CN104345225B - 一种基于rtds的svg设备检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于实时数字仿真仪RTDS的静止无功发生器SVG设备检测系统，包括：RTDS仿真设备和放大器；其中，RTDS仿真设备分别连接SVG设备和放大器，用于仿真电力系统，将所述电力系统的电网信号输出至放大器；接收SVG设备反馈的脉冲宽度调制PWM信号；通过改变所述电力系统的运行点，以及分析所述电力系统在SVG设备反馈的PWM信号的作用下的改变情况，对SVG设备进行检测；放大器连接SVG设备，用于接收所述电力系统的电网信号，并将其放大处理后发送给SVG设备。本发明可以在不影响电网运行的情况下，模拟真实电力系统的运行工况，根据相关技术标准对SVG设备的响应特性进行全面检测，及时发现SVG设备的技术缺陷，对设备的技术改造提供努力方向和技术指导，对风电接入后的电网电压稳定具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，具体地，涉及一种基于RTDS(Real Time DigitalSimulator，实时数字仿真仪)的SVG(Static Var Generator，静止无功发生器)检测系统。
背景技术
SVG作为新型的电力电子设备，它强大的无功电压支撑能力能够对电网的无功/电压稳定起到积极的作用，近年来在电力系统得到了广泛的应用。随着并网风电场规模的扩大和数量的增多，系统的电压稳定问题逐渐凸显，为了保证风电接入后的电压稳定和满足电网公司关于风电场接入电网相关技术规定的要求，越来越多的风电场选择SVG作为风电场内部的动态无功补偿装置。
然而，由于国内制造SVG设备的技术尚与世界先进水平有一定的差距，所以，相比于国外进口设备，尽管国产SVG设备在价格上占有绝对的优势，但性能上存在良莠不齐的现象，SVG设备性能的优劣直接关系到风电场接入地区乃至整个电网的稳定运行。
目前，国产SVG设备处于技术起步阶段，相关的技术标准仍有待完善，因此，单单依靠SVG设备制造商进行技术性能的检测不足以满足电网运行的要求。考虑到国内大多数风电场装设有采用SVG设备这一事实，电网公司有必要对即将投运的SVG设备进行全面的技术性能评价显得十分必要。这一举措将督促不符合要求的设备进行技术完善和技术改造，以免SVG设备不完善给电力系统运行造成严重的后果。
SVG设备的出厂试验包括耐压试验、环境适应性试验以及一些基本的动作特性试验。出厂试验是设备制造厂家站在制造商的角度设定的一系列试验，通常用简单的发电机仿真电网，属于动态模拟的范畴。这样的试验将实际电力系统的运行环境大大简化，可信度较低。
由于国内SVG设备生产和技术水平尚处于起步阶段，尚没有形成一个统一的产业标准，所以各个厂家在技术上存在偏颇，更无法准确理解电网公司对安装在风电场的SVG设备的具体要求。另外，由于目前还没有专门的SVG设备检测机构，制造商提供的测试结论可信度较低。
电力系统是一个复杂的动态系统，任何设备动作行为的不准确或性能的不达标均有可能造成严重的后果，甚至巨大的经济损失，因此，单单通过SVG设备的出厂试验无法满足电力系统不同运行工况下的具体要求，即将投运的SVG设备必须在接近实际电力系统的实际运行环境下接受更为严格的测试试验。
发明内容
本发明实施例的主要目的在于提供一种基于RTDS的SVG设备检测系统，以提供一种能在模拟真实电力系统的情况下，根据相关技术标准对SVG设备进行全面检测的技术。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种基于RTDS的SVG设备检测系统，包括：RTDS仿真设备和放大器，其中，
所述RTDS仿真设备分别连接SVG设备和所述放大器，用于仿真电力系统，将所述电力系统的电网信号输出至所述放大器；接收所述SVG设备反馈的脉冲宽度调制PWM信号；通过改变所述电力系统的运行点，以及分析所述电力系统在所述PWM信号的作用下的改变情况，对所述SVG设备进行检测；所述电力系统具体包括：风电机组、风机箱变压器、风电场主变压器、等值系统、母线和输电线路；
所述放大器连接所述SVG设备，用于接收所述电力系统的电网信号，并将其放大处理后发送给所述SVG设备；
所述RTDS仿真设备对所述SVG设备进行的检测包括：逻辑正确性检测、响应时间和超调量检测、参数灵敏度检测、低电压穿越特性检测和不平衡保护动作检测；
所述参数灵敏度检测具体为：在SVG设备的控制器参数不同的情况下，所述RTDS仿真设备通过改变所述电力系统的运行点，并通过分析所述电力系统在所述PWM信号的作用下的改变情况，确定所述SVG设备在控制器参数不同情况下的响应是否具有稳定性；
所述SVG设备的控制器参数包括：各个比例积分环节的增益和时间常数。
优选的，所述电力系统还包括：SVG升压变压器。
优选的，所述逻辑正确性检测具体为：所述RTDS仿真设备通过调整所述等值系统的参数使得所述电力系统的运行点改变，并通过分析所述电力系统在所述PWM信号的作用下的改变情况，确定所述SVG设备的响应是否逻辑正确。
优选的，所述响应时间和超调量检测具体为：所述RTDS仿真设备通过调整所述等值系统的参数使得所述电力系统的运行点改变，并通过分析所述电力系统在所述PWM信号的作用下的改变情况，确定所述SVG设备的响应时间和超调量。
优选的，所述低电压穿越特性检测具体为：所述RTDS仿真设备在所述输电线路上施加短路故障或者扰动，根据所述电力系统在所述PWM信号的作用下的改变情况，确定所述SVG设备的低电压穿越特性。
优选的，所述不平衡保护动作检测具体为：所述RTDS仿真设备通过调整所述等值系统的参数使得所电力系统处于不平衡运行工况，并通过分析所述电力系统在所述PWM信号的作用下的改变情况，确定所述SVG设备能否对所述不平衡运行工况作出迅速反应。
借助于上述技术方案，本发明通过RTDS仿真设备模拟真实电力系统的运行工况，并根据相关技术标准对SVG设备进行全面检测，能够及时发现SVG设备的技术缺陷，对设备的技术改造提供努力方向和技术指导，对风电接入后的电网电压稳定具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的基于RTDS的SVG设备检测系统结构框图；
图2是本发明实施例一提供的RTDS仿真设备仿真的一种电力系统结构示意图；
图3是本发明实施例一提供的RTDS仿真设备仿真的另一种电力系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例提供一种基于RTDS的SVG设备检测系统，如图1所示，该系统包括：RTDS仿真设备101和放大器102，其中，
RTDS仿真设备101分别连接SVG设备103和放大器102，用于仿真电力系统，将电力系统的电网信号输出至放大器102；接收SVG设备103返回的脉冲宽度调制PWM信号；通过改变电力系统的运行点，以及分析电力系统在SVG设备103反馈的PWM信号的作用下的改变情况，对SVG设备103进行检测；
放大器102连接SVG设备103，用于接收电力系统的电网信号，并将其放大处理后发送给SVG设备103；
本实施例中，RTDS仿真设备101所仿真的电力系统具体包括：风电机组、风机箱变压器、风电场主变压器、等值系统、母线和输电线路。
本实施例提供的检测系统，通过RTDS仿真设备模拟真实电力系统的运行工况，并根据相关技术标准对SVG设备进行全面检测，能够及时发现SVG设备的技术缺陷，对设备的技术改造提供努力方向和技术指导，对风电接入后的电网电压稳定具有重要意义。
如图2所示为本实施例中RTDS仿真设备所仿真的一种电力系统，该系统包括：风电机组、风机箱变压器、风电场主变压器、110千伏等值系统、110千伏母线M1、110千伏母线M2、110千伏输电线路、35千伏母线以及开关A～D；其中，110千伏等值系统一端接地，另一端连接于110千伏母线M1；开关A一端连接110千伏母线M1，另一端通过110千伏输电线路和开关B连接110千伏母线M2；风电场主变压器一端连接110千伏母线M2，另一端连接35千伏母线，该风电场主变压器的变比为110千伏/35千伏；风机箱变压器的一端通过开关D连接35千伏母线，另一端连接风电机组，该风机箱变压器的变比为35千伏/0.69千伏；开关C的一端连接于35千伏母线，另一端用于与SVG设备连接。
可选地，本实施例中，所述仿真的电力系统还包括：SVG升压变压器，用于根据SVG设备的电压需要，调整RTDS仿真设备输出的模拟电压大小。如图3所示为本实施例中RTDS仿真设备所仿真的另一种电力系统，图3所示的电力系统与图2所示电力系统的区别在于，该图中包含SVG升压变压器，且SVG升压变压器的一端连接开关C，另一端用于与SVG设备连接，该SVG升压变压器的变比为35千伏/10千伏。
本实施例中，所述RTDS仿真设备对所述SVG设备进行的检测包括：逻辑正确性检测、响应时间和超调量检测、参数灵敏度检测、低电压穿越特性检测和不平衡保护动作检测。
本实施例中，所述逻辑正确性检测具体为：RTDS仿真设备通过调整等值系统的参数使得所述电力系统的运行点改变，并通过分析所述电力系统在SVG设备反馈的PWM信号的作用下的改变情况，确定所述SVG设备的响应是否逻辑正确。
例如，RTDS仿真设备通过对图2或图3中110kV等值系统的参数进行调整，改变图2或图3所示电力系统输出的电网电压，然后分析接收SVG设备返回的PWM信号后，在PWM信号的作用下，图2或图3所示电力系统的改变情况，如当电网电压低于目标值时，SVG设备理应控制其内部可关断晶闸管GTO的对外特性表现为容性，从而通过反馈的PWM信号促进电网电压升高，直至目标值，若不能促进电网电压升高，则说明SVG设备的响应逻辑错误，类似的，当电网电压高于目标值时，SVG设备理应控制其内部可关断晶闸管GTO的对外特性表现为感性，从而通过反馈的PWM信号促进电网电压降低，直至目标值，若SVG设备不能促进电网电压降低，则说明SVG设备的响应逻辑错误。
本实施例中，所述响应时间和超调量检测具体为：RTDS仿真设备通过调整等值系统的参数使得所述电力系统的运行点改变，并通过分析所述电力系统在SVG设备反馈的PWM信号的作用下的改变情况，确定所述SVG设备的响应时间和超调量。
例如，RTDS仿真设备分别将图2或图3中110kV等值系统的电压调整至额定值的1.1倍、1.05倍、1.02倍、1.0倍、0.98倍、0.95倍，从而改变图2或图3所示电力系统的运行点，改变电力系统的输出信号，然后根据电力系统在PWM信号作用下的改变情况来确定SVG设备反馈PWM信号的响应时间及超调量；其中响应时间是指SVG设备从开始响应到设备输出达到响应稳态值的90％所经历的时间，一般不得超过35ms；考虑到SVG设备响应在保证快速性的同时不可避免出现过度调节，超调量是指设备过度调节的幅度，一般应在50％以内。
本实施例中，所述参数灵敏度检测具体为：在SVG设备的控制器参数不同的情况下，RTDS仿真设备通过改变所述电力系统的运行点，并通过分析所述电力系统在PWM信号的作用下的改变情况，确定所述SVG设备在控制器参数不同情况下的响应是否具有稳定性。例如，对SVG设备的控制器各个比例积分环节的增益和时间常数进行多次调整，每次调整后，再通过调整图2或图3中等值系统的参数来改变所述电力系统的运行点，然后观测所述电力系统在SVG设备反馈的PWM信号的作用下的改变情况，针对对SVG设备控制器参数的多次调整，若所述电力系统具有相同的变化趋势，则说明SVG设备的响应具有稳定性，否则，不具有稳定性。稳定性是SVG设备能否在不同电力环境下运行均保证良好动作特性的必要条件。
本实施例中，所述低电压穿越特性检测具体为：RTDS仿真设备在输电线路上施加短路故障或者扰动，根据所述电力系统在PWM信号的作用下的改变情况，确定所述SVG设备的低电压穿越特性。
例如，RTDS仿真设备通过在图2或图3的110kV输电线上施加一个短路故障或扰动，造成图2或图3所示电力系统的电网电压大幅度跌落，使风电场并网点电压处于额定值的0.20～0.90倍区间，然后根据电力系统在SVG设备反馈的PWM信号的作用下其电网电压的改变情况，确定所述SVG设备的低电压穿越特性；具体要求是当电压跌落至0.2倍的额定电压并持续625ms时，SVG设备理应迅速提供无功输出，阻止电网电压的跌落，若SVG设备不能达到该要求，则说明低电压穿越特性不合格。
本实施例中，所述不平衡保护动作检测具体为：RTDS仿真设备通过调整等值系统的参数使得所电力系统处于不平衡运行工况，并通过分析所述电力系统在PWM信号的作用下的改变情况，确定所述SVG设备能否对所述不平衡运行工况作出迅速反应。
例如，RTDS仿真设备对图2或图3中110kV等值系统的参数进行调整，从而使得电力系统处于不平衡运行工况下，根据图2或图3的电力系统在SVG设备反馈的PWM信号的作用下是否能恢复平衡，确定SVG设备的控制特性，观察SVG设备能否迅速报警系统的不平衡工况并退出运行。
综上所述，本发明实施例提供的基于RTDS的SVG设备检测系统将实际的SVG设备与虚拟的仿真电力系统组合在一起形成了一个混合仿真系统，一方面利用RTDS设备强大的数字仿真能力模拟真实的复杂电力系统，另一方面将SVG设备的实际输出引入RTDS仿真设备中，根据所仿真的电力系统的变化情况对SVG设备的多种特性进行检测，检测方式严谨，检测结果可信度高。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，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保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于实时数字仿真仪RTDS的静止无功发生器SVG设备检测系统，其特征在于，包括：RTDS仿真设备和放大器；其中，
所述RTDS仿真设备分别连接SVG设备和所述放大器，用于仿真电力系统，将所述电力系统的电网信号输出至所述放大器；接收所述SVG设备反馈的脉冲宽度调制PWM信号；通过改变所述电力系统的运行点，以及分析所述电力系统在所述PWM信号的作用下的改变情况，对所述SVG设备进行检测；所述电力系统具体包括：风电机组、风机箱变压器、风电场主变压器、等值系统、母线和输电线路；
所述放大器连接所述SVG设备，用于接收所述电力系统的电网信号，并将其放大处理后发送给所述SVG设备；
所述RTDS仿真设备对所述SVG设备进行的检测包括：逻辑正确性检测、响应时间和超调量检测、参数灵敏度检测、低电压穿越特性检测和不平衡保护动作检测；
所述参数灵敏度检测具体为：在SVG设备的控制器参数不同的情况下，所述RTDS仿真设备通过改变所述电力系统的运行点，并通过分析所述电力系统在所述PWM信号的作用下的改变情况，确定所述SVG设备在控制器参数不同情况下的响应是否具有稳定性；
所述SVG设备的控制器参数包括：各个比例积分环节的增益和时间常数。
2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述电力系统还包括：SVG升压变压器。
3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述逻辑正确性检测具体为：所述RTDS仿真设备通过调整所述等值系统的参数使得所述电力系统的运行点改变，并通过分析所述电力系统在所述PWM信号的作用下的改变情况，确定所述SVG设备的响应是否逻辑正确。
4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述响应时间和超调量检测具体为：所述RTDS仿真设备通过调整所述等值系统的参数使得所述电力系统的运行点改变，并通过分析所述电力系统在所述PWM信号的作用下的改变情况，确定所述SVG设备的响应时间和超调量。
5.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述低电压穿越特性检测具体为：所述RTDS仿真设备在所述输电线路上施加短路故障或者扰动，根据所述电力系统在所述PWM信号的作用下的改变情况，确定所述SVG设备的低电压穿越特性。
6.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述不平衡保护动作检测具体为：所述RTDS仿真设备通过调整所述等值系统的参数使得所电力系统处于不平衡运行工况，并通过分析所述电力系统在所述PWM信号的作用下的改变情况，确定所述SVG设备能否对所述不平衡运行工况作出迅速反应。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |