CN113824128A - 一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法及系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，将接入光伏电站中无功补偿装置的二次电压信号替换为频率扰动发生装置的输入信号；步骤2，基于所述频率扰动发生装置在标称电压下产生不同频率的频率信号，并采用所述频率信号对所述无功补偿装置进行持续扰动，以获得所述无功补偿装置的输出电流；步骤3，基于所述无功补偿装置的输出电流判定所述无功补偿装置的频率适应性功能是否满足要求。本发明方法思路简单、实现方法便捷、节省时间、成本低，并且测试结果精确。
Description
技术领域
本发明涉及新能源发电技术领域，更具体地，涉及一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法及系统。
背景技术
随着经济社会的不断发展，能源生产和消费的持续增长，化石能源的大量开发和使用已经引发了资源紧张，环境污染，气候变暖，冰川消融，海平面上升等突出问题，严重威胁到人类的生存和可持续发展。据统计，我国煤炭、石油、天然气储产比分别为31年，11.9年和28年，远低于世界平均水平。能源消费总量高、石油和天然气对外依存度大导致能源形势尤为严峻。光伏、风电等新能源不仅具备清洁高效、可再生的特点，而且储量丰富，因此，清洁能源的高效利用，能源结构转型，能源清洁替代被大力提倡。截至2019年底，我国新能源累计装机容量突破4亿千瓦，新能源年发电量5102亿千瓦时。其中，风电、太阳能发电装机容量分别为1.69、1.77亿千瓦，新能源利用水平持续提升。
然而，新能源发电技术中仍然存在着各种各样的问题。例如，新能源发电方式与传统发电方式之间缺乏协调规划，缺乏新能源电力送出和电力消纳解决方案。新能源发电具有随机性、间歇性、分布式等特点，这导致发电机组调频难度大，并网运行难度大，容易对电网造成冲击、危险等问题。另外，由于新能源发电容易导致频率波动、电压波动、电压闪变、电压跌落及谐波等问题，也会导致电能质量较差，无法准确的制定和实施发电计划，给电网调度造成压力。
为了解决上述一系列问题，新能源的并网运行技术和并网运行策略正不断发展进步。现有技术中，经常采用无功补偿装置等无功补偿装置对于新能源并网过程中所导致的电网电压降、电压波动等进行测量和补偿，以确保电网电压稳定，改善电网性能，提高输电能力，提高供用电系统的功率因数、减少功率损耗等。
以SVG(Static VAR Generator，)为例，无功补偿装置作为整个电力系统稳定运行的重要环节之一，已经被广泛的应用于光伏电站中。通常来说，SVG由变流器和直流侧电容组成，因此可以通过产生电网中所需要的反向的同样大小的无功电流来达到无功补偿的目的。由于无功功率的连续调节作用，可以抑制光伏电站所在的电力系统中的电压不平衡、电流谐波等问题。
然而，目前的无功补偿装置类型多样，性能各异，并没有专门应用于光伏电站的设备，挑选合适的无功补偿装置对于电网的性能至关重要。另外，随着大规模光伏电站接入，电网电压、频率波动进一步加剧，在并网点频率波动时，光伏电站应按照规定时间保持运行，其最主要的电压调节无功补偿装置应具备与光伏电站相同的频率适应性能力。然而，目前尚无可靠便捷的方法对此开展能力测试。因此对于无功补偿装置和光伏电站是否具有同样的频率适应能力的了解是至关重要的。
现有技术CN112269087A中公开了一种无功补偿装置的高低电压穿越能力检测系统。在该系统中，只能够通过电压变化进行无功补偿装置的性能检测的方法，并基于合格的设备实现对于电网安全性的保护。然而，仅根据电压变化来对无功补偿装置的性能进行检测，并不能够充分保证无功补偿的可靠性。例如，英国2019年8月9日发生的大断电事故，是由于两座发电站同时跳闸，导致系统频率大幅度下跌导致的。若是在该电网系统中，存在基于功率扰动提供合理补偿，且重复符合补偿需求的无功补偿装置的存在，则会将故障范围进一步控制，降低断电故障损失。然而，现有技术中，并不存在一种基于功率扰动判定无功补偿装置性能的方法和系统。
因此，为了确保无功补偿装置与其所应用于的光伏电站所在的电力系统具有相同或近似的频率适应性能力，亟需一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法及系统。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法及系统，通过对无功补偿装置执行模拟频率扰动，而测试无功补偿装置对于不同频率扰动的反应，并获得无功补偿装置的频率适应性能力。
本发明采用如下的技术方案。
本发明第一方面，涉及一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法，其中，方法包括以下步骤：步骤1，将接入光伏电站中无功补偿装置的二次电压信号替换为频率扰动发生装置的输入信号；步骤2，基于频率扰动发生装置在标称电压下产生不同频率的频率信号，并采用频率信号对无功补偿装置进行持续扰动，以获得无功补偿装置的输出电流；步骤3，基于无功补偿装置的输出电流判定无功补偿装置的频率适应性功能是否满足要求。
优选地，频率扰动发生装置的标称电压为100V。
优选地，不同频率的频率信号的频率范围基于GB/T 34931-2017光伏发电站无功补偿装置检测技术规程中规定的光伏发电站逆变器允许的运行频率、光伏发电站允许的并网频率确定；频率范围为48Hz至50.55Hz之间。
优选地，分别设定频率信号的频率为48.05Hz、49.45Hz，采用频率信号对无功补偿装置持续扰动600s；若无功补偿装置在接收持续扰动期间无法保持持续运行，则判定无功补偿装置的频率适应性功能不满足要求。
优选地，分别设定频率信号的频率为49.55Hz、50.15Hz，采用频率信号对无功补偿装置持续扰动1800s；若无功补偿装置在接收持续扰动期间无法保持持续运行，则判定无功补偿装置的频率适应性功能不满足要求。
优选地，分别设定频率信号的频率为50.25Hz、50.45Hz，采用频率信号对无功补偿装置持续扰动120s；若无功补偿装置在接收持续扰动期间无法保持持续运行，则判定无功补偿装置的频率适应性功能不满足要求。
优选地，设定频率信号的频率为50.55Hz，采用频率信号对无功补偿装置持续扰动5s；若无功补偿装置无法立即停止运行，则判定无功补偿装置的频率适应性功能不满足要求。
优选地，若无功补偿装置满足下述所有条件时，判定无功补偿装置的频率适应性功能满足要求：当频率信号的频率为48.05Hz、49.45Hz时，无功补偿装置持续运行600s以上；当频率信号的频率为49.55Hz、50.15Hz时，无功补偿装置持续运行1800s以上；当频率信号的频率为50.25Hz、50.45Hz时，无功补偿装置持续运行120s以上。
本发明第二方面，涉及一种如本发明第一方面中光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法所述的光伏电站无功补偿装置频率适应性测试系统，其中，系统包括光伏配电网络、无功补偿装置、频率扰动发生装置和数据记录分析仪；光伏配电网络由分别接入主变电站两端的光伏电站和并入电网形成；无功补偿装置，与光伏配电网络连接，其二次侧电压信号输入端与频率扰动发生装置连接，用于基于频率扰动发生装置生成的频率信号获得输出电流；数据记录分析仪，分别与频率扰动发生装置、无功补偿装置的二次侧电流回路连接，用于检测并比较频率信号和输出电流。
优选地，无功补偿装置，分别采集光伏配电网络中的、二次电压信号和二次电流信号，同时接入频率扰动发生装置的频率信号，用于基于频率扰动发生装置的频率信号模拟。
优选地，数据记录分析仪的一个输入端口与频率扰动发生装置的输入信号连接，另一个输入端口与无功补偿装置中二次电流信号的采集端口连接。
优选地，频率扰动发生装置为三相四线式，输出频率范围宽于1～100Hz，输出频率误差低于0.002Hz，信号发生周期小于等于100ms。
优选地，光伏配电网络用于采集二次电压信号、二次电流信号的电压互感器、电流互感器的采集精度大于等于0.2级。
优选地，数据记录分析仪的采样频率大于等于20kHz，带宽大于等于2.5kHz。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明中一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法及系统，能够通过对无功补偿装置执行模拟频率扰动，而测试无功补偿装置对于不同频率扰动的反应，并获得无功补偿装置的频率适应性能力。本发明方法思路简单、实现方法便捷、节省时间、成本低，并且测试结果精确。
本发明的有益效果还包括：
1、本发明中方法没有基于电压值进行测量，而是选取了标称电压下的频率扰动值作为测量参数，从能更加能够对于主要导致电网中频率扰动的有功功率分量进行测算。通常，有功功率的偏差会在连续换相失败导致的换流阀闭锁、部分符合或电源因故障原因突然脱网等情况时发生。因此，本发明中，对于频率扰动进行测算，能够更加准确且在充分排除干扰的条件下，有效识别电网中出现的故障脱网、换流阀闭锁等问题，并针对上述问题所造成的电网输出异常提供有效的补偿。
2、本发明中，应用于光伏电站所在的电力系统中的无功补偿装置，可以通过频率扰动实现性能测试，从而对电网中出现频率扰动相关故障时，可以有效的确保装置稳定运行，并为电力系统提供无功支撑，防范频率扰动相关的巨大风险和事故。
3、本发明中的方法，基于GB/T19964-2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》的要求，充分考虑了光伏发电站逆变器允许频率、光伏发电站的不同运行方式、切机策略、并网策略、送电策略等内容，从而设定了不同的测试频率，以对无功补偿装置在光伏电站实际运行过程中发生的频率扰动进行准确的模拟，确保了测试的有效性和准确性。
4、随着双碳目标的逐步推进，光伏工程的逐步开展，未来电网中光伏发电渗透率将进一步扩大，由于光伏发电等新能源发电技术所导致的频率波动也将更加频繁。本发明中的方法能够使得光伏电站和其他新能源电站所在的电力系统具备更好的频率适应性，因此更加符合未来发展的需要。
5、由于电网模拟装置体积大、运输困难，开展检测试验需要在35KV或10KV高压侧进行，存在接线困难、安全风险大、检测时间长等问题。因此，采用本发明中的方法，能够避免上述问题的发生，提供一种简单便利的测试方法，降低了接线困难，风险系数，减少了检测时间，提高了检测效率。
附图说明
图1为本发明现有技术中一种无功补偿装置接入新能源厂站的接线示意图；
图2为本发明一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法及系统的接线示意图；
图3为本发明一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法中频率信号为48Hz时无功补偿装置的输出电流曲线示意图；
图4为本发明一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法中频率信号为48.05Hz时无功补偿装置的输出电流曲线示意图；
图5为本发明一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法中频率信号为49.45Hz时无功补偿装置的输出电流曲线示意图；
图6为本发明一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法中频率信号为49.55Hz时无功补偿装置的输出电流曲线示意图；
图7为本发明一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法中频率信号为50.15Hz时无功补偿装置的输出电流曲线示意图；
图8为本发明一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法中频率信号为50.25Hz时无功补偿装置的输出电流曲线示意图；
图9为本发明一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法中频率信号为50.45Hz时无功补偿装置的输出电流曲线示意图；
图10为本发明一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法中频率信号为50.55Hz时无功补偿装置的输出电流曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
图1为本发明现有技术中一种无功补偿装置接入新能源厂站的接线示意图。如图1所示，无功补偿装置作为电力系统稳定的重要环节之一，被广泛应用于电力系统中。例如，无功补偿装置广泛应用在光伏电站，能够保持电压稳定，实现功率波长。
在图1中，无功补偿装置的一次电流信号、一次电压信号分别与配电网一次端，即光伏电站接入变电站端的电流互感器和电压互感器连接，以记录电网中的一次电流和电压。而其二次电流信号、二次电压信号则分别与配电网的二次端，即会在接入过程中对配电网造成影响的并入电网的并入点上设置的电流互感器和电压互感器连接。通过这种方式，无功补偿装置可以测量电网中的二次电流和二次电压。
具体来说，无功补偿装置中通常包括变流器和直流侧电容，其中，变流器可以通过产生电网中所需要的反向的同样大小的无功电流来实现无功补偿。通过这种方式实现无功补偿装置，能够克服早期无功补偿装置维护成本高、响应速度慢的问题，能够实现无功功率的连续调节，同时抑制电压不平衡和电流谐波。
然而，当无功补偿装置应用于光伏电站时，应当确保无功补偿装置具备与光伏电站同样的频率适应能力。否则，无功补偿装置不仅不能够实现光伏电站同样的频率适应能力，从而无法在光伏电站处于不同工作状态时，给予配电网合理的补偿，还无法保证光伏电站接入的配电网络的安全稳定运行。
为了确保无功补偿装置与光伏电站具有同样的频率适应能力，本发明提供了一种方法对无功补偿装置的性能进行测试。
图2为本发明一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法及系统的接线示意图。如图2所示，本发明第一方面，涉及一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法，其中，方法包括以下步骤：步骤1，将接入光伏电站中无功补偿装置的二次电压信号替换为频率扰动发生装置的输入信号；步骤2，基于频率扰动发生装置在标称电压下产生不同频率的频率信号，并采用频率信号对所述无功补偿装置进行持续扰动，以获得无功补偿装置的输出电流；步骤3，基于无功补偿装置的输出电流判定无功补偿装置的频率适应性功能是否满足要求。
可以理解的是，本发明中，光伏电站的无功补偿装置与现有技术中通常的连接方式不同，为了实现测试，可以将真实连接的二次电压信号的输入端断开，并将其连接到频率扰动发生装置上。通过这种方式，可以实现频率扰动发生装置对于无功补偿装置的干扰。本发明一实施例中，无功补偿装置可以为无功补偿装置SVG。
在检测过程中，可以基于频率扰动发生装置所产生的不同频率的频率信号，对无功补偿装置的状态进行判定。一般来说，当频率扰动发生装置产生的频率信号的频率过大或过小，无功补偿装置应当立即或延时一段时间后执行关闭工作状态。而当频率信号的频率处于正常范围内时，无功补偿装置应当能够保持正常工作状态。
可以理解的是，这里所述的频率过大或过小是与光伏电站的正常工作频率进行比较的。当无功补偿装置的工作频率与光伏电站的正常工作频率相符时，则可以判定无功补偿装置的正常工作，否则，无功补偿装置应当快速关断。
将上文中所述的无功补偿装置的工作状态预期与无功补偿装置的实际工作状态进行比较，从而判定该装置的频率适应性功能是否满足要求。
优选地，频率扰动发生装置的标称电压为100V。
可以理解的是，本发明中，为了仅针对频率这一影响因素来对装置的功能进行判定，可以在测试的过程中将其他相关参数设置为标称值，而只改变频率这一个参数项。例如，尽管电网在实际的运行过程中，SVG设备不只可以根据频率的变化而发生状态变化，也会根据电压的变化而发生状态变化，但本发明中的方法仅是针对频率扰动对SVG的性能进行测试。与现有技术中的方法类似，也可以将频率设为标称值而对电压的扰动进行测试。
优选地，不同频率的频率信号的频率范围基于GB/T 34931-2017光伏发电站无功补偿装置检测技术规程中规定的光伏发电站逆变器允许的运行频率、光伏发电站允许的并网频率确定；频率范围为48Hz至50.55Hz之间。
本发明中，并非随意选择了频率的扰动范围，而是在查阅大量相关资料后，以GB/T34931-2017《光伏发电站无功补偿装置检测技术规程》这一标准作为基础，在此基础上进行频率扰动范围的计算的。
在该标准中，对于光伏电站频率适应能力的要求如表1所示。
表1光伏电站频率适应性能力表
根据上述表格中的内容可以发现，当光伏电站中的频率范围降低至48Hz以下时，将低于光伏电站逆变器允许运行的最低频率，此时逆变器不工作，会对电网供电或输电造成影响。此时若SVG设备仍然处于正常工作状态，则会对逆变器等设备造成损坏风险。
另外，当光伏电站中的频率范围超过了50.5Hz时，则应当停止继续向电网线路中进行送电。如果继续送电，则电网线路可能会超负荷运行，造成故障。因此，本发明中也根据上述数据为SVG设备的运行范围进行了规定，将其频率扰动范围设定在48Hz至50.55Hz之间。
通过这种设置方式，如果SVG设备在测试过程中能够满足要求，就说明SVG设备在发生电网故障或频率波动期间能够同光伏电站一同保持并网，甚至通过补偿功能向电网中提供一定的无功功率，从而支持电网恢复直到正常状态。
本发明中，各种不同的测试方法可以基于数据记录分析仪来实现。数据记录分析仪可以记录频率扰动发生装置产生的具备标称电压100V，不同频率的频率扰动信号，也可以通过变比还原出一次电流的信号，通过两者之间的对比，就能够分析出来SVG的实际运行状态，例如SVG是否处于运行状态，还是处于关停状态。
优选地，设定频率信号的频率为48Hz，采用频率信号对无功补偿装置持续扰动10s；若无功补偿装置无法立即停止运行，则判定无功补偿装置的频率适应性功能不满足要求。
图3为本发明一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法中频率信号为48Hz时无功补偿装置的输出电流曲线示意图。如图3所示，在光伏电站实际运行的过程中，SVG设备通常可能接收到的由于功率缺额或者故障所引发的频率波动就应当处于48Hz至50.55Hz的范围内。因此，本发明中，设置了一个最低频率为48Hz，并在该频率状态下进行持续的10秒钟的扰动。此时若发现无功补偿装置立刻停止运行，则说明无功补偿装置的频率适应性能是符合要求的。反之，则不符合。
可以理解的是，通过这种方式的设置，可以确保当光伏发电站逆变器的工作频率过小，以至于不能正常运行时，无功补偿装置也不会继续对光伏电站的一次电流端进行补偿。通过这种方式能够及早的识别并发现问题，确认发电故障。
优选地，分别设定频率信号的频率为48.05Hz、49.45Hz，采用频率信号对无功补偿装置持续扰动600s；若无功补偿装置在接收持续扰动期间无法保持持续运行，则判定无功补偿装置的频率适应性功能不满足要求。
图4为本发明一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法中频率信号为48.05Hz时无功补偿装置的输出电流曲线示意图。图5为本发明一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法中频率信号为49.45Hz时无功补偿装置的输出电流曲线示意图。如图3和图4所示，可以理解的是，当光伏电站工作在48Hz至49.5Hz之间时，光伏发电站虽然能够正常运行，但是其频率仍然低于正常频率，在这种状态下，无功补偿装置可以为电网提供一段时间的补偿，但是为了使得电力系统尽快调试完成并恢复正常状态，补偿的时间应当在规定的10分钟之内。因此，本发明中对48.05和49.45Hz的两个扰动的持续时间设置为了600s。若在600s内，SVG设备无法保持持续的工作状态，则说明SVG设备的补偿能力无法满足电力系统的要求。
优选地，分别设定频率信号的频率为49.55Hz、50.15Hz，采用频率信号对无功补偿装置持续扰动1800s；若无功补偿装置在接收持续扰动期间无法保持持续运行，则判定无功补偿装置的频率适应性功能不满足要求。
图6为本发明一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法中频率信号为49.55Hz时无功补偿装置的输出电流曲线示意图。图7为本发明一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法中频率信号为50.15Hz时无功补偿装置的输出电流曲线示意图。如图6和图7所示，基于现有技术标准的规定，当频率处于49.5Hz至50.2Hz之间时，电网应当能够持续的运行，此时SVG设备也应当能够在提供较弱的补偿，或者完全不提供补偿的情况下连续的运行。因此，可以设置扰动时间为1800s，对于该期间内的扰动状态下的SVG设备的状态进行检测。如果此时的SVG设备不能保持足够半个小时的正常运转，则说明SVG设备不满足系统的要求。
优选地，分别设定频率信号的频率为50.25Hz、50.45Hz，采用频率信号对无功补偿装置持续扰动120s；若无功补偿装置在接收持续扰动期间无法保持持续运行，则判定无功补偿装置的频率适应性功能不满足要求。
图8为本发明一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法中频率信号为50.25Hz时无功补偿装置的输出电流曲线示意图。图9为本发明一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法中频率信号为50.45Hz时无功补偿装置的输出电流曲线示意图。如图8和图9所示，可以理解的是，通常来说，对于频率超过了50.2Hz却小于50.5Hz的光伏电站来说，应当执行电网调度机构下的降低处理或高切机策略，同时，为了防止负载过大，也应当避免光伏发电站的并网。
在这种情况下，尽管SVG设备可以提供反向补偿，但是时间不应当过长，否则及时存在SVG设备，也会造成故障发生。本文中，根据标准的设定，选取2分钟为时限，对于在这一频率范围内的扰动信号，SVG设备应当经过120s的时限后执行关断操作。因此，对于测试指标来说也是设定同样的参数，并判定无功补偿装置的频率适应性功能是否满足要求。
优选地，设定频率信号的频率为50.55Hz，采用频率信号对无功补偿装置持续扰动5s；若无功补偿装置无法立即停止运行，则判定无功补偿装置的频率适应性功能不满足要求。
图10为本发明一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法中频率信号为50.55Hz时无功补偿装置的输出电流曲线示意图。如图10所示，可以理解的是，本发明中频率信号的频率若超过了光伏电站的最高承载频率时，应当立刻停止运行，有利于光伏电站停电，并减少有功功率的输出，从而便于频率恢复至正常的较低水平。
优选地，若无功补偿装置满足下述所有条件时，判定无功补偿装置的频率适应性功能满足要求：当频率信号的频率为48Hz或50.55Hz时，无功补偿装置立即停止运行；当频率信号的频率为48.05Hz、49.45Hz时，无功补偿装置持续运行600s以上；当频率信号的频率为49.55Hz、50.15Hz时，无功补偿装置持续运行1800s以上；当频率信号的频率为50.25Hz、50.45Hz时，无功补偿装置持续运行120s以上。
可以理解的是，在上述对于不同频率下的频率信号进行测试的过程中，如果每一次的测试，都能够得到无功补偿装置的工作状态符合预想的要求，才能够判定该无功补偿装置整体上满足频率适应性的要求。
本发明第二方面，涉及一种如本发明第一方面中光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法所述的光伏电站无功补偿装置频率适应性测试系统，其中，系统包括光伏配电网络、无功补偿装置、频率扰动发生装置和数据记录分析仪；光伏配电网络由分别接入主变电站两端的光伏电站和并入电网形成；无功补偿装置，与光伏配电网络连接，其二次侧电压信号输入端与频率扰动发生装置连接，用于基于频率扰动发生装置生成的频率信号获得输出电流；数据记录分析仪，分别与频率扰动发生装置、无功补偿装置的二次侧电流回路连接，用于检测并比较所述频率信号和输出电流。
如图2所示，本发明中的无功补偿装置，与正常的连接方式有所不同，其二次电压信号端被断开后，接入了频率扰动发生装置输入的模拟扰动信号。而为了实现对于无功补偿装置在扰动下的工作状态的测试，本发明中还引入了数据记录分析仪器，用来分别测试扰动信号和无功补偿装置输出的电流。
优选地，无功补偿装置，分别采集光伏配电网络中的二次电压信号和二次电流信号，同时接入频率扰动发生装置的频率信号，用于基于频率扰动发生装置的频率信号模拟。
如图2所示，无功补偿装置的四个端口中的三个仍然接入原始的信号，用来基于配电网中的相应数据提供反馈的补偿。而为了实现测试，其中一个端口则接入了频率扰动发生装置。数据记录分析仪的一个输入端口与频率扰动发生装置的输入信号连接，另一个输入端口与无功补偿装置中二次电流信号的采集端口连接。
优选地，频率扰动发生装置为三相四线式，输出频率范围宽于1～100Hz，输出频率误差低于0.002Hz，信号发生周期小于等于100ms。
可以理解的是，本发明中，为了适应配电网的三相电流，频率扰动发生装置也采用了三相四线制式。另外，不仅对于输出频率的范围和误差进行了规定，也规定了电压输出范围和误差。其中，可以设置电压输出范围宽于0～135V，输出电压误差低于或等于±0.1％。为了防止相位误差，确定了相位输出误差也应当低于或等于±0.1％。同时，为了保证频率扰动发生装置能够生成各种不同频率的扰动，也应当确保信号发生的周期小于等于100ms。为了方便频率扰动发生装置输出的信号便于理解和直观的展示，该设备可以具有电压曲线编辑的基本功能。
优选地，光伏配电网络用于采集二次电压信号、二次电流信号的电压互感器、电流互感器的采集精度大于等于0.2级。
可以理解的是，为了确保SVG设备接收到的一次、二次信号的相关数据是足够准确的，从而提高测试精度，也可以规定电压、电流传感器的采集精度。
优选地，数据记录分析仪的采样频率大于等于20kHz，带宽大于等于2.5kHz。由于数据记录分析仪的采样频率远远大于本发明中的频率信号的扰动频率，因此可以精确的采样并获得SVG设备的输入和输出电压和电流情况。
本发明一实施例中，对于SVG设备的测试结果如图3至图10中所示。如图3，在频率信号的频率为48Hz时，SVG设备的一次电流信号端立刻发生了截止，降低为0A，说明此时SVG设备立即进入到了停止运行的状态。如图4、5，在这两种频率下，SVG一直持续运行超过了600s，而图6、7中，SVG设备也保持在运行状态1800s以上，在图8、9中，SVG设备的持续运行时间也大于120s，最后，当频率变化至50.55Hz时，SVG设备在1秒的时间内迅速关停。根据实施例中的结果，可知该测试的SVG设备满足频率适应性测试的要求，能够用于实际的电网中。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明中一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法及系统，能够通过对无功补偿装置执行模拟频率扰动，而测试无功补偿装置对于不同频率扰动的反应，并获得无功补偿装置的频率适应性能力。本发明方法思路简单、实现方法便捷、节省时间、成本低，并且测试结果精确。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，将接入光伏电站中无功补偿装置的二次电压信号替换为频率扰动发生装置的输入信号；
步骤2，基于所述频率扰动发生装置在标称电压下产生不同频率的频率信号，并采用所述频率信号对所述无功补偿装置进行持续扰动，以获得所述无功补偿装置的输出电流；
步骤3，基于所述无功补偿装置的输出电流判定所述无功补偿装置的频率适应性功能是否满足要求。
2.根据权利要求1中所述的一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法，其特征在于：
所述频率扰动发生装置的标称电压为100V。
3.根据权利要求2中所述的一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法，其特征在于：
所述不同频率的频率信号的频率范围基于GB/T 34931-2017光伏发电站无功补偿装置检测技术规程中规定的光伏发电站逆变器允许的运行频率、光伏发电站允许的并网频率确定；
所述频率范围为48Hz至50.55Hz之间。
4.根据权利要求3中所述的一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法，其特征在于：
分别设定所述频率信号的频率为48.05Hz、49.45Hz，采用所述频率信号对所述无功补偿装置持续扰动600s；
若所述无功补偿装置在接收持续扰动期间无法保持持续运行，则判定所述无功补偿装置的频率适应性功能不满足要求。
5.根据权利要求3中所述的一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法，其特征在于：
分别设定所述频率信号的频率为49.55Hz、50.15Hz，采用所述频率信号对所述无功补偿装置持续扰动1800s；
若所述无功补偿装置在接收持续扰动期间无法保持持续运行，则判定所述无功补偿装置的频率适应性功能不满足要求。
6.根据权利要求3中所述的一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法，其特征在于：
分别设定所述频率信号的频率为50.25Hz、50.45Hz，采用所述频率信号对所述无功补偿装置持续扰动120s；
若所述无功补偿装置在接收持续扰动期间无法保持持续运行，则判定所述无功补偿装置的频率适应性功能不满足要求。
7.根据权利要求3中所述的一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法，其特征在于：
设定所述频率信号的频率为50.55Hz，采用所述频率信号对所述无功补偿装置持续扰动5s；
若所述无功补偿装置无法立即停止运行，则判定所述无功补偿装置的频率适应性功能不满足要求。
8.根据权利要求3中所述的一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法，其特征在于：
若所述无功补偿装置满足下述所有条件时，判定所述无功补偿装置的频率适应性功能满足要求：
当所述频率信号的频率为48.05Hz、49.45Hz时，所述无功补偿装置持续运行600s以上；
当所述频率信号的频率为49.55Hz、50.15Hz时，所述无功补偿装置持续运行1800s以上；
当所述频率信号的频率为50.25Hz、50.45Hz时，所述无功补偿装置持续运行120s以上。
9.一种如权利要求1-8中光伏电站无功补偿装置频率适应性测试方法所述的光伏电站无功补偿装置频率适应性测试系统，其特征在于：
所述系统包括光伏配电网络、无功补偿装置、频率扰动发生装置和数据记录分析仪；其中，
所述光伏配电网络由分别接入主变电站两端的光伏电站和并入电网形成；
所述无功补偿装置，与所述光伏配电网络连接，其二次侧电压信号输入端与频率扰动发生装置连接，用于基于频率扰动发生装置生成的频率信号获得输出电流；
所述数据记录分析仪，分别与所述频率扰动发生装置、所述无功补偿装置的二次侧电流回路连接，用于检测并比较所述频率信号和所述输出电流。
10.根据权利要求9中所述的一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试系统，其特征在于：
所述无功补偿装置，分别采集所述光伏配电网络中的、二次电压信号和二次电流信号，同时接入所述频率扰动发生装置的频率信号，用于基于所述频率扰动发生装置的频率信号模拟。
11.根据权利要求9中所述的一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试系统，其特征在于：
所述数据记录分析仪的一个输入端口与所述频率扰动发生装置的输入信号连接，另一个输入端口与所述无功补偿装置中二次电流信号的采集端口连接。
12.根据权利要求9中所述的一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试系统，其特征在于：
所述频率扰动发生装置为三相四线式，输出频率范围宽于1～100Hz，输出频率误差低于0.002Hz，信号发生周期小于等于100ms。
13.根据权利要求9中所述的一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试系统，其特征在于：
所述光伏配电网络用于采集二次电压信号、二次电流信号的电压互感器、电流互感器的采集精度大于等于0.2级。
14.根据权利要求9中所述的一种光伏电站无功补偿装置频率适应性测试系统，其特征在于：
所述数据记录分析仪的采样频率大于等于20kHz，带宽大于等于2.5kHz。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114113870A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-03-01 | 西安德纳检验检测有限公司 | 一种新能源场站电网适应性检测方法、装置和系统 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103616599A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-03-05 | 国家电网公司 | 一种可移动式动态无功补偿装置检测仪及其测试方法 |
| US20170146603A1 (en) * | 2014-05-23 | 2017-05-25 | State Grid Corporation Of China | Integrated High And Low Voltage Ride Through Test System |
| JP2019140898A (ja) * | 2018-02-13 | 2019-08-22 | 富士電機株式会社 | 無効電力補償装置及びその制御プログラム、並びに無効電力補償システム |
| CN110389270A (zh) * | 2019-05-14 | 2019-10-29 | 深圳市禾望电气股份有限公司 | 一种无功发生器的电网适应性测试方法 |
| CN110632434A (zh) * | 2019-11-07 | 2019-12-31 | 特变电工西安电气科技有限公司 | 一种用于高、低电压穿越的测试平台及工作方法 |
| CN211528552U (zh) * | 2019-11-07 | 2020-09-18 | 特变电工西安电气科技有限公司 | 一种用于高、低电压穿越的测试平台 |
| CN111880002A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-11-03 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种新能源场站频率响应测试方法及装置 |
-
2021
- 2021-11-04 CN CN202111299137.8A patent/CN113824128A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103616599A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-03-05 | 国家电网公司 | 一种可移动式动态无功补偿装置检测仪及其测试方法 |
| US20170146603A1 (en) * | 2014-05-23 | 2017-05-25 | State Grid Corporation Of China | Integrated High And Low Voltage Ride Through Test System |
| JP2019140898A (ja) * | 2018-02-13 | 2019-08-22 | 富士電機株式会社 | 無効電力補償装置及びその制御プログラム、並びに無効電力補償システム |
| CN110389270A (zh) * | 2019-05-14 | 2019-10-29 | 深圳市禾望电气股份有限公司 | 一种无功发生器的电网适应性测试方法 |
| CN110632434A (zh) * | 2019-11-07 | 2019-12-31 | 特变电工西安电气科技有限公司 | 一种用于高、低电压穿越的测试平台及工作方法 |
| CN211528552U (zh) * | 2019-11-07 | 2020-09-18 | 特变电工西安电气科技有限公司 | 一种用于高、低电压穿越的测试平台 |
| CN111880002A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-11-03 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种新能源场站频率响应测试方法及装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114113870A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-03-01 | 西安德纳检验检测有限公司 | 一种新能源场站电网适应性检测方法、装置和系统 |
| CN114113870B (zh) * | 2022-01-28 | 2022-04-26 | 西安德纳检验检测有限公司 | 一种新能源场站电网适应性检测方法、装置和系统 |
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