CN104764952B - 一种10kV电压等级的STATCOM检测平台及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种10kV电压等级的STATCOM的检测平台及检测方法，包括检测电路、可调负载、检测仪器、检测母线、信号汇集母线和上位机系统，本发明利用上位机系统控制检测电路中的高压断路器和高压接触器的开关状态，同时控制电压扰动发生器装置输出不同的扰动电压，还控制可调负载无功与谐波发生器装置工作在无功输出或者谐波输出状态，通过检测仪器观察被测STATCOM产品的输出来分析被测STATCOM产品的性能；本发明以模块化级联型结构的电力电子器件为基础，结构简单，控制灵活；其次，本发明综合考虑了STATCOM所有运行工况，全面测试了被测STATCOM的适应能力和补偿效果，使得检测结果全面可信。
Description
技术领域
本发明属于电力设备性能检测领域，特别涉及一种10kV电压等级的STATCOM检测平台及检测方法。
背景技术
随着现代工业的飞速发展和设计需要，电网中的非线性以及冲击性负荷日益增多，这就给电能质量带来了很大程度的影响，同时，也对供电的可靠性与稳定性提出了越来越严峻的挑战。由于柔性交流输电系统（FACTS）在改善电能质量方面有着优良的性能和不可比拟的优势，所以FACTS在电网中也受到了广泛的应用，而作为FACTS的核心设备之一——STATCOM（静止同步补偿器），它拥有良好的补偿性能，能够快速的补偿系统的无功功率、有效的抑止电压波动与闪变、改变系统的三相不平衡和提高系统的功率因数，因此，STATCOM在电网中也受到了越来越广泛的应用。目前，基于现有的级联型结构的STATCOM装置在中高压系统中被广泛的应用，然而由于现有的针对 STATCOM的性能检测规范还不够完善，检测手段还不够全面，无法还原实际现场的电能质量环境，所以STATCOM再实际运行中还会出现各种各样的无法预知的问题。因此，有必要研制针对STATCOM等常规类型电能质量治理设备的检测装置，模拟电力系统中各种电能质量问题，包括电网暂态、特殊负荷等，还原一个较为真实的实际现场环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种10kV电压等级的STATCOM检测平台及检测方法，以解决传统的STATCOM性能检测规范还不够完善，检测手段还不够全面，无法还原实际现场的电能质量环境的问题。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种10kV电压等级的STATCOM检测平台，包括检测电路、可调负载、检测仪器、10kV测试母线、信号汇集母线和上位机系统：
所述的检测电路用于在上位机系统的控制下产生电压扰动，检测电路包含10kV电网、断路器装置、进线联络装置、电能质量扰动发生器装置、输出联络装置和连接电抗装置；其中，
所述的10kV电网用于给10kV电压等级的STATCOM检测平台提供10kV电压信号；
所述的断路器装置用于控制检测电路的启动和停止；
所述的进线联络装置用于将10kV电网所提供的10kV电压信号分为两路；
所述的电能质量扰动发生器装置用于在上位机系统控制下产生不同的电压信号，从而对被测STATCOM装置进行干扰；
所述的输出联络装置用于对电能质量扰动发生器装置和10 kV检测母线进行电气隔离；
所述的连接电抗装置用于控制电抗器接入电路；
所述的可调负载采用无功与谐波发生器装置，通过调节无功与谐波发生器装置的输出模式使被测STATCOM产品的输出信号发生变化,并以被测STATCOM产品的输出信号为根据来判断被测STATCOM产品的性能；
所述的检测仪器包括高精度功率分析仪、波形记录仪、绝缘耐压测试仪和红外温度测试仪，所述的高精度功率分析仪用于检测被测STATCOM产品输出的功率，所述的波形记录仪用于检测被测STATCOM产品输出的电压和电流信号，所述的绝缘耐压测试仪用于检测被测STATCOM产品的绝缘耐压性能，所述红外温度测试仪用于检测被测STATCOM产品的耐温性能；
所述的10kV测试母线用于连接被测STATCOM产品、无功与谐波发生器装置和检测电路；
所述的信号汇集母线用于汇总所述的断路器装置、进线联络装置、电能质量扰动发生器装置、输出联络装置、连接电抗装置和无功与谐波发生器装置的开入开出信号及电压和电流采样信号；
所述的上位机系统包括控制柜装置、就地工控机和远程工控机，所述的控制柜装置用于通过二次线缆发送PWM信号控制电能质量扰动发生器装置和无功与谐波发生器装置工作，还用于通过开入开出信号控制所述的高压断路器、进线联络装置、电能质量扰动发生器装置、连接电抗装置和无功与谐波发生器装置的开关状态；
所述的10kV电网与断路器装置的输入端电连接，断路器装置的输出端与进线联络装置的输入端电连接，进线联络装置的输出端由第一输出端和第二输出端构成，进线联络装置的第一输出端与10kV测试母线电连接，进线联络装置的第二输出端与电能质量扰动发生器的输入端电连接，电能质量扰动发生器的输出端与输出联络装置的输入端电连接，输出联络装置装置的输出端与连接电抗装置的输入端电连接，连接电抗装置的输出端与10kV测试母线电连接，无功与谐波发生器装置的输出端与10kV测试母线电连接，高压断路器、进线联络装置、电能质量扰动发生器装置、输出联络装置、连接电抗装置和无功与谐波发生器装置均通过二次线缆和信号汇集母线通信连接，信号汇集母线通过二次线缆与控制装置通信连接，控制装置通过R422与就地工控机通信连接，就地工控机通过路由器与远程工控机通信连接。
所述的进线联络装置由第一高压接触器和第二高压接触器构成，第一高压接触器和第二高压接触器的第一端与断路器装置的输出端电连接，第一高压接触器的第二端和10kV测试母线电连接，第二高压接触器的第二端和电能质量扰动发生器装置的输入端电连接。
所述的电能质量扰动发生器装置内部设置有电能质量扰动发生器，所述的电能质量扰动发生器由输入变压器、扰动发生器和滤波回路构成，所述的输入变压器为单相多绕组变压器，副边采用多绕组输出，每个副边绕组与一个背靠背功率单元电连接，所述的扰动发生器由多个背靠背功率单元在逆变侧级联成星型结构，所述的滤波回路由第一电阻、第一电感和电容构成，第一电阻、电容和第一电感串联，第一电阻和电容的两端设置有旁路开关。
所述的输出联络装置由第三高压接触器构成，第三高压接触器的第一端与电能质量扰动发生器装置的输出端电连接，第三高压接触器的第二端与连接电抗装置的输入端电连接。
所述的连接电抗装置由电抗器与第四高压接触器构成，所述的电抗器的第一端与输出联络装置的输出端电连接，所述的电抗器的第二端与10kV测试母线电连接，第四高压接触器并联于电抗器两端。
所述的无功与谐波发生器装置由无功与谐波发生模块和启动回路模块构成，所述的启动回路模块由第五高压接触器、第六高压接触器、第二电感和第二电阻构成，所述的第五高压接触器第一端与10kV检测母线的输出端电连接，所述的第五高压断路器的第二端与第二电感的第一端电连接，所述的第二电感的第二端与无功与谐波发生模块电连接，所述的第六高压接触器和第二电阻串联后并联在第五高压接触器两端。
利用所述的10kV电压等级的STATCOM检测平台进行10kV电压等级的STATCOM检测方法,包括以下步骤：
步骤一：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由工控机输入闭合高压断路器和第一高压接触器的指令，高压断路器和第一高压接触器闭合后，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，最后断开高压断路器和第一高压接触器，进入下一步；
步骤二：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器输出最大畸变率小于20%谐波电压2次~50次，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器，进入下一步；
步骤三：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器输出三相不平衡度在100%范围的不平衡电压波动，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器，进入下一步；
步骤四：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器输出正负50%范围内可调的电压波动，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器，进入下一步；
步骤五：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器输出45 Hz ~66Hz、分辨率为0.1 Hz的电压波动，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器，进入下一步；
步骤六：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器输出电压由额定值UN逐渐降低至0.4UN，接着由工控机控制电能质量扰动发生器输出电压由0.4UN逐渐上升至1.2UN，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器，进入下一步；
步骤七：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器输出暂降深度为0～100%额定电压范围内可调的电压，持续时间按照国标范围内调整，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器，进入下一步；
步骤八：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器输出暂降深度为10%~50%额定电压范围内可调的电压，持续时间按照国标范围内调整，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器，进入下一步；
步骤九：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路器、第一高压接触器、第二高压接触器、第三高压接触器和第五高压接触器的指令，当无功与谐波发生器正常启动后，由远程工控机输入闭合第六高压断路器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器和无功与谐波发生器工作在无功输出模式上且同时改变电能质量扰动发生器和无功与谐波发生器输出的无功电流的性质与大小，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第一高压接触器、第二高压接触器、第三高压接触器、第五高压接触器和第六高压接触器，进入下一步；
步骤十：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路器、第一高压接触器、第二高压接触器、第三高压接触器和第五高压接触器的指令，当无功与谐波发生器正常启动后，由远程工控机输入闭合第六高压断路器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器和无功与谐波发生器工作在谐波输出模式上且同时改变电能质量扰动发生器和无功与谐波发生器输出的谐波电流的次数与大小，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第一高压接触器、第二高压接触器、第三高压接触器、第五高压接触器和第六高压接触器，进入下一步；
步骤十一：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路器、第一高压接触器、第二高压接触器、第三高压接触器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器输出不平衡度为0~100%的三相不平衡电流，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第一高压接触器、第二高压接触器和第三高压接触器。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
首先，本发明以模块化级联型结构的电力电子器件为基础，结构简单，控制灵活、响应速度快；其次，本发明可以同时模拟现场电压与电流扰动工况，通过开关切换可以实现任意模式的随机组合，具有操作灵活，检测全面，准确高效的特点。
附图说明
图1是本发明的总体结构图；
图2是本发明所述的电能质量扰动发生器的结构图；
图3是本发明所述的被测STATCOM产品的补偿能力检测原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种10kV电压等级的STATCOM检测平台，包括检测电路、可调负载、检测仪器、10kV测试母线、信号汇集母线和上位机系统；所述的检测电路包括10kV电网、断路器装置、进线联络装置、电能质量扰动发生器装置、输出联络装置和连接电抗装置；所述的可调负载为无功与谐波发生器装置；所述的检测仪器包括高精度功率分析仪、波形记录仪、绝缘耐压测试仪和红外温度测试仪，所述的高精度功率分析仪用于检测被测STATCOM产品输出的功率，所述的波形记录仪用于检测被测STATCOM产品输出的电压和电流信号，所述的绝缘耐压测试仪用于检测被测STATCOM产品的绝缘耐压性能，所述红外温度测试仪用来检测被测STATCOM产品的耐温性能；所述的上位机系统包括控制装置、就地工控机A和远程工控机B，所述的控制装置包括主控制器和信号调理板。
所述的进线联络装置由第一高压接触器KM1和第二高压接触器KM2构成，第一高压接触器KM1和第二高压接触器KM2 的第一端和断路器装置的输出端电连接，第一高压接触器KM1的第二端和10kV测试母线电连接，第二高压接触器KM2的第二端和电能质量扰动发生器装置的输入端电连接，所述的进线联络装置用于将所述的10kV电网提供的10kV电压信号分为两路，第一路用于被测STATCOM产品的一般性能检测，第二路用于被测STATCOM产品的精密检测，这样既可以做到对被测STATCOM产品的全面测试，同时又简化测试平台的结构，使STATCOM产品的检测变得方便快捷。
所述的电能质量扰动发生器装置内部设有电能质量扰动发生器，所述的电能质量扰动发生器由输入变压器、扰动发生器和滤波回路构成，所述的输入变压器为单相多绕组变压器且输入变压器的原边可以连接成星型或三角形，单相多绕组变压器可以将10kV的系统电压降低到额定值，还可以为背靠背功率单元提供输入电压，同时也能起到电气上的隔离作用。副边采用多绕组输出，每个副边绕组与一个背靠背功率单元电连接，所述的扰动发生器由多个背靠背功率单元在逆变侧级联成星型结构，这样就能够有效的提高装置输出的等效开关频率，从而精准的控制输出高次谐波，生成给定指令的电压与电流扰动。所述的滤波回路由第一电阻R0、第一电感L和电容C构成，第一电阻R0、电容C和第一电感L串联，第一电阻R0和电容C的串联回路两端设置有旁路开关K，滤波回路可以有效的消除高次波纹的干扰，可以起到平滑输出的作用；所述的电能质量扰动发生器装置的使用，可以真实的模拟出现场电压和电流的扰动情况，使被测STATCOM产品的性能检测结果更加精确，同时也简化了被测STATCOM产品的性能测量步骤。
所述的输出联络装置由第三高压接触器KM3构成，第三高压接触器KM3的第一端与电能质量扰动发生器装置的输出端电连接，第三高压接触器KM3的第二端与连接电抗装置的输入端电连接，输出联络装置主要用于将所述的电能质量扰动发生器装置和10kV测试母线进行电气隔离。
所述的连接电抗装置由连接电抗器Ls与第四高压接触器KM4构成，所述的连接电抗器Ls的第一端与输出联络装置的输出端电连接，所述的连接电抗器Ls的第二端与10kV测试母线电连接，第四高压接触器KM4并联于连接电抗器Ls两端；所述的连接电抗装置用于控制电抗器Ls是否接入电路，由于在测量时，10kV电网提供的电压可能不稳定，在电压模式下，需要闭合第四高压接触器KM4，在电流模式下，为了防止电压突变引起的电流冲击，需要断开第四高压接触器KM4，使电抗器Ls接入检测电路。
所述的无功与谐波发生器装置由无功与谐波发生模块和启动回路模块构成，所述的启动回路模块由第五高压接触器KM5、第六高压接触器KM6、电抗器L1和第二电阻R1构成，所述的第五高压接触器KM5第一端与无功与10kV测试母线电连接，所述的第高压接触器KM5的第二端与电抗器L1的第一端电连接，所述的电抗器L1的第二端与无功与谐波发生模块电连接，所述的第六高压接触器KM6和第二电阻R1串联后并联在第五高压接触器KM5两端；众所周知，在对被测STATCOM产品的性能进行检测时，被测STATCOM产品的无功补偿性能和谐波补偿性能都是很重要的检测对象，而采用所述的无功与谐波发生器装置作为检测平台的可调负载，首先负载是可调的，并且还可以有无功输出和谐波输出两种模式，在使用此平台测量被测STATCOM产品的性能时就可以很方便的根据测量的需要使所述的无功与谐波发生器装置的输出模式在无功和谐波之间转化，在简化了检测平台结构的同时又很方便的满足了测量的需要，并且尽可能的真实还原了现场电能环境，使测量的结果更加准确。
所述的10kV电网与高压断路器的输入端电连接，高压断路器的输出端与进线联络装置的输入端电连接，进线联络装置的输出端由第一输出端和第二输出端构成，进线联络装置的第一输出端与10kV测试母线电连接，进线联络装置的第二输出端与电能质量扰动发生器的输入端电连接，电能质量扰动发生器的输出端与输出联络装置的输入端电连接，输出联络装置的输出端与连接电抗装置的输入端电连接，连接电抗装置的输出端与10kV测试母线电连接，所述的检测仪器的输入端均与被测STATCOM产品的输出端连接，无功与谐波发生器装置的输出端与10kV测试母线电连接，断路器装置、进线联络装置、电能质量扰动发生器装置、连接电抗装置和无功与谐波发生器装置均通过二次线缆和信号汇集母线通信连接，信号汇集母线通过二次线缆与控制装置通信连接，控制装置通过R422与就地工控机A通讯连接，就地工控机A通过路由器的TPC/IP协议与远程工控机B通信连接。
本发明在工作时，由于所述的断路器装置、进线联络装置、电能质量扰动发生器装置、连接电抗装置和无功与谐波发生器装置均通过二次线缆和信号汇集母线通信连接，信号汇集母线通过二次线缆与控制装置通信连接，控制装置通过R422与就地工控机A通讯连接，就地工控机A与远程工控机B通信连接，所以在使用该检测平台检测被测STATCOM产品的性能时，后台工作站的工作人员可以通过工控机B向工控机A发送工作指令，又由于工控机A和控制装置通过R422通讯连接，所以工控机A收到的工作指令（开入开出信号）可以传输到控制装置中的主控制器中，主控制器通过光纤通讯将控制指令（开入开出信号）传输到信号汇集母线，信号汇集母线再通过二次线缆控制与信号汇集母线母线电连接的高压断路器、进线联络装置、输出联络装置和连接电抗装置中高压断路器和高压接触器动作，以执行后台工作站的工控机B发出的控制指令；同时，根据检测需要，工控机B通过工控机A向控制装置的主控制器传输的改变电压和电流的指令经过主控制器和信号调理版处理后，主控制器就会给出PWM信号，所述的PWM信号就会由信号汇集母线和二次线缆传输到电能质量扰动发生器装置和无功与谐波发生器装置使电能质量扰动发生器装置和无功与谐波发生器装置动作，输出指令给出的电压和电流信号。（利用工控机进行高压电器自动化控制属于现有常规技术，已经广泛应用于高压电器检测和监视领域）。
本发明由于采用模块化装置，所以结构简单，安装、维修方便快捷；本发明还利用了电能质量扰动发生器装置，电能质量扰动发生器装置在工控机和控制装置的控制下，可以方便的输出不同类型的电压和电流信号，尽可能的模拟真实的现场电能质量环境，使所述的一种10kV电压等级的STATCOM检测平台的检测结果更加精确；本发明还利用了无功与谐波发生器装置作为所述的一种10kV电压等级的STATCOM检测平台的可调负载，无功与谐波发生器装置在工控机和控制装置的控制下，可以方便的进行无功和不同次谐波的输出模式转换，这就可以真实的模拟现场负载，使所述的一种10kV电压等级的STATCOM检测平台的检测结果更加精确；同时利用进线联络装置采用两路输入方式，既可以使所述的一种10kV电压等级的STATCOM检测平台利用第一路对被测STATCOM产品的一般性能进行检测，又可以利用第二路模拟现场真实的电能质量环境，对被测STATCOM产品的性能做出全面准确的检测。
本发明还公开了一种10kV电压等级的STATCOM检测方法，包括以下步骤：
步骤一：对10kV电压等级的STATCOM进行一般性检测， 众所周知，在对10kV电压等级STATCOM一般性检测检测中，包含很多检测项目，例如恒功率输出检测和温升检测。因为这些检测项目对电压或电流的扰动不做要求，所以只需给STATCOM 装置提供一个大容量的检测电源即可，因此称之为一般性检测检测。在此检测下，我们直接将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由工控机B输入闭合高压断路器QF1和第一高压接触器KM1的指令，高压断路器QF1和第一高压接触器KM1闭合后，在10kV电压下正常启动被测STATCOM装置，最后通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的电能质量是否符合标准。此检测方法方便快捷，没有了多余的干扰，通过检测仪器可以很直观的分析出被测STATCOM产品的一般性能，比如通过高精度功率分析仪可以看出被测STATCOM产品的恒功率输出电能质量，如果功率分析仪显示输出功率波动剧烈，则说明被检测的STATCOM产品性能不达标，通过红外温度检测仪可以看出被测STATCOM产品的温升性能是否达标，通过绝缘耐压测试仪可以得出被测STATCOM产品的绝缘耐压性能是否达标，通过波形记录仪可以分析被测STATCOM产品是否跳机；最后断开高压断路器QF1和第一高压接触器KM1，进入下一步；
步骤二：对10kV电压等级的STATCOM进行谐波输出下的并网能力检测，将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由工控机B输入闭合高压断路器QF1、第二高压接触器KM2、第三高压接触器KM3和第四高压接触器KM4的指令，正常启动被测STATCOM装置，然后由工控机B控制电能质量扰动发生器输出最大畸变率小于20%谐波电压2~50次，可单次发生也可随机组合，并且相位和幅值可调，通过波形记录仪观察被测STATCOM产品是否跳机。如果波形记录仪显示在谐波电压波动期间被测STATCOM产品跳机，则说明被测STATCOM产品在谐波电压输出下的并网能力并不达标；如果波形记录仪显示在谐波电压波动期间被测STATCOM产品没有跳机，则说明被测STATCOM产品在谐波电压输出下的并网能力达到了标准，最后断开高压断路器QF1、第二高压接触器KM2、第三高压接触器KM3和第四高压接触器KM4，进入下一步；
步骤三：对10kV电压等级的STATCOM进行不平衡电压输出下的并网能力检测，将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由工控机B输入闭合高压断路器QF1、第二高压接触器KM2、第三高压接触器KM3和第四高压接触器KM4的指令，正常启动被测STATCOM装置，然后由工控机B控制电能质量扰动发生器输出三相不平衡度在0~100%范围的可调不平衡电压波动，通过波形记录仪观察被测STATCOM产品是否跳机。如果波形记录仪显示在谐波电压波动期间被测STATCOM产品跳机，则说明被测STATCOM产品在不平衡电压输出下的并网能力并不达标；如果波形记录仪显示在谐波电压波动期间被测STATCOM产品没有跳机，则说明被测STATCOM产品在不平衡电压输出下的并网能力达到了标准；最后断开高压断路器QF1、第二高压接触器KM2、第三高压接触器KM3和第四高压接触器KM4，进入下一步；
步骤四：对10kV电压等级的STATCOM进行波动电压输出下的并网能力检测，将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由工控机B输入闭合高压断路器QF1、第二高压接触器KM2、第三高压接触器KM3和第四高压接触器KM4的指令，正常启动被测STATCOM装置，然后由工控机B控制电能质量扰动发生器输出-50%~+50%范围内可调的电压波动，通过波形记录仪观察被测STATCOM产品是否跳机。如果波形记录仪显示在谐波电压波动期间被测STATCOM产品跳机，则说明被测STATCOM产品在波动电压输出下的并网能力并不达标；如果波形记录仪显示在谐波电压波动期间被测STATCOM产品没有跳机，则说明被测STATCOM产品在波动电压输出下的并网能力达到了标准，最后断开高压断路器QF1、第二高压接触器KM2、第三高压接触器KM3和第四高压接触器KM4，进入下一步；
步骤五：对10kV电压等级的STATCOM进行变频电压输出下的并网能力检测，将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由工控机B输入闭合高压断路器QF1、第二高压接触器KM2、第三高压接触器KM3和第四高压接触器KM4的指令，正常启动被测STATCOM装置，然后由工控机B控制电能质量扰动发生器输出45~66Hz、分辨率为0.1 Hz的电压波动，通过波形记录仪观察被测STATCOM产品是否跳机。如果波形记录仪显示在谐波电压波动期间被测STATCOM产品跳机，则说明被测STATCOM产品在变频电压输出下的并网能力并不达标；如果波形记录仪显示在谐波电压波动期间被测STATCOM产品没有跳机，则说明被测STATCOM产品在变频电压输出下的并网能力达到了标准；最后断开高压断路器QF1、第二高压接触器KM2、第三高压接触器KM3和第四高压接触器KM4，进入下一步；
步骤六：对10kV电压等级的STATCOM进行电压运行范围能力检测，将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由工控机B输入闭合高压断路器QF1、第二高压接触器KM2、第三高压接触器KM3和第四高压接触器KM4的指令，正常启动被测STATCOM装置，然后由工控机B控制电能质量扰动发生器输出电压由额定值UN 逐渐降低至0.4UN，接着由工控机B控制电能质量扰动发生器输出电压由0.4UN逐渐上升至1.2UN，通过波形记录仪观察被测STATCOM产品是否跳机。如果波形记录仪显示在谐波电压波动期间被测STATCOM产品跳机，则说明被测STATCOM产品的电压运行范围能力并不达标；如果波形记录仪显示在谐波电压波动期间被测STATCOM产品没有跳机，则说明被测STATCOM产品的电压运行范围能力达到了标准；最后断开高压断路器QF1、第二高压接触器KM2、第三高压接触器KM3和第四高压接触器KM4，进入下一步；
步骤七：对10kV电压等级的STATCOM进行响应能力及补偿能力检测，将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由工控机B输入闭合高压断路器QF1、第二高压接触器KM2、第三高压接触器KM3和第四高压接触器KM4的指令，正常启动被测STATCOM装置，然后由工控机B控制电能质量扰动发生器输出暂降深度为0～100%额定电压范围内可调的电压，持续时间按照国标范围内调整，通过波形记录仪观察STATCOM动态响应时间与输出容量并分析被测STATCOM产品的响应能力是否符合标准。如果电能质量扰动器输出电压低于额定电压时波形记录仪显示被测STATCOM产品两端的电压也同步下降的话，则说明被测STATCOM产品的响应能力达到了标准；最后断开高压断路器QF1、第二高压接触器KM2、第三高压接触器KM3和第四高压接触器KM4，进入下一步；
步骤八： 对10kV电压等级的STATCOM进行穿越能力检测，将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由工控机B输入闭合高压断路器QF1、第二高压接触器KM2、第三高压接触器KM3和第四高压接触器KM4的指令，正常启动被测STATCOM装置，然后由工控机B控制电能质量扰动发生器输出暂降深度为10%~50%额定电压范围内可调的电压，持续时间按照国标范围内调整，通过波形记录仪观察被测STATCOM产品是否跳机。如果波形记录仪显示在谐波电压波动期间被测STATCOM产品跳机，则说明被测STATCOM产品的低电压穿越能力并不达标；如果波形记录仪显示在谐波电压波动期间被测STATCOM产品没有跳机，则说明被测STATCOM产品的低电压穿越能力达到了标准；最后断开高压断路器QF1、第二高压接触器KM2、第三高压接触器KM3和第四高压接触器KM4，进入下一步；
如图3所示，图3为被测STATCOM产品的补偿性能检测的原理图，将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由工控机B输入闭合高压断路器QF1、第一高压接触器KM1、第二高压接触器KM2和第五高压接触器KM5的指令，当无功与谐波发生器正常启动后，由工控机B输入闭合第六高压断路器KM6的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM产品。电流参考方向如图3所示，电流i为10kV电网的侧电流，电流i1为被测STATCOM产品的输出电流，电流i2为无功与谐波发生器的输出电流，电流i3为电能质量扰动发生器的输出电流，此时，i=i1+i2+i3，电能质量扰动发生器、无功与低次谐波发生器相当于可调负载，将i2+i3作为指令电流，通过改变i2与i3的大小，使STATCOM输出电流i1跟踪指令变化，通过检测电网侧电流的i大小，即可得出STATCOM的补偿性能，在STATCOM完全补偿状况下，检测出电网侧电流理论上为零。综上所述，得出以下对被测STATCOM产品的补偿能力的检测步骤。
步骤九：对10kV电压等级的STATCOM进行无功补偿能力检测，将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由工控机B输入闭合高压断路器QF1、第一高压接触器KM1、第二高压接触器KM2、第三高压接触器KM3第五高压接触器KM5的指令，当无功与谐波发生器正常启动后，由工控机B输入闭合第六高压断路器KM6的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由工控机B控制电能质量扰动发生器和无功与谐波发生器工作在无功输出模式上且同时改变电能质量扰动发生器和无功与谐波发生器输出的无功电流的性质与大小，通过观察波形记录仪分析被测STATCOM产品的无功补偿能力是否符合标准；最后断开高压断路器QF1、第一高压接触器KM1、第二高压接触器KM2、、第三高压接触器KM3、第五高压接触器KM5和第六高压断路器KM6，进入下一步；
步骤十：对10kV电压等级的STATCOM进行无功补偿能力检测，将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由工控机B输入闭合高压断路器QF1、第一高压接触器KM1、第二高压接触器KM2、第三高压接触器KM3和第五高压接触器KM5的指令，当无功与谐波发生器正常启动后，由工控机B输入闭合第六高压断路器KM6的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由工控机B控制电能质量扰动发生器和无功与谐波发生器工作在谐波输出模式上且同时改变电能质量扰动发生器和无功与谐波发生器输出的谐波电流的次数与大小，通过观察波形记录仪分析被测STATCOM产品的谐波补偿能力是否符合标准；最后断开高压断路器QF1、第一高压接触器KM1、第二高压接触器KM2、、第三高压接触器KM3、第五高压接触器KM5和第六高压断路器KM6，进入下一步；
步骤十一：对10kV电压等级的STATCOM进行不平衡补偿能力检测，将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由工控机B输入闭合高压断路器QF1、第一高压接触器KM1、第三高压接触器KM3和第二高压接触器KM2的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由工控机B控制电能质量扰动发生器输出不平衡度为0~100%的三相不平衡电流，通过观察波形记录仪分析被测STATCOM产品的不平衡补偿能力是否符合标准；最后断开高压断路器QF1、第一高压接触器KM1、第三高压接触器KM3和第二高压接触器KM2。
Claims (7)
1.一种10kV电压等级的STATCOM检测平台，其特征在于：包括检测电路、可调负载、检测仪器、10kV测试母线、信号汇集母线和上位机系统：
所述的检测电路用于在上位机系统的控制下产生电压扰动，检测电路包含10kV电网、断路器装置、进线联络装置、电能质量扰动发生器装置、输出联络装置和连接电抗装置；其中，
所述的10kV电网用于给10kV电压等级的STATCOM检测平台提供10kV电压信号；
所述的断路器装置用于控制检测电路的启动和停止；
所述的进线联络装置用于将10kV电网所提供的10kV电压信号分为两路；
所述的电能质量扰动发生器装置用于在上位机系统控制下产生不同的电压信号，从而对被测STATCOM装置进行干扰；
所述的输出联络装置用于对电能质量扰动发生器装置和10 kV检测母线进行电气隔离；
所述的连接电抗装置用于控制电抗器接入电路；
所述的可调负载采用无功与谐波发生器装置，通过调节无功与谐波发生器装置的输出模式使被测STATCOM产品的输出信号发生变化,并以被测STATCOM产品的输出信号为根据来判断被测STATCOM产品的性能；
所述的检测仪器包括高精度功率分析仪、波形记录仪、绝缘耐压测试仪和红外温度测试仪，所述的高精度功率分析仪用于检测被测STATCOM产品输出的功率，所述的波形记录仪用于检测被测STATCOM产品输出的电压和电流信号，所述的绝缘耐压测试仪用于检测被测STATCOM产品的绝缘耐压性能，所述红外温度测试仪用于检测被测STATCOM产品的耐温性能；
所述的10kV测试母线用于连接被测STATCOM产品、无功与谐波发生器装置和检测电路；
所述的信号汇集母线用于汇总所述的断路器装置、进线联络装置、电能质量扰动发生器装置、输出联络装置、连接电抗装置和无功与谐波发生器装置的开入开出信号及电压和电流采样信号；
所述的上位机系统包括控制柜装置、就地工控机和远程工控机，所述的控制柜装置用于通过二次线缆发送PWM信号控制电能质量扰动发生器装置和无功与谐波发生器装置工作，还用于通过开入开出信号控制所述的断路器装置、进线联络装置、电能质量扰动发生器装置、连接电抗装置和无功与谐波发生器装置的开关状态；
所述的10kV电网与断路器装置的输入端电连接，断路器装置的输出端与进线联络装置的输入端电连接，进线联络装置的输出端由第一输出端和第二输出端构成，进线联络装置的第一输出端与10kV测试母线电连接，进线联络装置的第二输出端与电能质量扰动发生器的输入端电连接，电能质量扰动发生器的输出端与输出联络装置的输入端电连接，输出联络装置装置的输出端与连接电抗装置的输入端电连接，连接电抗装置的输出端与10kV测试母线电连接，无功与谐波发生器装置的输出端与10kV测试母线电连接，断路器装置、进线联络装置、电能质量扰动发生器装置、输出联络装置、连接电抗装置和无功与谐波发生器装置均通过二次线缆和信号汇集母线通信连接，信号汇集母线通过二次线缆与控制装置通信连接，控制装置通过R422与就地工控机通信连接，就地工控机通过路由器与远程工控机通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种10kV电压等级的STATCOM检测平台，其特征在于：所述的进线联络装置由第一高压接触器和第二高压接触器构成，第一高压接触器和第二高压接触器的第一端与断路器装置的输出端电连接，第一高压接触器的第二端和10kV测试母线电连接，第二高压接触器的第二端和电能质量扰动发生器装置的输入端电连接。
3.根据权利要求1所述的一种10kV电压等级的STATCOM检测平台，其特征在于：所述的电能质量扰动发生器装置内部设置有电能质量扰动发生器，所述的电能质量扰动发生器由输入变压器、扰动发生器和滤波回路构成，所述的输入变压器为单相多绕组变压器，副边采用多绕组输出，每个副边绕组与一个背靠背功率单元电连接，所述的扰动发生器由多个背靠背功率单元在逆变侧级联成星型结构，所述的滤波回路由第一电阻、第一电感和电容构成，第一电阻、电容和第一电感串联，第一电阻和电容的两端设置有旁路开关。
4.根据权利要求1所述的一种10kV电压等级的STATCOM检测平台，其特征在于：所述的输出联络装置由第三高压接触器构成，第三高压接触器的第一端与电能质量扰动发生器装置的输出端电连接，第三高压接触器的第二端与连接电抗装置的输入端电连接。
5.根据权利要求1所述的一种10kV电压等级的STATCOM检测平台，其特征在于：所述的连接电抗装置由电抗器与第四高压接触器构成，所述的电抗器的第一端与输出联络装置的输出端电连接，所述的电抗器的第二端与10kV测试母线电连接，第四高压接触器并联于电抗器两端。
6.根据权利要求1所述的一种10kV电压等级的STATCOM检测平台，其特征在于：所述的无功与谐波发生器装置由无功与谐波发生模块和启动回路模块构成，所述的启动回路模块由第五高压接触器、第六高压接触器、第二电感和第二电阻构成，所述的第五高压接触器第一端与10kV检测母线的输出端电连接，所述的第五高压接触器的第二端与第二电感的第一端电连接，所述的第二电感的第二端与无功与谐波发生模块电连接，所述的第六高压接触器和第二电阻串联后并联在第五高压接触器两端。
7.利用权利要求1所述的10kV电压等级的STATCOM检测平台进行10kV电压等级的STATCOM检测方法,其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由工控机输入闭合高压断路器和第一高压接触器的指令，高压断路器和第一高压接触器闭合后，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，最后断开高压断路器和第一高压接触器，进入下一步；
步骤二：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器输出最大畸变率小于20%谐波电压2次~50次，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器，进入下一步；
步骤三：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器输出三相不平衡度在100%范围的不平衡电压波动，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器，进入下一步；
步骤四：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器输出正负50%范围内可调的电压波动，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器，进入下一步；
步骤五：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器输出45 Hz ~66Hz、分辨率为0.1 Hz的电压波动，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器，进入下一步；
步骤六：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器输出电压由额定值UN 逐渐降低至0.4UN，接着由工控机控制电能质量扰动发生器输出电压由0.4UN逐渐上升至1.2UN，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器，进入下一步；
步骤七：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器输出暂降深度为0～100%额定电压范围内可调的电压，持续时间按照国标范围内调整，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器，进入下一步；
步骤八：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器输出暂降深度为10%~50%额定电压范围内可调的电压，持续时间按照国标范围内调整，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第二高压接触器、第三高压接触器和第四高压接触器，进入下一步；
步骤九：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路器、第一高压接触器、第二高压接触器、第三高压接触器和第五高压接触器的指令，当无功与谐波发生器正常启动后，由远程工控机输入闭合第六高压断路器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器和无功与谐波发生器工作在无功输出模式上且同时改变电能质量扰动发生器和无功与谐波发生器输出的无功电流的性质与大小，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第一高压接触器、第二高压接触器、第三高压接触器、第五高压接触器和第六高压接触器，进入下一步；
步骤十：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路器、第一高压接触器、第二高压接触器、第三高压接触器和第五高压接触器的指令，当无功与谐波发生器正常启动后，由远程工控机输入闭合第六高压断路器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器和无功与谐波发生器工作在谐波输出模式上且同时改变电能质量扰动发生器和无功与谐波发生器输出的谐波电流的次数与大小，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第一高压接触器、第二高压接触器、第三高压接触器、第五高压接触器和第六高压接触器，进入下一步；
步骤十一：将被测STATCOM产品与10kV测试母线电连接，由远程工控机输入闭合高压断路器、第一高压接触器、第二高压接触器、第三高压接触器的指令，在10kV的正常电压下启动被测STATCOM装置，然后由远程工控机控制电能质量扰动发生器输出不平衡度为0~100%的三相不平衡电流，通过观察测量仪器分析被测STATCOM产品的性能是否符合标准，然后断开高压断路器、第一高压接触器、第二高压接触器和第三高压接触器。
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| CN104764952A (zh) | 2015-07-08 |
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