CN110940871A - 无功补偿装置故障穿越性能的检测装置、检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了无功补偿装置故障穿越性能的检测装置、检测方法及系统包括：故障模拟装置、被测无功补偿装置和对冲无功补偿装置；被测无功补偿装置和对冲无功补偿装置并联至机侧母线，故障模拟装置串接在电网与机侧母线之间在故障模拟装置和机侧母线之间设置控制点；其中对冲无功补偿装置用于通过发生反向的无功电流来吸收掉被测无功补偿装置的电流；对冲无功补偿装置的容量大于等于被测无功补偿装置的容量；控制点用于采集电压和电流信号。该方法解决了由于无功补偿装置的单机容量过大，一般的故障模拟装置容量不够而无法直接进行电网故障穿越特性的检测问题；以及常规的阻抗分压式故障装置用于无功补偿装置故障性能检测时容易引发振荡的问题。
Description
技术领域
本发明属于风电场设备故障穿越性能检测技术领域，尤其涉及无功补偿装置故障穿越性能的检测装置、检测方法及系统。
背景技术
目前针对无功补偿装置的故障穿越性能现场测试还未有成熟的方法，国内外也少有机构开展这方面研究，虽然对于风电场的其他设备，比如风电机组的故障穿越性能已经有成熟的检测手段，但是由于无功补偿装置的单机容量往往远大于风电机组，常规的故障模型装置无法直接用于无功补偿装置故障穿越性能的检测。此外由于风电机组采用的故障模拟装置为阻抗分压装置，而该类装置在用于无功补偿装置的测试时容易引起振荡。
发明内容
针对现有技术中无功补偿装置的单机容量往往远大于风电机组，常规的故障模型装置无法直接用于无功补偿装置故障穿越性能检测的不足，本发明提供了无功补偿装置故障穿越性能的检测装置、检测方法及系统，解决了由于无功补偿装置的单机容量过大，一般的故障模拟装置容量不够而无法直接进行电网故障穿越特性的检测问题；以及常规的阻抗分压式故障装置用于无功补偿装置故障性能检测时容易引发振荡的问题。
无功补偿装置故障穿越性能的检测装置，包括：故障模拟装置、被测无功补偿装置和对冲无功补偿装置；
所述被测无功补偿装置和所述对冲无功补偿装置并联至机侧母线，所述故障模拟装置串接在电网与机侧母线之间，在所述故障模拟装置和机侧母线之间设置控制点；
其中，所述对冲无功补偿装置用于通过发生反向的无功电流来吸收掉被测无功补偿装置的电流；
所述对冲无功补偿装置的容量大于等于所述被测无功补偿装置的容量；
所述控制点用于采集电压和电流信号。
优选的，所述对冲无功补偿装置，其工作模式为恒无功功率运行模式，设置控制目标为控制该点无功功率为0。
优选的，所述故障模拟装置，包括：具备电压主动控制能力的电力电子模拟电压源型。
无功补偿装置故障穿越性能的检测方法，包括：
基于故障工况对故障模拟装置进行控制；
采集被测无功补偿装置输出端的控制点的电压，并记录测试过程中在每种故障工况下电压变化的持续时间以及电压波形；
其中，所述测试过程中，采用与所述被测无功补偿装置并联的对冲无功补偿装置吸收掉被测无功补偿装置的电流。
优选的，所述基于故障工况对故障模拟装置进行控制，包括：
基于无功功率目标值从预先设定的无功补偿装置在故障前的输出无功电流范围中选择无功电流的值，与故障期间的故障电流作差后获得无功功率参考值；
基于无功功率参考值进行各种故障工况。
其中，所述无功补偿装置在故障前的输出无功电流范围，包括：基于故障模拟装置可承受的最大电流，以及故障期间的故障电流确定被测无功补偿装置在故障前的输出无功电流的取值范围。
优选的，所述基于故障工况对故障模拟装置进行控制，还包括：
首先将被测无功补偿装置和对冲无功补偿装置设置为分闸状态后，将故障模拟装置投入运行，直至其进入稳定运行状态；
将被测无功补偿装置和对冲无功补偿装置设置为合闸状态；此时设置对冲无功补偿装置为恒无功功率运行模式，设置控制目标为控制点无功功率为0；启动对冲无功补偿装置。
优选的，所述故障工况包括：电压跌落故障工况、电压升高故障工况、电压连锁故障工况。
优选的，所述采集无功补偿装置输出端的控制点的电压，并记录在每种故障工况下电压变化的持续时间以及电压波形，包括：
当故障工况为电压跌落故障工况时：
通过对故障模拟装置的控制，使控制点电压产生多个三相对称电压跌落和多个两相电压跌落，设定故障状态的目标电压跌落幅值并记录测试过程中电压跌落持续时间以及被测无功补偿装置输出端电压波形。
优选的，所述采集无功补偿装置输出端的控制点的电压，并记录在每种故障工况下电压变化的持续时间以及电压波形，包括：
当故障工况为电压升高故障工况时：
通过对故障模拟装置的控制，使控制点电压产生多个三相对称电压升高和多个两相电压升高，设定故障状态的目标电压升高幅值并记录测试过程中电压升高持续时间以及被测无功补偿装置输出端电压波形。
优选的，所述采集无功补偿装置输出端的控制点的电压，并记录在每种故障工况下电压变化的持续时间以及电压波形，包括：
当故障工况为电压连锁故障工况时：
通过对故障模拟装置的控制，使控制点电压产生多个三相对称电压升高后降低和多个三相对称电压降低后升高，设定故障状态的目标电压升高幅值和目标电压跌落幅值并记录测试过程中电压连锁故障持续时间以及被测无功补偿装置输出端电压波形。
无功补偿装置故障穿越性能的检测系统，所述系统与所述的无功补偿装置故障穿越性能的检测装置连接，包括：控制模块和采集记录模块；
所述控制模块，用于基于故障工况对故障模拟装置进行控制；
所述采集记录模块，用于采集被测无功补偿装置输出端的控制点的电压，并记录测试过程中在每种故障工况下电压变化的持续时间以及电压波形；
其中，所述测试过程中，采用与所述被测无功补偿装置并联的对冲无功补偿装置吸收掉被测无功补偿装置的电流。
优选的，所述控制模块，包括：参考值单元、故障工况进行单元、稳定运行单元和启动单元；
所述参考值单元，用于基于无功功率目标值从预先设定的无功补偿装置在故障前的输出无功电流范围中选择无功电流的值，与故障期间的故障电流作差后获得无功功率参考值；
所述故障工况进行单元，用于基于无功功率参考值进行各种故障工况；
所述稳定运行单元，用于首先将被测无功补偿装置和对冲无功补偿装置设置为分闸状态后，将故障模拟装置投入运行，直至其进入稳定运行状态；
所述启动单元，用于将被测无功补偿装置和对冲无功补偿装置设置为合闸状态；此时设置对冲无功补偿装置为恒无功功率运行模式，设置控制目标为控制点无功功率为0；启动对冲无功补偿装置；
其中，所述无功补偿装置在故障前的输出无功电流范围，包括：基于故障模拟装置可承受的最大电流，以及故障期间的故障电流确定被测无功补偿装置在故障前的输出无功电流的取值范围。
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
(1)本发明专利提供的无功补偿装置故障穿越性能的检测装置包括：故障模拟装置、被测无功补偿装置和对冲无功补偿装置；所述被测无功补偿装置和所述对冲无功补偿装置并联至机侧母线，所述故障模拟装置串接在电网与机侧母线之间，在所述故障模拟装置和机侧母线之间设置控制点；其中，所述对冲无功补偿装置用于通过发生反向的无功电流来吸收掉被测无功补偿装置的电流；所述对冲无功补偿装置的容量大于等于所述被测无功补偿装置的容量；所述控制点用于采集电压和电流信号。该方法解决了由于无功补偿装置的单机容量过大，一般的故障模拟装置容量不够而无法直接进行电网故障穿越特性的检测问题。
(2)本发明专利提供的无功补偿装置故障穿越性能的检测装置、检测方法及系统，采用电力电子模拟电压源装置代替阻抗分压式装置，解决了常规的阻抗分压式故障装置用于无功补偿装置故障性能检测时容易引发振荡的问题。
附图说明
图1为本发明提供的无功补偿装置故障穿越性能的检测装置的设备连接示意图；
图2为本发明提供的无功补偿装置故障穿越性能的检测装置的现场测试方案；
图3为本发明提供的无功补偿装置故障穿越性能的检测系统基本结构图；
图4为本发明提供的无功补偿装置故障穿越性能的检测系统详细结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
实施例1：
本实施例所提供的无功补偿装置故障穿越性能的检测装置，设备连接示意图如图1所示，现场测试方案如图2所示，包括：
故障模拟装置、被测无功补偿装置和对冲无功补偿装置；
所述被测无功补偿装置和所述对冲无功补偿装置并联至机侧母线，所述故障模拟装置串接在电网与机侧母线之间，在所述故障模拟装置和机侧母线之间设置控制点；
其中，所述对冲无功补偿装置用于通过发生反向的无功电流来吸收掉被测无功补偿装置的电流；
所述对冲无功补偿装置的容量大于等于所述被测无功补偿装置的容量；
所述控制点用于采集电压和电流信号。
实施例2：
无功补偿装置故障穿越性能的检测方法，包括：
步骤1：基于故障工况对故障模拟装置进行控制；
步骤2：采集被测无功补偿装置输出端的控制点的电压，并记录测试过程中在每种故障工况下电压变化的持续时间以及电压波形；其中，所述测试过程中，采用与所述被测无功补偿装置并联的对冲无功补偿装置吸收掉被测无功补偿装置的电流；
其中，步骤1：
基于故障工况对故障模拟装置进行控制；
a)将A和B以及故障模拟装置按照图2的拓扑连接好，A和B处于分闸状态，然后将故障模拟装置投入运行，直至其进入稳定运行状态；
b)设置B为恒无功功率运行模式，控制点为故障模拟装置和机侧35kV母线连接点，考虑防止过大的功率注入故障模拟装置需要限制连接点的功率，设置控制目标为控制该点无功功率为0时，启动B；
c)定义无功补偿装置的无功电流输出为容性时取值为正，无功电流输出为感性时取值为负，根据被测无功补偿装置A的故障穿越特性，计算出其故障期间的无功电流输出值I2；
d)设故障模拟装置可承受的最大电流为If_max，If_max取值大于零。A在故障前的输出无功电流为I1，I1的大小是由故障模拟装置承受的电流限值和被测无功补偿装置故障期间发出的无功电流决定的，根据公式|I1-I2|＜If_max确定无功补偿装置A在故障前的输出无功电流I1的取值范围为[Imin，Imax]；
e)A正常运行在恒无功功率模式时，按照|I1-I2|由小到大的顺序在[Imin，Imax]范围内选取若干组I1的值；
f)基于e)中选定的若干组I1的值，设置A工作在不同的无功功率参考值，通过对故障模拟装置的控制使连接点电压产生三相对称电压跌落和两相电压跌落，设定的目标电压跌落幅值分别为0.9p.u.-0.05p.u.、0.50p.u.±0.05p.u.、0.20p.u.±0.05p.u.，其中0.05p.u.为允许误差，根据设定的目标电压来测量故障状态下被测无功补偿装置的运行情况。
步骤2：
采集被测无功补偿装置输出端的控制点的电压，并记录测试过程中在每种故障工况下电压变化的持续时间以及电压波形；其中，所述测试过程中，采用与所述被测无功补偿装置并联的对冲无功补偿装置吸收掉被测无功补偿装置的电流；
记录测试过程中被测无功补偿装置输出端电压实际跌落幅值，跌落时间以及电压跌落波形，电压跌落故障测试工况见表1。
表1电压跌落故障测试工况
通过对故障模拟装置的控制使连接点电压产生三相对称电压升高和两相电压升高，升高幅值分别为1.20p.u.±0.03p.u.、1.25p.u.±0.03p.u.、1.30p.u.±0.03p.u.，重复a)-e)的测试过程。记录测试过程中被测无功补偿装置输出端电压波形，电压升高故障测试工况见表2。
表2电压升高故障测试工况
通过对故障模拟装置的控制使连接点电压产生三相对称低、高电压连锁故障和三相对称高、低电压连锁故障，低电压幅值分别为0.9p.u.-0.05p.u.、0.50p.u.±0.05p.u.、0.20p.u.±0.05p.u.，高电压幅值分别为1.20p.u.+0.03p.u.、1.25p.u.±0.03p.u.、1.30p.u.±0.03p.u.。记录测试过程中被测无功补偿装置输出端电压波形，具体的电压跌落与升高连锁故障测试工况见表3。
表3电压连锁故障测试工况
实施例3：
基于同一发明构思，本发明还提供了无功补偿装置故障穿越性能的测试系统，所述系统与所述的无功补偿装置故障穿越性能的检测装置连接，所述测试系统的程序安装于故障模拟装置中。
该系统基本结构如图3所示，包括：控制模块和采集记录模块；
所述控制模块，用于基于故障工况对故障模拟装置进行控制；
所述采集记录模块，用于采集被测无功补偿装置输出端的控制点的电压，并记录测试过程中在每种故障工况下电压变化的持续时间以及电压波形；
其中，所述测试过程中，采用与所述被测无功补偿装置并联的对冲无功补偿装置吸收掉被测无功补偿装置的电流。
该系统详细结构图如图4所示；
所述控制模块，包括：参考值单元、故障工况进行单元、稳定运行单元和启动单元；
所述参考值单元，用于基于无功功率目标值从预先设定的无功补偿装置在故障前的输出无功电流范围中选择无功电流的值，与故障期间的故障电流作差后获得无功功率参考值；
所述故障工况进行单元，用于基于无功功率参考值进行各种故障工况；
所述稳定运行单元，用于首先将被测无功补偿装置和对冲无功补偿装置设置为分闸状态后，将故障模拟装置投入运行，直至其进入稳定运行状态；
所述启动单元，用于将被测无功补偿装置和对冲无功补偿装置设置为合闸状态；此时设置对冲无功补偿装置为恒无功功率运行模式，设置控制目标为控制点无功功率为0；启动对冲无功补偿装置；
其中，所述无功补偿装置在故障前的输出无功电流范围，包括：基于故障模拟装置可承受的最大电流，以及故障期间的故障电流确定被测无功补偿装置在故障前的输出无功电流的取值范围。
所述采集记录模块，包括：跌落故障单元、升高故障单元和连锁故障单元；
所述跌落故障单元，用于通过对故障模拟装置的控制，使控制点电压产生多个三相对称电压跌落和多个两相电压跌落，设定故障状态的目标电压跌落幅值并记录测试过程中电压跌落持续时间以及被测无功补偿装置输出端电压波形；
所述升高故障单元，用于通过对故障模拟装置的控制，使控制点电压产生多个三相对称电压升高和多个两相电压升高，设定故障状态的目标电压升高幅值并记录测试过程中电压升高持续时间以及被测无功补偿装置输出端电压波形；
所述连锁故障单元，用于通过对故障模拟装置的控制，使控制点电压产生多个三相对称电压升高后降低和多个三相对称电压降低后升高，设定故障状态的目标电压升高幅值和目标电压跌落幅值并记录测试过程中电压连锁故障持续时间以及被测无功补偿装置输出端电压波形。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (12)
1.无功补偿装置故障穿越性能的检测装置，其特征在于，包括：故障模拟装置、被测无功补偿装置和对冲无功补偿装置；
所述被测无功补偿装置和所述对冲无功补偿装置并联至机侧母线，所述故障模拟装置串接在电网与机侧母线之间，在所述故障模拟装置和机侧母线之间设置控制点；
其中，所述对冲无功补偿装置用于通过发生反向的无功电流来吸收掉被测无功补偿装置的电流；
所述对冲无功补偿装置的容量大于等于所述被测无功补偿装置的容量；
所述控制点用于采集电压和电流信号。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述对冲无功补偿装置，其工作模式为恒无功功率运行模式，设置控制目标为控制该点无功功率为0。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述故障模拟装置，包括：具备电压主动控制能力的电力电子模拟电压源型。
4.无功补偿装置故障穿越性能的检测方法，其特征在于，包括：
基于故障工况对故障模拟装置进行控制；
采集被测无功补偿装置输出端的控制点的电压，并记录测试过程中在每种故障工况下电压变化的持续时间以及电压波形；
其中，所述测试过程中，采用与所述被测无功补偿装置并联的对冲无功补偿装置吸收掉被测无功补偿装置的电流。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于故障工况对故障模拟装置进行控制，包括：
基于无功功率目标值从预先设定的无功补偿装置在故障前的输出无功电流范围中选择无功电流的值，与故障期间的故障电流作差后获得无功功率参考值；
基于无功功率参考值进行各种故障工况。
其中，所述无功补偿装置在故障前的输出无功电流范围，包括：基于故障模拟装置可承受的最大电流，以及故障期间的故障电流确定被测无功补偿装置在故障前的输出无功电流的取值范围。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于故障工况对故障模拟装置进行控制，还包括：
首先将被测无功补偿装置和对冲无功补偿装置设置为分闸状态后，将故障模拟装置投入运行，直至其进入稳定运行状态；
将被测无功补偿装置和对冲无功补偿装置设置为合闸状态；此时设置对冲无功补偿装置为恒无功功率运行模式，设置控制目标为控制点无功功率为0；启动对冲无功补偿装置。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述故障工况包括：电压跌落故障工况、电压升高故障工况、电压连锁故障工况。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述采集无功补偿装置输出端的控制点的电压，并记录在每种故障工况下电压变化的持续时间以及电压波形，包括：
当故障工况为电压跌落故障工况时：
通过对故障模拟装置的控制，使控制点电压产生多个三相对称电压跌落和多个两相电压跌落，设定故障状态的目标电压跌落幅值并记录测试过程中电压跌落持续时间以及被测无功补偿装置输出端电压波形。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述采集无功补偿装置输出端的控制点的电压，并记录在每种故障工况下电压变化的持续时间以及电压波形，包括：
当故障工况为电压升高故障工况时：
通过对故障模拟装置的控制，使控制点电压产生多个三相对称电压升高和多个两相电压升高，设定故障状态的目标电压升高幅值并记录测试过程中电压升高持续时间以及被测无功补偿装置输出端电压波形。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述采集无功补偿装置输出端的控制点的电压，并记录在每种故障工况下电压变化的持续时间以及电压波形，包括：
当故障工况为电压连锁故障工况时：
通过对故障模拟装置的控制，使控制点电压产生多个三相对称电压升高后降低和多个三相对称电压降低后升高，设定故障状态的目标电压升高幅值和目标电压跌落幅值并记录测试过程中电压连锁故障持续时间以及被测无功补偿装置输出端电压波形。
11.无功补偿装置故障穿越性能的检测系统，其特征在于，所述系统与权利要求1-3任选一项所述的无功补偿装置故障穿越性能的检测装置连接，包括：控制模块和采集记录模块；
所述控制模块，用于基于故障工况对故障模拟装置进行控制；
所述采集记录模块，用于采集被测无功补偿装置输出端的控制点的电压，并记录测试过程中在每种故障工况下电压变化的持续时间以及电压波形；
其中，所述测试过程中，采用与所述被测无功补偿装置并联的对冲无功补偿装置吸收掉被测无功补偿装置的电流。
12.如权利要求11所述的无功补偿装置故障穿越性能的检测系统，其特征在于，所述控制模块，包括：参考值单元、故障工况进行单元、稳定运行单元和启动单元；
所述参考值单元，用于基于无功功率目标值从预先设定的无功补偿装置在故障前的输出无功电流范围中选择无功电流的值，与故障期间的故障电流作差后获得无功功率参考值；
所述故障工况进行单元，用于基于无功功率参考值进行各种故障工况；
所述稳定运行单元，用于首先将被测无功补偿装置和对冲无功补偿装置设置为分闸状态后，将故障模拟装置投入运行，直至其进入稳定运行状态；
所述启动单元，用于将被测无功补偿装置和对冲无功补偿装置设置为合闸状态；此时设置对冲无功补偿装置为恒无功功率运行模式，设置控制目标为控制点无功功率为0；启动对冲无功补偿装置；
其中，所述无功补偿装置在故障前的输出无功电流范围，包括：基于故障模拟装置可承受的最大电流，以及故障期间的故障电流确定被测无功补偿装置在故障前的输出无功电流的取值范围。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114047442A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-02-15 | 西安德纳检验检测有限公司 | 一种新能源场站故障穿越检测方法、装置和系统 |
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2019
- 2019-10-31 CN CN201911057311.0A patent/CN110940871A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114047442A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-02-15 | 西安德纳检验检测有限公司 | 一种新能源场站故障穿越检测方法、装置和系统 |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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