CN108387801A - 一种风力发电站电能质量测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风力发电站电能质量测试装置及测试方法，属于风力发电领域。存在启停风机时风机叶片的表面积冰滑落砸伤试验人员的风险。本发明包括风力发电机组、箱式变压器和汇流母线，风力发电机组与箱式变压器通过汇流母线连接，风力发电机组包括交换机、风场集中控制模块、公共网路模块、远程控制模块、一号调制解调器和二号调制解调器，箱式变压器与交换机通过汇流母线连接，交换机与风场集中控制模块通过一号线路连接，风场集中控制模块与一号调制解调器通过二号线路连接，一号调制解调器与公共网路模块通过三号线路连接，公共网路模块与二号调制解调器通过四号线路连接，二号调制解调器与远程控制模块通过五号线路连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种风力发电站电能质量测试装置及测试方法，属于风力发电领域。
背景技术
风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。
风力发电机因风量不稳定，故其输出的是变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流电，才能保证稳定使用。
近年来，新兴市场的风电发展迅速。在国家政策支持和能源供应紧张的背景下，中国的风电特别是风电设备制造业也迅速崛起，已经成为全球风电最为活跃的场所。
电能质量指标是电能质量各个方面的具体描述，不同的指标有不同的定义，参考IEC标准、从电磁现象及相互作用和影响角度考虑给出的引起干扰的基本现象分类。电能质量(PowerQuality)，从严格意思上讲，衡量电能质量的主要指标有电压、频率和波形。从普遍意义上讲是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量。电能质量问题可以定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、瞬时或暂态过电压、波形畸变(谐波)、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等。
电能质量控制是一个复杂的系统工程，它涉及到电力系统、电力电子、自动控制等多个方面。目前国外有关电能质量控制的研究正掀起高潮，其内容包括所适用的功率理论的扩展，电能质量评价指标体系的建立，新的电能质量分析方法的提出，以及基于用户电力技术的电能质量控制装置的设计与实现。
现有技术中，原风力发电机组电能质量测试试验开展的地点在箱式变压器的低压侧。从空间布局可以看出，原风力发电机组电能质量测试试验，试验人员处于箱式变压器的恶劣环境中(寒冷环境、电磁环境、高压环境、高空坠落风险的环境)。原风力发电机组电能质量测试试验，试验人员试验时处于风机底下，存在启停风机时风机叶片的表面积冰滑落砸伤试验人员的风险；原风力发电机组电能质量测试试验试验过程接线的次数很多，大量重复工作。
有鉴于此，在申请号为CN2016112251762的专利文献中公开了一种风力发电机组电能质量测试装置及方法，涉及风力发电领域。该风力发电机组电能质量测试装置，包括：参数采集单元，从设置在风力发电机组上的功率参数传感器采集功率参数；控制器，与参数采集单元信号连接，将采集的功率参数传输给计算单元；计算单元，计算单元存储有多种电能质量测试算法，与控制器连接，计算单元还存储采集的功率参数，并根据功率参数利用多种电能质量测试算法中的一种或多种进行测试。上述对比文件存在试验次数多，安全隐患大等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的风力发电站电能质量测试装置及测试方法，能显著地减少风力发电站电能质量测试试验的消耗时间，明显提高风力发电站电能质量测试试验的本质安全系数，显著改善风力发电站电能质量测试试验人员的工作环境，提高了风力发电站电能质量测试试验的进度，提高了风力发电站整体发电量和企业收益。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该风力发电站电能质量测试装置，包括风力发电机组、箱式变压器和汇流母线，所述风力发电机组与箱式变压器通过汇流母线连接，其结构特点在于：所述风力发电机组包括交换机、风场集中控制模块、公共网路模块、远程控制模块、一号调制解调器、二号调制解调器、一号线路、二号线路、三号线路、四号线路和五号线路，所述箱式变压器与交换机通过汇流母线连接，所述交换机与风场集中控制模块通过一号线路连接，所述风场集中控制模块与一号调制解调器通过二号线路连接，所述一号调制解调器与公共网路模块通过三号线路连接，所述公共网路模块与二号调制解调器通过四号线路连接，所述二号调制解调器与远程控制模块通过五号线路连接，所述箱式变压器包括塔基PLC、双绞线和升压站，所述塔基PLC与升压站通过双绞线连接，所述升压站与汇流母线连接。
进一步地，所述箱式变压器的数量为多个，所述多个箱式变压器均与汇流母线连接。
进一步地，还包括风场局域网络模块，所述风场局域网络模块与交换机连接。
进一步地，所述一号线路、二号线路、三号线路、四号线路和五号线路上均安装有断路器和刀闸。
进一步地，所述的风力发电站电能质量测试装置的测试方法，其特点在于：所述测试方法包括如下步骤：
第一步：试验人员和运行人员确认测量元件无保护。
第二步：试验人员和运行人员更换满足电能质量测试试验国标要求的高精度的试验测量元件。
第三步：开始进行电能质量测试试验并采集数据，联系运行人员逐台启停风力发电机组。
第四步：试验完成，拆除试验测量元件，试验结束；所述第一步至第四步依次进行。
进一步地，所述第一步中，测量元件安装在与升压站连接的汇流母线的接线侧。
进一步地，所述第二步中，将满足电能质量测试试验国标要求的高精度的电科院试验测量元件更换至电站系统中对应位置。
进一步地，所述第三步中，将所有风力发电机组测试完成后，进行第四步。
进一步地，所述第三步中，试验时申请工作票，将汇流母线上的其他风力发电机组调整至手动控制位置。
进一步地，将风力发电站电能质量测试装置设置在升压站中的汇流母线上。
相比现有技术，本发明具有以下优点：
1、不重复进行电能质量测试试验的箱式变压器的停送电过程，能显著地减少风力发电站电能质量测试试验的消耗时间，改变接线方式，大幅度降低试验投资，为电站增加了可利用小时数，等效增发电量。
2、明显提高风力发电站电能质量测试试验的本质安全系数，试验人员不用在试验时处于风机底下，消除了启停风机时风机叶片的表面积冰滑落砸伤试验人员的风险；减少了试验过程接线的次数，减少了实验人员接线触电的风险；消除了实验过程实验人员和运行人员长时间处于寒冷环境中冻伤的危险。
3、显著改善风力发电站电能质量测试试验人员的工作环境，试验人员不用处于箱式变压器的恶劣环境中(寒冷环境、电磁环境、高压环境、高空坠落风险的环境)，在电子间内即可完成试验。
4、可以延长箱式变压器的使用寿命，该方法避免了箱式变压器的频繁启停，减少了启停次数，延长箱式变压器的使用寿命。提高了风力发电站电能质量测试试验的进度，提高了风力发电站整体发电量和企业收益。
附图说明
图1是本发明实施例的风力发电站电能质量测试装置的连接关系示意图。
图中：箱式变压器1、交换机2、风场集中控制模块3、公共网路模块4、远程控制模块5、一号调制解调器6、二号调制解调器7、汇流母线8、一号线路91、二号线路92、三号线路93、四号线路94、五号线路95、塔基PLC11、双绞线12、升压站13。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若用引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本实施例中的风力发电站电能质量测试装置，包括风场局域网络模块、风力发电机组、箱式变压器1和汇流母线8，风力发电机组与箱式变压器1通过汇流母线8连接，风力发电机组包括交换机2、风场集中控制模块3、公共网路模块4、远程控制模块5、一号调制解调器6、二号调制解调器7、一号线路91、二号线路92、三号线路93、四号线路94和五号线路95，箱式变压器1与交换机2通过汇流母线8连接，交换机2与风场集中控制模块3通过一号线路91连接，风场集中控制模块3与一号调制解调器6通过二号线路92连接，一号调制解调器6与公共网路模块4通过三号线路93连接，公共网路模块4与二号调制解调器7通过四号线路94连接，二号调制解调器7与远程控制模块5通过五号线路95连接，箱式变压器1包括塔基PLC11、双绞线12和升压站13，塔基PLC11与升压站13通过双绞线12连接，升压站13与汇流母线8连接；风场局域网络模块与交换机2连接。
本实施例中的箱式变压器1的数量为多个，多个箱式变压器1均与汇流母线8连接；一号线路91、二号线路92、三号线路93、四号线路94和五号线路95上均安装有断路器和刀闸。
本实施例中的风力发电站电能质量测试装置的测试方法，包括如下步骤：
第一步：试验人员和运行人员确认测量元件无保护。
第二步：试验人员和运行人员更换满足电能质量测试试验国标要求的高精度的试验测量元件。
第三步：开始进行电能质量测试试验并采集数据，联系运行人员逐台启停风力发电机组。
第四步：试验完成，拆除试验测量元件，试验结束；第一步至第四步依次进行。
本实施例中的第一步中，测量元件安装在与升压站13连接的汇流母线8的接线侧；第二步中，将满足电能质量测试试验国标要求的高精度的电科院试验测量元件更换至电站系统中对应位置；第三步中，将所有风力发电机组测试完成后，进行第四步；第三步中，试验时申请工作票，将汇流母线8上的其他风力发电机组调整至手动控制位置。
本实施例中，将风力发电站电能质量测试装置设置在升压站13中的汇流母线8上。
本实施例中，原电能质量测试试验在试验前需要将风力发电机组停机，箱式变压器1进行停电，做好物理隔离，试验人员在箱式变压器1的低压侧进行接线，运行人员对箱式变压器1进行送电，启动风力发电机组，测试试验数据，运行人员将风力发电机组停机，箱式变压器1进行停电，做好物理隔离，试验人员在箱式变压器1的低压侧进行拆除试验连接线，运行人员对箱式变压器1进行送电，启动风力发电机组，恢复其他试验措施，再重复进行下一台风力发电机组的电能质量测试试验。
本实施例中，更换的表计为数字电压表，显示清晰直观，读数准确，数字电压表能避免人为测量误差(例如视差)，保证读数的客观性与准确性；同时它符合人们的读数习惯，能缩短读数和记录的时间，具备标志符显示功能，包括测量项目符号、单位符号和特殊符号。准确度高：数字电压表的准确度远优于模拟式电压表。例如，31/2位、41/2位DVM的准确度分别可达±0.1％、±0.02％。分辨率高：分辨率是指所能显示的最小数字(零除外)与最大数字的百分比。数字电压表在最低电压量程上末位1个字所代表的电压值反映仪表灵敏度的高低，且随显示位数的增加而提高。
以下表格为试验中风力发电机组电能质量测试试验的测试数据：
由以上表格中的测试数据可知，该测试方法满足试验国标要求。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种风力发电站电能质量测试装置，包括风力发电机组、箱式变压器和汇流母线，所述风力发电机组与箱式变压器通过汇流母线连接，其特征在于：所述风力发电机组包括交换机、风场集中控制模块、公共网路模块、远程控制模块、一号调制解调器、二号调制解调器、一号线路、二号线路、三号线路、四号线路和五号线路，所述箱式变压器与交换机通过汇流母线连接，所述交换机与风场集中控制模块通过一号线路连接，所述风场集中控制模块与一号调制解调器通过二号线路连接，所述一号调制解调器与公共网路模块通过三号线路连接，所述公共网路模块与二号调制解调器通过四号线路连接，所述二号调制解调器与远程控制模块通过五号线路连接，所述箱式变压器包括塔基PLC、双绞线和升压站，所述塔基PLC与升压站通过双绞线连接，所述升压站与汇流母线连接。
2.根据权利要求1所述的风力发电站电能质量测试装置，其特征在于：所述箱式变压器的数量为多个，所述多个箱式变压器均与汇流母线连接。
3.根据权利要求1所述的风力发电站电能质量测试装置，其特征在于：还包括风场局域网络模块，所述风场局域网络模块与交换机连接。
4.根据权利要求1所述的风力发电站电能质量测试装置，其特征在于：所述一号线路、二号线路、三号线路、四号线路和五号线路上均安装有断路器和刀闸。
5.一种如权利要求1-4中任一权利要求所述的风力发电站电能质量测试装置的测试方法，其特征在于：所述测试方法包括如下步骤：
第一步：试验人员和运行人员确认测量元件无保护；
第二步：试验人员和运行人员更换满足电能质量测试试验国标要求的试验测量元件；
第三步：开始进行电能质量测试试验并采集数据，联系运行人员逐台启停风力发电机组；
第四步：试验完成，拆除试验测量元件，试验结束；所述第一步至第四步依次进行。
6.根据权利要求5所述的风力发电站电能质量测试装置的测试方法，其特征在于：所述第一步中，测量元件安装在与升压站连接的汇流母线的接线侧。
7.根据权利要求5所述的风力发电站电能质量测试装置的测试方法，其特征在于：所述第二步中，将满足电能质量测试试验国标要求的电科院试验测量元件更换至电站系统中对应位置。
8.根据权利要求5所述的风力发电站电能质量测试装置的测试方法，其特征在于：所述第三步中，将所有风力发电机组测试完成后，进行第四步。
9.根据权利要求5所述的风力发电站电能质量测试装置的测试方法，其特征在于：所述第三步中，试验时申请工作票，将汇流母线上的其他风力发电机组调整至手动控制位置。
10.根据权利要求5所述的风力发电站电能质量测试装置的测试方法，其特征在于：将风力发电站电能质量测试装置设置在升压站中的汇流母线上。
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