相交流电，然后通过进线柜9、变压器柜8内的隔离变压器连接可控负载模块2进行负载实验，最后连接短路模拟模块4进行短路实验。

可控负载模块2由若干并联的电阻柜21、若干电抗柜22以及若干电容柜23组成；

各电阻柜21内为若干并联的电阻，各电阻与一个相应的可控开关串联；

各电抗柜22内为若干并联的电抗，各电抗与一对反向并联的晶闸管串联；

各电容柜23内为若干并联的电容，各电容与一对方向并联的晶闸管串联；

各可控开关、晶闸管均置于阀组柜24中，并由电能质量检测模块控制。

电能质量检测模块包含后台机4、控制器5和电能质量在线监测仪6，它们安装在监控柜11内，能够完成人机交换、数据检测、负载调节命令下发、短路模拟命令下发、电能质量监测，通过调整可控负载模块的不同组合实现负载的阶梯调节，根据负载的变化可以检测逆变器输出动态特性。

短路模拟模块3可模拟单相接地、相间短路、对称短路以及不对称短路等各种故障。

设备整体性能检测装置用以检测并网设备的主要性能，主要包括：

（1）检测发电出力品质

针对微网发电机组1出力的波动性和间歇性检测平台可通过交流、直流量的测试、计算，检测发电设备的出力、效率、直流分量等重要指标。

（2）检测电能质量

通过选取高精度的电能质量在线监测仪6，实现对系统输出电压与电流的谐波、电压偏差、电压波动和闪变、电压不平衡、频率偏差、功率因数等参数进行检测、记录分析。

（3）检测保护系统

模拟单相接地、相间短路、对称短路以及不对称短路等各种故障，实现对独立发电系统的保护性能的检测。

控保系统性能检测装置是一套适应性能强的RTDS数模混合仿真机7及外围设备，在仿真机7上搭建电网和负荷的模型，并模拟实际电网产生各种典型工况，检测并网设备控保系统的主要性能，主要包括：

（1）控制保护系统的适应性能检测1

在仿真机7模型上建立电网模型，并模拟电网产生接地、短路、重合闸、甩负荷、操作冲击、雷电冲击等工况，检测控制系统的适应性能。

（2）控制保护系统的适应性能检测2

在仿真机7模型上建立负荷模型，并模拟负荷产生功率波动、启动冲击、负序、故障等现象，检测控制系统的适应性能。

（3）控制保护系统的适应性能检测3

在仿真机7模型上建立电网、负荷模型，在对实际控制器进行操作时，人为制造控制器输出错误命令，如PWM脉冲、晶闸管脉冲错误，有功、无功输出错误等，考查对电网和负荷的影响。

本发明依据国网并网检测规定，设备整体检测装置可满足足系统发电效率、供电质量、保护性能等测试的需要。后台机4通过各种接口转接板和光纤就可以与仿真机7进行相互通讯，装置实际运行情况可以在控制系统的人机界面上显示出来。在仿真机7上搭建电网和负荷的模型，可模拟实际电网产生各种典型工况或者，检测并网设备控保系统的主要性能。同时，将仿真机7部分加以扩充可对高压大功率设备的控保系统性能进行检测。本系统可独立完成成套检测项目，且具有可移动、准确性高、实时性好等特点。

Claims

1.一种小功率移动式微网并网检测系统，其特征是，在移动载体上设有设备整体性能检测装置和控保系统性能检测装置；其中，

2.如权利要求1所述的小功率移动式微网并网检测系统，其特征是，所述可控负载模块由若干并联的电阻柜、若干电抗柜以及若干电容柜组成；

3.如权利要求1或2所述的小功率移动式微网并网检测系统，其特征是，所述电能质量检测模块包括后台机、控制器和电能质量在线监测仪，它们安装在监控柜内，后台机通过调整可控负载模块的不同组合实现负载的阶梯调节，根据负载的变化可以检测逆变器输出动态特性；电能质量在线监测仪则进行发电品质检测、电能质量检测，其中发电品质检测是检测微网发电机的出力、效率、直流分量；电能质量检测是对微网系统输出电压与电流的谐波、电压偏差、电压波动和闪变、电压不平衡、频率偏差、功率因数进行检测、记录分析。

4.如权利要求1所述的小功率移动式微网并网检测系统，其特征是，所述控保系统性能检测装置在仿真机模型上建立电网模型，并模拟电网产生接地、短路、重合闸、甩负荷、操作冲击、雷电冲击工况，检测控制系统的适应性能；在仿真机模型上建立负荷模型，并模拟负荷产生功率波动、启动冲击、负序、故障现象，检测控制系统的适应性能；在仿真机模型上建立电网、负荷模型，在对实际控制器进行操作时，人为制造控制器输出错误命令，考查对电网和负荷的影响。

5.如权利要求1所述的小功率移动式微网并网检测系统，其特征是，所述微网发电机组输出的三相交流电通过进线柜内的进行与变压器柜内的变压器连接，变压器二次侧与可控负载模块连接。