CN103675524A - 一种光伏发电系统模型参数辨识测试方法 - Google Patents

一种光伏发电系统模型参数辨识测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光伏发电系统模型参数辨识测试方法，本测试方法是在光伏发电系统上网前接入电网扰动模拟器，在不影响电网运行的前提下完成对光伏发电系统在故障情况下运行数据的收集，测试接线时先停止光伏发电系统并网单元逆变器的输出，将这个测试系统串联接入光伏发电系统上网线路中，光伏逆变器输出交流升压后串联接入测试系统进线断路器，经降压变压器降压后接入电网扰动模拟器中，电网扰动模拟器模拟单相、两相、三相不同类型的电网故障和电网系统频率故障，再经升压变压器电压恢复至上网电压水平，经上网断路器后接入电网。该方法能够为电网正常和故障状态下提供精确的光伏发电系统模型参数辨识依据。

Description

一种光伏发电系统模型参数辨识测试方法
技术领域
本发明涉及光伏发电系统模型参数辨识测试方法，尤其是光伏发电系统模型参数辨识能够正确的反应在电网发生故障时光伏发电系统的运行情况。
背景技术
近年来，我国大力支持发展新能源技术，随着太阳能光伏发电装机比例的快速增加，同风力发电机组一样，电力系统对接入电网的大中型光伏电站在电网发生暂态故障时的运行能力提出了要求，国标《光伏发电站接入电网技术规定》明确要求大中型光伏电站具备故障穿越能力。由于各光伏逆变器通过故障穿越的控制方法略有不同，当电网发生故障时，光伏发电系统的反应也不尽相同，建立光伏发电站模型系统首先应对光伏发电系统模型参数辨识具有较高的精确度，然后才可能建立较为精确的光伏发电系统模型。至2013年底，青海电网光伏发电装机容量占青海发电装机总容量的15%，光伏发电模型的精确性对电网计算分析具有了较为重要的影响。
目前，用于光伏发电系统的模型参数辨识数据都来源于光伏发电系统的运行数据，能正常反应光伏发电系统的正常运行状态，但是很难反应光伏发电系统在电网故障时的暂态情况，关键是因为进行光伏发电系统模型参数辨识时缺少光伏发电系统在电网故障时的运行数据。
有鉴于此，本发明提供一种光伏发电系统模型参数辨识测试方法，以满足实际应用需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为克服光伏发电系统模型参数辨识不能反应电网暂态故障的不足，本发明提供一种新的模型参数数据测试方法，该方法能够充分测取光伏发电系统在不同类型电网故障时运行数据，可为光伏发电系统模型参数辨识提供充分的故障时运行数据，为电网正常和故障状态下提供精确的光伏发电系统模型参数辨识依据。
本发明所采用的技术方案是：一种光伏发电系统模型参数辨识测试方法，其特征在于：测试方法采用电网扰动模拟器作为试验的主要元件，实现模拟电网故障的功能，由太阳能电池板汇集的直流电流经光伏逆变器转变为三相交流电流，再经箱式变压器升压后接入电网，本测试方法是在光伏发电系统上网前接入电网扰动模拟器，在不影响电网运行的前提下完成对光伏发电系统在故障情况下运行数据的收集，测试接线时先停止光伏发电系统并网单元逆变器的输出，将这个测试系统串联接入光伏发电系统上网线路中，光伏逆变器输出交流升压后串联接入测试系统进线断路器，经降压变压器降压后接入电网扰动模拟器中，电网扰动模拟器模拟单相、两相、三相不同类型的电网故障和电网系统频率故障，再经升压变压器电压恢复至上网电压水平，经上网断路器后接入电网。
如上所述的适用于高海拔地区大型光伏电站低电压穿越检测系统，其特征在于，测试方法中设置了三个测试点，一个是逆变器直流电源侧测试点，采用示波存储器进行测试记录；一个是光伏发电系统经箱式变压器出口处测试点，采用高精度电量记录分析仪进行测试记录；一个是光伏发电系统并网点处测试点，采用高精度功率分析仪进行测试记录。
如上所述的适用于高海拔地区大型光伏电站低电压穿越检测系统，其特征在于，测试设备准备完成后，选取不同阶段功率分别进行测试，等被测光伏发电系统功率稳定后开始测试，分别设置光伏电站并网点处单相故障、两相故障、三相故障的电压幅值和表现时间，记录测试数据和波形，每一个点连续测试两次，确定光伏发电系统在相同电网故障时具有同样的运行能力；同样，当电网发生频率异常故障时，在不影响电网运行状态下设置光伏电站并网点处的故障频率，记录测试数据和波形，从而确定光伏发电系统在电网频率扰动情况下的运行能力。
如上所述的适用于高海拔地区大型光伏电站低电压穿越检测系统，其特征在于，被测光伏发电系统功率选取应考虑重度负荷、轻度负荷、中等负荷三种测试情况，功率范围为P>0.8Pn时为重度负荷，P<0.3Pn时为轻度负荷，0.3Pn< P<0.8Pn时为中等负荷；选用进行电力系统运行分析时常见故障形式，计算电网故障时光伏发电系统并网点的故障电压、故障持续时间或故障频率，并依此进行测试方法的光伏发电系统的并网点并网电压设定或频率设定，设定完毕后，进行电网扰动模拟，得到三个测点的光伏发电系统的正常状态运行数据和故障状态运行数据。
本发明的有益效果是：本发明专利在搭建光伏发电性能测试平台过程中可以很容易的实现，新的测试方法增加了光伏发电系统在故障状态下的运行数据，提高了光伏发电系统模型参数辨识的精确性。
本发明专利提供的新的测试方法所得数据对光伏发电系统模型参数建模具有极其重要的作用，在进行搭建具有较大光伏发电装机容量的网架结构模型中起到了关键作用。
附图说明
图1为本发明光伏发电系统模型参数辨识数据测试接线图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。
本发明专利新的测试方法采用电网扰动模拟器系统进行测试，所得数据用于光伏电站模型参数辨识和验证。本发明专利提供一种新的测试方法以取得光伏发电系统在电网故障时的运行数据，使得在进行光伏发电系统模型参数辨识时能够更加精确反应光伏发电系统在电网不同运行状态时运行状况。
本发明专利测试接线采用测试方法如图1所示，测试方法采用电网扰动模拟器作为试验的主要元件，实现模拟电网故障的功能。由太阳能电池板汇集的直流电流经光伏逆变器转变为三相交流电流，再经箱式变压器升压后接入电网。本测试方法是在光伏发电系统上网前接入电网扰动模拟器，在不影响电网运行的前提下完成对光伏发电系统在故障情况下运行数据的收集。测试接线时先停止光伏发电系统并网单元逆变器的输出，将这个测试系统串联接入光伏发电系统上网线路中，光伏逆变器输出交流升压后串联接入测试系统进线断路器，经降压变压器降压后接入电网扰动模拟器中，电网扰动模拟器可模拟单相、两相、三相不同类型的电网故障和电网系统频率故障。再经升压变压器电压恢复至上网电压水平，经上网断路器后接入电网。
测试方法中设置了三个测试点，一个是逆变器直流电源侧测试点，采用示波存储器进行测试记录；一个是光伏发电系统经箱式变压器出口处测试点，采用高精度电量记录分析仪进行测试记录；一个是光伏发电系统并网点处测试点，采用高精度功率分析仪进行测试记录。测试设备准备完成后，选取不同阶段功率分别进行测试，等被测光伏发电系统功率稳定后开始测试，分别设置光伏电站并网点处单相故障、两相故障、三相故障的电压幅值和表现时间，记录测试数据和波形，每一个点连续测试两次，确定光伏发电系统在相同电网故障时具有同样的运行能力。同样，当电网发生频率异常故障时，也可以在不影响电网运行状态下设置光伏电站并网点处的故障频率，记录测试数据和波形，从而确定光伏发电系统在电网频率扰动情况下的运行能力。
被测光伏发电系统功率选取应至少考虑重度负荷、轻度负荷、中等负荷三种测试情况，功率范围为P>0.8Pn时为重度负荷，P<0.3Pn时为轻度负荷，0.3Pn< P<0.8Pn时为中等负荷。选用进行电力系统运行分析时常见故障形式，计算电网故障时光伏发电系统并网点的故障电压、故障持续时间或故障频率，并依此进行测试方法的光伏发电系统的并网点并网电压设定或频率设定，设定完毕后，进行电网扰动模拟，得到三个测点的光伏发电系统的正常状态运行数据和故障状态运行数据。
本发明专利的新的数据测试方法能够全面反映光伏发电系统在电网故障时的运行状态，提高了光伏发电系统模型参数辨识的精确程度，为电力系统运行分析提供更精确的光伏发电系统模型，随着光伏发电装机容量的增长，在电力系统中的装机比重逐渐提高，尤其在局部电网中，光伏发电占有较大比例时，光伏发电系统模型的精确程度具有非常重要的作用。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (4)

1.一种光伏发电系统模型参数辨识测试方法，其特征在于：测试方法采用电网扰动模拟器作为试验的主要元件，实现模拟电网故障的功能，由太阳能电池板汇集的直流电流经光伏逆变器转变为三相交流电流，再经箱式变压器升压后接入电网，本测试方法是在光伏发电系统上网前接入电网扰动模拟器，在不影响电网运行的前提下完成对光伏发电系统在故障情况下运行数据的收集，测试接线时先停止光伏发电系统并网单元逆变器的输出，将这个测试系统串联接入光伏发电系统上网线路中，光伏逆变器输出交流升压后串联接入测试系统进线断路器，经降压变压器降压后接入电网扰动模拟器中，电网扰动模拟器模拟单相、两相、三相不同类型的电网故障和电网系统频率故障，再经升压变压器电压恢复至上网电压水平，经上网断路器后接入电网。
2.根据权利要求1所述的光伏发电系统模型参数辨识测试方法，其特征在于，测试方法中设置了三个测试点，一个是逆变器直流电源侧测试点，采用示波存储器进行测试记录；一个是光伏发电系统经箱式变压器出口处测试点，采用高精度电量记录分析仪进行测试记录；一个是光伏发电系统并网点处测试点，采用高精度功率分析仪进行测试记录。
3.根据权利要求1所述的光伏发电系统模型参数辨识测试方法，其特征在于，测试设备准备完成后，选取不同阶段功率分别进行测试，等被测光伏发电系统功率稳定后开始测试，分别设置光伏电站并网点处单相故障、两相故障、三相故障的电压幅值和表现时间，记录测试数据和波形，每一个点连续测试两次，确定光伏发电系统在相同电网故障时具有同样的运行能力；同样，当电网发生频率异常故障时，在不影响电网运行状态下设置光伏电站并网点处的故障频率，记录测试数据和波形，从而确定光伏发电系统在电网频率扰动情况下的运行能力。
4.根据权利要求1所述的光伏发电系统模型参数辨识测试方法，其特征在于，被测光伏发电系统功率选取应考虑重度负荷、轻度负荷、中等负荷三种测试情况，功率范围为P>0.8Pn时为重度负荷，P<0.3Pn时为轻度负荷，0.3Pn< P<0.8Pn时为中等负荷；选用进行电力系统运行分析时常见故障形式，计算电网故障时光伏发电系统并网点的故障电压、故障持续时间或故障频率，并依此进行测试方法的光伏发电系统的并网点并网电压设定或频率设定，设定完毕后，进行电网扰动模拟，得到三个测点的光伏发电系统的正常状态运行数据和故障状态运行数据。
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