CN107061184A - 故障电压发生装置和进行电压跌落测试的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种故障电压发生装置和进行电压跌落测试的方法，该装置包括：电抗器、旁路开关和短路开关，其中：所述短路开关的一端连接所述电抗器的一端，所述短路开关的另一端接地；所述旁路开关的一端连接所述电抗器的另一端，且该另一端作为电网接入点；所述旁路开关的另一端连接所述电抗器上的中间接点；所述中间接点位于所述电抗器的两端之间，并作为跌落电压测试点。本发明只设置了一个电抗器，结构比较简单，减少了电抗器单体的数量，很大程度上降低了设备成本。同时，接线比较简单，而且只需要移动中间接点的位置，相对于现有技术，测试过程的操作比较简单，有利于提高现场测试的效率。

Description

故障电压发生装置和进行电压跌落测试的方法

技术领域

本发明涉及风电检测技术领域，尤其是涉及一种故障电压发生装置和进行电压跌落测试的方法。

背景技术

“十一五”以来，我国风力发电产业发展迅猛，风电新增装机容量连年翻番，目前装机规模为世界第一。然而，我国风电在快速发展的同时，也面临着大规模接入电网带来的质量和安全问题。为了保证风电大规模接入后电网的稳定，国家有关部门已制定了相关的并网技术标准与规范，明确要求在电网瞬时故障导致电压在短时间内骤降至一定值的情况下，风电机组仍能够不脱离电网而持续稳定运行，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个电网故障时间，这种能力被称为故障电压穿越能力(Fault Ride Through，FRT)。要验证风电机组是否具备故障电压穿越能力，需要借助特定的故障电压发生装置来制造电网故障。

目前，基于阻抗短路分压原理的故障电压发生装置为各界所认可，并在故障电压穿越现场试验中得到了广泛的应用。如图1所示，这种故障电压发生装置主要包含限流电抗器、短路电抗器及两个投切开关。故障电压发生装置串联接入电网与被测风电机组之间。通过投切开关S1来投入一定阻抗值的限流电抗器以降低短路试验对电网的影响。通过投投切开关S2来投入特定阻抗值的短路电抗器产生电网短路故障，从而在测试点产生故障电压。具体而言，测试时，先断开投切开关S1，投入一定阻抗值的限流电抗X1来降低阻抗短路试验对电网的影响，再闭合投切开关S2，投入特定阻抗值的短路电抗X2产生电网短路故障，从而在测试点产生电压跌落。测试点的电压跌落深度等于限流阻抗与总阻抗的比值，即Udip＝X1/(X1+X2)*Un。在进行不同电压跌落深度的测试时，通过改变限流电抗器和短路电抗器投入的数量，就可以改变阻抗分压点，从而改变电压跌落的深度。我国风电机组故障电压穿越测试标准要求故障电压发生装置能够产生0Un、20％Un、35％Un、50％Un、75％Un和90％Un等6种规格的故障电压。为满足测试标准要求，故障电压发生装置通常采用两组多分接头的电抗器分别作为限流电抗与短路电抗。在20％Un～90％Un范围内进行电压跌落测试时限流电抗与短路电抗接线投入方式如下表表1所示：

表1接线投入方式表

图2为进行90％电压跌落测试时限流电抗与短路电抗接线示意图，图3为进行20％电压跌落测试时限流电抗与短路电抗接线示意图。

在上述装置中，限流电抗器与短路电抗器功能固定，为产生不同深度的故障电压，通常需要分别配置多组功能单一的限流电抗器及短路电抗器。此种配置方式在进行单次测试时，存在多组电抗器闲置的情况，造成了电抗器极大的冗余浪费，增大了设备的体积，更增加了设备成本。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提供一种故障电压发生装置和进行电压跌落测试的方法，可以减少设备成本，提高测试效率。

第一方面，本发明提供的故障电压发生装置包括：电抗器、旁路开关和短路开关，其中：

所述短路开关的一端连接所述电抗器的一端，所述短路开关的另一端接地；所述旁路开关的一端连接所述电抗器的另一端，且该另一端作为电网接入点；所述旁路开关的另一端连接所述电抗器上的中间接点；所述中间接点位于所述电抗器的两端之间，并作为跌落电压测试点。

可选的，所述电抗器为滑动变阻器，所述中间接点为滑动头。

可选的，所述电抗器为多个电抗器单体串联而成，所述中间接点为相邻电抗器单体之间的连接接头。

可选的，所述电抗器单体的个数为6个，从所述电抗器上与所述短路开关连接的一端至另一端，各个电抗器单体的阻抗之比为4：3：3：5：3：2。

第二方面，本发明提供的进行电压跌落测试的方法包括：

调节所述中间接点的位置；

将所述旁路开关断开，并闭合所述短路开关；

检测所述跌落电压测试点的电压值；

根据检测到的电压值，确定风电机组的故障电压穿越能力。

本发明提供的故障电压发生装置和进行电压跌落测试的方法，只设置了一个电抗器，结构比较简单，减少了电抗器单体的数量，很大程度上降低了设备成本。同时，接线比较简单，而且只需要移动中间接点的位置，相对于现有技术，测试过程的操作比较简单，有利于提高现场测试的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1示出了现有技术中故障电压发生装置与电网的连接示意图；

图2示出了利用图1中的故障电压发生装置进行90％电压跌落测试时限流电抗与短路电抗接线示意图；

图3示出了利用图1中的故障电压发生装置进行20％电压跌落测试时限流电抗与短路电抗接线示意图；

图4示出了本发明一实施例中故障电压发生装置与电网连接的等效电路图；

图5示出了图4中故障电压发生装置的接线示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

本发明提供一种故障电压发生装置，如图4和5所示，该装置包括电抗器、旁路开关和短路开关，其中：

所述短路开关的一端连接所述电抗器的一端C，所述短路开关的另一端接地；所述旁路开关的一端连接所述电抗器的另一端A，且该另一端作为电网接入点；所述旁路开关的另一端连接所述电抗器上的中间接点B；所述中间接点B位于所述电抗器的两端之间，并作为跌落电压测试点。

可理解的是，电抗器的一端A与中间接点B之间的部分为限流部分X1，中间接点B和电抗器的另一端C之间的部分为短路部分X2。只要移动中间接点B的位置，即可改变限流部分和短路部分的大小，进而改变测试点B处的电压跌路深度，其中电压跌落深度为限流部分X1与两部分之和之间的比值。

本发明提供的故障电压发生装置，只设置了一个电抗器，结构比较简单，减少了电抗器单体的数量，很大程度上降低了设备成本。同时，接线比较简单，而且只需要移动中间接点的位置，相对于现有技术，测试过程的操作比较简单，有利于提高现场测试的效率。

在具体实施时，上述电抗器可以采用多种结构形式，其中一种可选的结构为：电抗器为滑动变阻器，所述中间接点为滑动头。这样，通过移动滑动头，便可以改变限流部分和短路部分的比例。

当然，还可以采用其他结构的电抗器：所述电抗器为多个电抗器单体串联而成，所述中间接点为相邻电抗器单体之间的连接接头。这样，通过将不同的连接接头作为测试点，便可以进行不同范围内的电压跌落测试。例如，如图5所示，将电抗器单体的个数设置为6个，并且将从所述电抗器上与所述短路开关连接的一端C至另一端A，各个电抗器单体的阻抗之比为4：3：3：5：3：2。这样，电抗器的接头有7个：0、1、2、3、4、5、6，不同电抗器单体之间的阻抗值如下表表2所示：

表2不同电抗器单体之间的阻抗值

从上表表2中可以看出，整个电抗器的阻值为X0，第6个接头和第5个接头之间的阻抗为0.2X0，第4个接头和第6个接头之间的阻抗为0.35X0，第3个接头和第6个接头之间的阻抗为0.5X0，第2个接头和第6个接头之间的阻抗为0.75X0，第1个接头和第6个接头之间的阻抗危机0.9X0。

基于上表表2，不同的中间接点作为测试点时电抗器的接线投入方式以及计算方法如下表表3：

表3电抗器的接线投入方式以及计算方法表

分接点位置	限流部分X1	短路部分X2	电压跌落深度计算
				6点	0-6	无	0/X0＝0
5点	0-5	5-6	0.2X0/X0＝0.2
				4点	0-4	4-6	0.35X0/X0＝0.35
3点	0-3	3-6	0.5X0/X0＝0.5
				2点	0-2	2-6	0.75X0/X0＝0.75
1点	0-1	1-6	0.9X0/X0＝0.9

根据上表3，可以得到电压跌落深度。可见，将从电抗器的一端C至另一端A，各个电抗器单体的阻抗之比设置为4：3：3：5：3：2，便可以满足0％Un、20％Un、35％Un、50％Un、75％％Un和90％Un范围内电压跌落测试要求。然后在现场进行实际检测时，将测试点实际测试点的电压与上表3中的数据进行比较，即可获知在在电网瞬时故障导致电压在短时间内骤降至一定值的情况下，风电机组是否具备故障电压穿越能力。

第二方面，本发明基于上述装置，还提供一种进行电压跌落测试的方法，该方法包括：

调节所述中间接点的位置；

将所述旁路开关断开，并闭合所述短路开关；

检测所述跌落电压测试点的电压值；

根据检测到的电压值，确定风电机组的故障电压穿越能力。

通过上述测试方法，即可获知风电机组的故障电压穿越能力。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种故障电压发生装置，其特征在于，包括电抗K器HP、171旁111路091开.2关和短路开关，其中：

所述短路开关的一端连接所述电抗器的一端，所述短路开关的另一端接地；所述旁路开关的一端连接所述电抗器的另一端，且该另一端作为电网接入点；所述旁路开关的另一端连接所述电抗器上的中间接点；所述中间接点位于所述电抗器的两端之间，并作为跌落电压测试点。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电抗器为滑动变阻器，所述中间接点为滑动头。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电抗器为多个电抗器单体串联而成，所述中间接点为相邻电抗器单体之间的连接接头。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电抗器单体的个数为6个，从所述电抗器上与所述短路开关连接的一端至另一端，各个电抗器单体的阻抗之比为4：3：3：5：3：2。

5.一种基于权利要求1～4任一项所述的故障电压发生装置进行电压跌落测试的方法，其特征在于，包括：

调节所述中间接点的位置；

将所述旁路开关断开，并闭合所述短路开关；

检测所述跌落电压测试点的电压值；

根据检测到的电压值，确定风电机组的故障电压穿越能力。