CN204287338U - 一种新型风电、光伏并网检测综合试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型风电、光伏并网检测综合试验装置，包括交流电网模拟装置、第一变压器、电抗器组合、第二变压器、光伏逆变器、风电变流器，所述交流电网模拟装置由整流器与逆变器组成。本实用新型不仅可以模拟电网的各种频率扰动、电压扰动、三相不平衡及谐波测试等，还可以模拟电网的各种电压跌落情况，实现电压的快速跌落和恢复，也可以很好的实现高电压穿越试验，同时避免做低电压穿越或者高电压穿越试验时无功功率输送到电网，从而减少了电网的影响。

Description

一种新型风电、光伏并网检测综合试验装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电、光伏发电技术领域，尤其涉及了一种新型风电、光伏并网检测综合试验装置。

背景技术

近年来，我国风力发电、光伏发电产业发展迅速，装机容量连年快速增长。2010年，风电机组新增12904台，装机容量18.93GW，同比增长73.3%，累计装机容量达44.733GW，超过美国居世界第一位，有三家风电设备生产企业进入世界十强。2011年，中国光伏产品产能30GW，占全球产能60%，有数家世界十大光伏企业都来自中国。目前，中国国家能源局公布了中国可再生能源发展的“十二五”规划目标，到2015年，风电并网装机容量将达100GW，年产能1900亿千瓦时；光伏发电装机容量将达到21GW，年产能量250亿千瓦时。

随着中国风电和光伏产业迅速发展的同时，问题也是频频出现，目前中国已有多个风电场多次发生了大规模风电脱网事件，给电力系统安全稳定运行带来巨大威胁。同时由于太阳能光伏发电属于能量密度低、稳定性差、调节能力差的能源，其发电量受天气及地域的影响较大，并网发电后会对电网安全、稳定、经济运行以及电网的供电质量造成一定影响。究其原因，发电并网设备除了不具备低电压穿越能力外，不具备高电压穿越能力和对电网适应能力差也是其重要原因，所以发电并网设备只有同时具备低电压穿越、高电压穿越以及电网适应性能力，才能与大电网和谐共处，才能真正从技术上解决大规模风电、光伏并网问题。

对于低电压穿越能力要求，中国国家电网公司已发布了企业标准Q/GDW392-2009《风电场接入电网技术规定》、GB/T 29319-2012《光伏发电系统接入配电网技术规定》，中国国家也制定了相关标准GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》、GB/T19964-2011《光伏发电站接入电力系统技术规定》，其中都规定了低电压穿越测试要求。对于电网适应性能力要求，目前行业标准《风力发电机组电网适应性测试规程》和国家标准《光伏发电站接入电力系统技术规定》都已挂网征求意见，而对于高电压穿越能力要求，国外发达国家已经制定并颁布了相关标准，比如德国的E.ON、澳大利亚的AEMC、加拿大的AESO、美国的WECS、IEEE1547，IEC也正在制定高电压穿越测试的标准，其中风电发展比较发达的国家对高电压穿越能力的要求一般是1.1～1.3倍额定电压。在中国国内虽然还没有相关的国家标准、行业标准和企业标准，但是针对高电压穿越，政府、电网公司、设备制造厂家、行业组织、专家学者等都已经有了广泛的共识，如中国国家电网调【2011】974号《关于引发风电并网运行反事故措施要点》中明确提出“风电机组应具备必要的高电压穿越能力”的要求；新修订的《国家电网十八项电网重大反事故措施》（2012修订版）也指出“风电机组应具有规程规定的低电压穿越能力和必要的高电压耐受能力”；在2011年7月试行的《山东电网新建风电场并网验收流程》中也明确了高电压穿越能力的验收要求，即“风电机组应具有必要的高电压穿越能力，并网点电压在0.9～1.1倍额定电压（含边界值）内能正常运行”。

然而，由于中国国内试验和测试手段匮乏，目前很少有研制与技术标准相配套的完整的高低电压穿越测试和电网适应性测试装置，主要测试设备均依赖进口，难以为风电和光伏并网验收提供有效的技术支撑，也严重制约着中国风电和光伏行业的健康有序发展。

现有的风电光伏并网测试装置，一种是用电抗器串联分压模拟电网的跌落和电压扰动，另一种是用变流器来模拟电网的电压和频率扰动。现有的风电光伏电抗器串联分压并网测试装置在做低电压穿越试验时会对电网有一定的冲击，同时试验中也会将大量的无功功率输送到电网，降低电网的功率因数，对电网有一定的影响；并且只能模拟电网短路试验，而对频率扰动、电压扰动、三相不平衡及谐波测试等电网适应性试验无能为力；而现有的变流器电源装置能很好的模拟电网的频率波动、电压波动、三相不平衡及谐波测试等，但在模拟低电压跌落及恢复时，其中跌落和恢复速度相对较慢，据统计，最快需要10mS及以上。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的就在于提供了一种新型风电、光伏并网检测综合试验装置，不仅可以模拟电网的各种频率扰动、电压扰动、三相不平衡及谐波测试等，还可以模拟电网的各种电压跌落情况，实现电压的快速跌落和恢复，也可以很好的实现高电压穿越试验，同时避免做低电压穿越或者高电压穿越试验时无功功率输送到电网，从而减少了电网的影响。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的：

一种用于模拟中高压电网电压跌落时工况的风电、光伏并网试验装置，包括交流电网模拟装置、第一变压器以及电抗器组合，且交流电网模拟装置由整流器与逆变器组成；所述整流器的一端与电网相连、另一端依次连接有逆变器、第一变压器以及电抗器组合，且电抗器组合分别与光伏逆变器、风电变流器相连。

另一种用于模拟中高压电网电压跌落时工况的风电、光伏并网试验装置，包括交流电网模拟装置、第一变压器、电抗器组合以及第二变压器，且交流电网模拟装置由整流器与逆变器组成；所述整流器的一端与电网相连、另一端依次连接有逆变器、第一变压器、电抗器组合以及第二变压器，且第二变压器分别与光伏逆变器、风电变流器相连。

一种用于模拟低压电网电压跌落时工况的风电、光伏并网试验装置，包括交流电网模拟装置、电抗器组合，且交流电网模拟装置由整流器与逆变器组成；所述整流器的一端与电网相连、另一端依次连接有逆变器、电抗器组合以及第一变压器，且第一变压器分别与光伏逆变器、风电变流器相连；电流先经过电抗器组合，再经过第一变压器，用于降低第一变压器的容量。

所述整流器和逆变器通过一定的控制可以实现能量的双向流动，且由整流器和逆变器组成的交流电网模拟装置可以模拟电网的频率变化、电压变化和电压跌落，且采用三相独立H桥控制可以实现模拟电网的平衡跌落和不平衡跌落的情况。

作为一种优选方案，所述电抗器组合由第一电抗器L1、第二电抗器L2、第一断路器KN1、第二断路器KN2、第三断路器KM1组成，电网的电流经过第一电抗器L1流向第二电抗器L2；所述第一电抗器L1两端并联有第三断路器KM1，且第一电抗器L1的输出端与风电变流器相连；所述第二电抗器L2的输出端经过第一断路器KN1、第二断路器KN2后接地。

所述电抗器组合根据串联分压的原理，每一相都用多个电抗器串联，每个电抗器都可以选择是否投入使用，非低电压穿越试验情况下断路器KN1/KN2/KM1都是出于断开状态；低电压穿越情况下KN1/KN2处于闭合状态，而KM1根据情况选择开通。

作为一种优选方案，所述第一变压器与第二变压器结构均呈三角/星形或者星/星形。

当做电压响应和频率响应试验时，电抗器组合选择不投入使用，交流电网模拟装置模拟电网的电压响应和频率响应；当做低电压穿越试验时，电抗器组合选择投入，根据串联分压的原理模拟电网电压跌落情况。交流电网模拟装置可以降低低电压穿越试验时电抗器对电网的冲击，同时交流电网模拟装置还可以发出一定的无功能量以中和分布式发电装置低电压穿越试验时发出的无功能量，避免无功能量流入电网。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1. 避免低电压穿越或者高电压穿越试验时大量无功能量输送到电网；

2. 避免低电压穿越试验时电抗器对电网的冲击，减少了电网的影响；

3. 可以模拟电网的各种电压跌落情况，实现电压的快速跌落和恢复；

4. 灵活模拟电网的各种频率扰动、电压扰动、三相不平衡、谐波测试等；

5. 便于实验室或车间进行风电或光伏并网变流装置的研发和检测。

附图说明

图1为一种用于模拟中高压电网电压跌落时工况的风电、光伏并网试验装置拓扑结构示意图；

图2为另一种用于模拟中高压电网电压跌落时工况的风电、光伏并网试验装置拓扑结构示意图；

图3为用于模拟低压电网电压跌落时工况的风电、光伏并网试验装置拓扑结构示意图；

图4为电抗器组合拓扑结构示意图；

图5为第一变压器、第二变压器结构示意图一；

图6为第一变压器、第二变压器结构示意图一。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本实用新型提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

实施例1：

如图1所示，一种用于模拟中高压电网电压跌落时工况的风电、光伏并网试验装置，包括交流电网模拟装置1、第一变压器2以及电抗器组合3，且交流电网模拟装置1由整流器4与逆变器5组成；所述整流器4的一端与电网6相连、另一端依次连接有逆变器5、第一变压器2以及电抗器组合3，且电抗器组合3分别与光伏逆变器7、风电变流器8相连。

实施例2：

如图2所示，一种用于模拟中高压电网电压跌落时工况的风电、光伏并网试验装置，包括交流电网模拟装置1、第一变压器2、电抗器组合3以及第二变压器9，且交流电网模拟装置1由整流器4与逆变器5组成；所述整流器4的一端与电网6相连、另一端依次连接有逆变器5、第一变压器2、电抗器组合3以及第二变压器9，且第二变压器9分别与光伏逆变器7、风电变流器8相连。

实施例3：

如图3所示，一种用于模拟低压电网电压跌落时工况的风电、光伏并网试验装置，包括交流电网模拟装置1、电抗器组合3，且交流电网模拟装置1由整流器4与逆变器5组成；所述整流器4的一端与电网6相连、另一端依次连接有逆变器5、电抗器组合3以及第一变压器2，且第一变压器2分别与光伏逆变器7、风电变流器8相连。

实施例4：

采用实施例1~3所述的试验装置，其中所述的电抗器组合3由第一电抗器L1、第二电抗器L2、第一断路器KN1、第二断路器KN2、第三断路器KM1组成，电网6的电流经过第一电抗器L1流向第二电抗器L2；所述第一电抗器L1两端并联有第三断路器KM1，且第一电抗器L1的输出端与风电变流器8相连；所述第二电抗器L2的输出端经过第一断路器KN1、第二断路器KN2后接地。

实施例5：

采用实施例1~3所述的试验装置，其中所述的第一变压器2与第二变压器9结构均呈三角/星形或者星/星形。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种用于模拟中高压电网电压跌落时工况的风电、光伏并网检测综合试验装置，其特征在于：所述试验装置包括交流电网模拟装置、第一变压器以及电抗器组合，且交流电网模拟装置由整流器与逆变器组成；所述整流器的一端与电网相连、另一端依次连接有逆变器、第一变压器以及电抗器组合，且电抗器组合分别与光伏逆变器、风电变流器相连。

2.一种用于模拟中高压电网电压跌落时工况的风电、光伏并网检测综合试验装置，其特征在于：所述试验装置包括交流电网模拟装置、第一变压器、电抗器组合以及第二变压器，且交流电网模拟装置由整流器与逆变器组成；所述整流器的一端与电网相连、另一端依次连接有逆变器、第一变压器、电抗器组合以及第二变压器，且第二变压器分别与光伏逆变器、风电变流器相连。

3.一种用于模拟低压电网电压跌落时工况的风电、光伏并网检测综合试验装置，其特征在于：所述试验装置包括交流电网模拟装置、电抗器组合，且交流电网模拟装置由整流器与逆变器组成；所述整流器的一端与电网相连、另一端依次连接有逆变器、电抗器组合以及第一变压器，且第一变压器分别与光伏逆变器、风电变流器相连。

4.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的风电、光伏并网检测综合试验装置，其特征在于：所述电抗器组合由第一电抗器L1、第二电抗器L2、第一断路器KN1、第二断路器KN2、第三断路器KM1组成，电网的电流经过第一电抗器L1流向第二电抗器L2；所述第一电抗器L1两端并联有第三断路器KM1，且第一电抗器L1的输出端与风电变流器相连；所述第二电抗器L2的输出端经过第一断路器KN1、第二断路器KN2后接地。

5.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的风电、光伏并网检测综合试验装置，其特征在于：所述第一变压器与第二变压器结构均呈三角/星形或者星/星形。