CN205301463U - 一种基于链式svg的光伏逆变器高电压穿越测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于链式SVG的光伏逆变器高电压穿越测试系统，用于提高被测试设备的供电端的电压，使被测试设备承受比额定电压更高的电压，包括电源进线变压器、高压开关K1、电抗器L、高压开关K2、链式SVG和被测试装置的隔离变压器。借助与电抗器L和链式SVG的完美配合，能够精准地实现光伏逆变器高电压穿越测试，该测试系统功率损耗小，避免了利用电容器实现高电压穿越测试投入时参数配合的困难，并且不存在电容器与系统参数配合不当产生并联谐振的问题，利用SVG特性，该测试系统还可以作为低电压穿越测试系统，该测试系统有利于高电压穿越测试系统的标准化。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于链式SVG的光伏逆变器高电压穿越测试系统，针对光伏发电系统并网逆变器高电压穿越测试。
背景技术
近年来，随着光伏发电系统的广泛使用和并网装机容量的不断增加，其在电网故障条件下的运行与控制策略已直接影响到电力系统的安全稳定运行。现有的研究主要集中于电网电压跌落故障对光伏发电系统的电磁暂态影响分析及相应的低电压穿越技术探究，而与之对应的电网电压骤升条件下的相关研究成果则尚不多见。事实上，实际电力系统中电网电压的骤升常伴随着电网电压的跌落故障而发生，如：电网电压跌落导致的负载突切等可引发电网电压的骤升。因此，为避免光伏发电系统在低电压穿越后因暂态高压而脱网，有必要对其光伏逆变器电压骤升控制策略加以研究。电网电压的骤升会带来光伏发电系统并网逆变器控制裕度的下降，如若失控则会导致能量由电网倒灌进入逆变器进而引发直流侧过压或过流。为改善电网电压骤升对光伏发电系统并网逆变器所造成的暂态冲击，确保其安全并网运行，该文提出一种光伏逆变器电压骤升测试系统。
目前，中国市场接入光伏发电系统并网逆变器仅提出了低电压穿越的相关指标，对高电压穿越暂不作要求，而北美市场主流逆变器厂商推出的逆变器多数带有高电压穿越功能，随着国内光伏发电技术的发展和完善，具备高电压穿越功能将是光伏发电系统并网逆变器的发展趋势。
因此，为保障大规模光伏发电接入后的电力系统安全稳定运行，亟需开展光伏逆变器电压骤升能力测试，而研制能够真实模拟电网电压骤升特性的测试装置则是重中之重。专利号为201220255118.5的中国实用新型专利《移动式风电机组高低电压穿越测试装置》虽提供了一种电网高电压模拟方案，其通过变压器副边绕组抽头跳变实现风电机组机端电压的上升，但该方法所产生的高电压波形，其电压上升速率过快，且无法模拟实际电网过电压过程中的相角与电能质量变化情况，不适合风电机组高电压能力的测试要求。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于链式SVG的光伏逆变器高电压穿越测试系统。
为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种基于链式SVG的光伏逆变器高电压穿越测试系统，包括电源进线隔离变压器，高压断路器K1、电抗器L、高压断路器K2、链式SVG、配出线隔离变压器，所述电源进线隔离变压器与高压断路器K1串联，高压断路器K1与电抗器L串联，电抗器L与配出线隔离变压器串联，高压断路器K2与链式SVG串联，然后并联在电抗器L与被测试装置的隔离变压器串联点之间，模拟电网高电压穿越过程，测试光伏逆变器高电压穿越能力，其特征在于，所述高压断路器K2与链式SVG串联采用星形接法，中性点直接接地，可调电抗器L与链式SVG完美配合，利用链式SVG产生的容性无功功率在电抗器L的感抗XL上产生电压降，可以精确无级的实现光伏逆变器的高电压穿越测试。
所述的高电压穿越测试系统投入测试之前，所述高压断路器K1断开，高压断路器K2断开；启动测试时，先闭合所述高压断路器K1，然后闭合所述高压断路器K2；结束测试时，先断开所述高压断路器K2，然后，断开所述高压断路器K1。
所述电抗器L的感抗XL采用干式空心电抗器，电抗器的电抗值XL与电抗器的电阻RL比值XL/RL应大于10；电抗器L的感抗XL是固定的，通过设置链式SVG产生不同的容性无功功率实现所述光伏逆变器不同幅度的高电压穿越，固定的感抗XL与链式SVG产生不同的容性无功功率匹配选择可以使所述光伏逆变器高电压穿越测试系统在100％Un-150％Un范围内实现无级调节高电压穿越波形；控制所述链式SVG产生容性无功功率的时间，实现对所述光伏逆变器高电压穿越时间长度进行控制。
利用所述链式SVG特性既可以实现三相电压平衡高电压穿越测试，也可实现三相电压不平衡高电压穿越测试。
实现所述高电压穿越测试系统的电压骤升装置包括电源进线变压器、高压开关柜、电抗器柜、链式SVG、光伏逆变器变压器；所述电抗器为感抗XL，所述高压开关柜内设有高压断路器K1和高压断路器K2，所述高压断路器K1、K2选取真空断路器，所述电源进线隔离变压器二次绕组采用星型接线并中性点直接接地，所述高压断路器K2与链式SVG串联，星型接法，中性点直接接地，所述高压断路器K2、链式SVG绝缘水平应在15kV及以上。
所述光伏逆变器高电压穿越测试系统还包括就地测控系统和远方监控系统；就地测控系统与所述高电压穿越测试系统连接，就地测控系统与远方监控系统相通讯；所述就地测控系统将系统的信息采集，进行分析判断后实现高电压穿越控制，也可通过网络功能将电压骤升信息上传给外部的远方监控系统。
本实用新型光伏逆变器电压骤升测试系统的有益效果包括：
1、本实用新型提供的一种光伏逆变器电压骤升测试系统，感抗XL与高压断路器K1串联后接入被测光伏逆变器与电网之间，电压骤升装置与被测光伏逆变器的连接点处通过串联的高压断路器K2与链式SVG串联采用星形接线并中性点直接接地，测试过程通过控制高压断路器K1和K2按照时序的断开和闭合实现，测试点产生的电压骤升与实际电网电压骤升产生的机理相同，电压上升的速率及其电压波形质量均与实际电网过电压特性十分吻合，能够真实模拟产生实际的电网过电压特性，可以实现0.69kV、10kV和35kV电力系统的高电压状态模拟。
2、高压断路器K2与链式SVG串联采用星型接法并中性点接地，配合感抗XL抬升测试点的电压。并且控制链式SVG三相同时投入或者分相投入可以使该电压骤升装置的测试点电压三相电压平衡抬升或者不平衡抬升。
3、光伏逆变器电压骤升测试系统还包括外部相连的远方监控系统，测试系统的所有信息均通过网络上传给远方监控系统。
附图说明
如图1所示为本实用新型提供的一种光伏逆变器电压骤升装置的单线原理图。
如图2所示为本实用新型提供的一种电压骤升装置的开关动作与SVG投入情况的时序图。
如图3所示为本实用新型提供的一种高压断路器K2与链式SVG的基本拓扑结构图。
如图4所示为本实用新型提供的一种电压骤升装置实际应用中的布局示意图。
如图5所示为本实用新型提供的一种光伏逆变器电压骤升测试系统就地测试控制示意图。
如图6所示为本实用新型提供的一种光伏逆变器电压骤升测试系统为三相对称电压骤升时的实施例的实测线电压实时波形图。
如图7所示为本实用新型提供的光伏逆变器电压骤升测试系统为三相对称电压骤升时的实施例的线电压有效值波形图。
如图8所示为本实用新型提供的一种光伏逆变器电压骤升测试系统为三相不对称电压骤升时的电压实时波形图。
如图9所示为本实用新型提供的一种光伏逆变器电压骤升测试系统为三相不对称电压骤升时的电压有效值波形图。
具体实施方式
下面根据附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。
见图1，一种基于链式SVG的光伏逆变器高电压穿越测试系统，其接入点连接电网侧，测试点连接被测配出线变压器高压侧，模拟电网过电压测试该被测光伏逆变器的电压骤升能力，该测试系统的单线原理图如图1所示。由图1可知，该测试系统的电源进线变压器35-10/10kV与电抗器L串联，然后电抗器L与配出线隔离变压器10/0.69kV串联。
基于链式SVG的光伏逆变器高电压穿越测试系统，包括电源进线隔离变压器，高压断路器K1、电抗器L、高压断路器K2、链式SVG、配出线隔离变压器，所述电源进线隔离变压器与高压断路器K1串联，高压断路器K1与电抗器L串联，电抗器L与配出线隔离变压器串联，高压断路器K2与链式SVG串联，然后并联在电抗器L与被测试装置的隔离变压器串联点之间，模拟电网高电压穿越过程，测试光伏逆变器高电压穿越能力，所述高压断路器K2与链式SVG串联采用星形接法，中性点直接接地，可调电抗器L与链式SVG完美配合，利用链式SVG产生的容性无功功率在电抗器L的感抗XL上产生电压降，可以精确无级的实现光伏逆变器的高电压穿越测试。
所述的高电压穿越测试系统投入测试之前，所述高压断路器K1断开，高压断路器K2断开；启动测试时，先闭合所述高压断路器K1，然后闭合所述高压断路器K2；结束测试时，先断开所述高压断路器K2，然后，断开所述高压断路器K1。
利用所述链式SVG特性既可以实现三相电压不平衡高电压穿越测试，也可实现三相电压平衡高电压穿越测试。
实现所述高电压穿越测试系统的电压骤升装置包括电源进线变压器、高压开关柜、电抗器柜、链式SVG、光伏逆变器变压器；所述电抗器为感抗XL，所述高压开关柜内设有高压断路器K1和高压断路器K2，所述高压断路器K1、K2选取真空断路器，所述高压断路器K2与链式SVG串联，星型接法，中性点直接接地，所述高压断路器K2、链式SVG绝缘水平应在15kV及以上。
所述光伏逆变器高电压穿越测试系统还包括就地测控系统和远方监控系统；就地测控系统与所述高电压穿越测试系统连接，就地测控系统与远方监控系统相通讯；所述就地测控系统将系统的信息采集，进行分析判断后实现高电压穿越控制，也可通过网络功能将电压骤升信息上传给外部的远方监控系统。
该高电压测试系统能够真实模拟产生实际的电网电压骤升特性，产生的电压骤升与实际电网过电压产生的机理相同，电压上升的速率及其电压波形质量均与实际电网电压骤升特性十分吻合，并且该测试系统可以实现0.69kV、10kV和电力系统的高电压状态模拟。
电抗器可采用干式空心电抗器等电抗器，为满足并网运行条件下的测试要求，减小光伏逆变器有功功率对测试点电压幅值的影响，要求的电抗的电抗值XL与电抗器的电阻值RL比值XL/RL(XL＝ωL)应该越大越好(减小有功功率在可调电抗器的电阻上的电降)，一般情况下应大于10。
所述高压断路器K2与链式SVG的基本拓扑结构图如图3所示，三相支路接线方式采用星型接法，中性点直接接地，利用SVG特性可以同时投入或者分相投入，测试点三相电压平衡抬升，或者测试点三相电压不平衡抬升。
所述电抗器L的电抗值XL与电抗器的电阻RL比值XL/RL应大于10；电抗器L的感抗XL是固定的，通过设置链式SVG产生不同的容性无功功率实现所述光伏逆变器不同幅度的高电压穿越，固定的感抗XL与链式SVG产生不同的容性无功功率匹配选择可以使所述光伏逆变器高电压穿越测试系统在100％Un-150％Un范围内实现无级调节高电压穿越波形；控制所述链式SVG产生容性无功功率的时间，实现对所述光伏逆变器高电压穿越时间长度进行控制。
现有设备实际输出性能进行说明：
(1)测试系统设定为三相对称高电压，高电压幅度设定值为123.5％Un，持续时间200ms。实测线电压实时波形如图6所示，图7为对应时刻的线电压有效值,
(2)测试系统设定为三相不对称高电压，高电压幅度设定值为123.5％Un，持续时间200ms。实测线电压实时波形如图8所示，图9为对应时刻的线电压有效值。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种基于链式SVG的光伏逆变器高电压穿越测试系统，包括电源进线隔离变压器，高压断路器K1、电抗器L、高压断路器K2、链式SVG、配出线隔离变压器，所述电源进线隔离变压器与高压断路器K1串联，高压断路器K1与电抗器L串联，电抗器L与配出线隔离变压器串联，高压断路器K2与链式SVG串联，然后并联在电抗器L与被测试装置的隔离变压器串联点之间，模拟电网高电压穿越过程，测试光伏逆变器高电压穿越能力，其特征在于，所述高压断路器K2与链式SVG串联采用星形接法，中性点直接接地，电抗器L与链式SVG完美配合，利用链式SVG产生的容性无功功率在电抗器L的感抗XL上产生电压降，可以精确无级的实现光伏逆变器的高电压穿越测试。
2.根据权利要求1所述的一种基于链式SVG的光伏逆变器高电压穿越测试系统，其特征在于，所述的高电压穿越测试系统投入测试之前，所述高压断路器K1断开，高压断路器K2断开；启动测试时，先闭合所述高压断路器K1，然后闭合所述高压断路器K2；结束测试时，先断开所述高压断路器K2，然后，断开所述高压断路器K1。
3.根据权利要求1所述的一种基于链式SVG的光伏逆变器高电压穿越测试系统，其特征在于，所述电抗器L的感抗XL采用干式空心电抗器，电抗器的电抗值XL与电抗器的电阻RL比值XL/RL应大于10；电抗器L的感抗XL是固定的，通过设置链式SVG产生不同的容性无功功率实现所述光伏逆变器不同幅度的高电压穿越，固定的感抗XL与链式SVG产生不同的容性无功功率匹配选择可以使所述光伏逆变器高电压穿越测试系统在100％Un-150％Un范围内实现无级调节高电压穿越波形；控制所述链式SVG产生容性无功功率的时间，实现对所述光伏逆变器高电压穿越时间长度进行控制。
4.根据权利要求1所述的一种基于链式SVG的光伏逆变器高电压穿越测试系统，其特征在于，利用所述链式SVG特性可以实现三相电压平衡高电压穿越测试，也可实现三相电压不平衡高电压穿越测试。
5.根据权利要求1所述的一种基于链式SVG的光伏逆变器高电压穿越测试系统，其特征在于，实现所述高电压穿越测试系统的电压骤升装置包括电源进线变压器、高压开关柜、电抗器柜、链式SVG、光伏逆变器变压器；所述电抗器为感抗XL，所述高压开关柜内设有高压断路器K1和高压断路器K2，所述高压断路器K1、K2选取真空断路器，所述电源进线隔离变压器二次绕组采用星型接线并中性点直接接地，所述高压断路器K2与链式SVG串联，星型接法，中性点直接接地，所述高压断路器K2、链式SVG绝缘水平应在15kV及以上。
6.根据权利要求1所述的一种基于链式SVG的光伏逆变器高电压穿越测试系统，其特征在于，所述光伏逆变器高电压穿越测试系统还包括就地测控系统和远方监控系统；就地测控系统与所述高电压穿越测试系统连接，就地测控系统与远方监控系统相通讯；所述就地测控系统将系统的信息采集，进行分析判断后实现高电压穿越控制，也可通过网络功能将电压骤升信息上传给外部的远方监控系统。
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| CN105388382A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-03-09 | 鞍山荣泰电力电子有限公司 | 一种基于链式svg的光伏逆变器高电压穿越测试系统 |
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