本實(shí)用新型涉及一種電壓跌落發(fā)生裝置，具體涉及一種應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組及光伏逆變器低電壓穿越能力測(cè)試的電壓跌落發(fā)生裝置。

背景技術(shù)：

目前在我國(guó)新能源發(fā)電領(lǐng)域中，風(fēng)力發(fā)電及光伏發(fā)電所占的比例越來(lái)越大，這兩種發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的影響也越來(lái)越不能被忽視。二者的共性是都為間歇性能源，并且根據(jù)我國(guó)風(fēng)力源及太陽(yáng)能資源的特點(diǎn)，二者大多數(shù)都是以大規(guī)模集中接入的方式接入電網(wǎng)。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障造成并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時(shí)，一旦風(fēng)電機(jī)組或者光伏逆變器自動(dòng)脫網(wǎng)可能造成電網(wǎng)電壓和頻率的崩潰，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，使風(fēng)力及太陽(yáng)能這兩種清潔能源的利用受到限制。因此，我國(guó)頒布的《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》及《光伏電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》均對(duì)并網(wǎng)的新能源發(fā)電設(shè)備的低電壓穿越能力作出了規(guī)定，而目前的通用的測(cè)試方法為，使用符合相關(guān)測(cè)試規(guī)范的電壓跌落發(fā)生裝置對(duì)新能源發(fā)電設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。

由于風(fēng)電機(jī)組及光伏逆變器原理上的不同，相關(guān)規(guī)定中對(duì)電壓跌落深度及形式要求也不一樣。其中對(duì)于風(fēng)電機(jī)組要求跌落至20％持續(xù)625ms風(fēng)電機(jī)組不脫網(wǎng)，電壓恢復(fù)后風(fēng)電機(jī)組的電壓在2s內(nèi)恢復(fù)到額定電壓的90％，對(duì)于光伏逆變器要求跌落至0％持續(xù)150ms，然后恢復(fù)到20％持續(xù)475ms最后恢復(fù)額定電壓。由于跌落的形式不同，因此目前的主要的檢測(cè)方法為分別使用不同跌落形式的跌落發(fā)生器分別對(duì)風(fēng)電機(jī)組及光伏逆變器進(jìn)行跌落測(cè)試。這樣極大的增加了檢測(cè)機(jī)構(gòu)購(gòu)置費(fèi)用的成本。

除此之外，當(dāng)前測(cè)試設(shè)備大多數(shù)采用手動(dòng)改變電抗器分接頭來(lái)改變等效阻抗，從而得到預(yù)期的電壓跌落深度。此種方法，每次改變跌落深度時(shí)都需要停電放電、進(jìn)入高壓室手動(dòng)改變分接頭，此種方法安全性較低，自動(dòng)化程度不高。同時(shí)，傳統(tǒng)的電壓跌落發(fā)生裝置，一般考核點(diǎn)為電壓跌落深度，并不考核短路電流，對(duì)于一些需要考核短路電流的測(cè)試，不能很好的實(shí)現(xiàn)。

為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種適用風(fēng)電機(jī)組、光伏逆變器低電壓穿越測(cè)試及其他特殊形式的電壓跌落測(cè)試的電壓跌落發(fā)生裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種多功能電壓跌落發(fā)生裝置，該裝置采用阻抗分壓的形式串聯(lián)在風(fēng)電機(jī)組、光伏逆變器或者其他被測(cè)設(shè)備與電網(wǎng)之間。

本實(shí)用新型提供一種多功能電壓跌落發(fā)生裝置，該裝置包括用于產(chǎn)生電壓跌落的一次系統(tǒng)和用于控制和保護(hù)所述裝置的二次系統(tǒng)；

所述一次系統(tǒng)包括：取能變壓器、開(kāi)關(guān)柜、矩陣式限流電抗器組X1、矩陣式短路電抗器組X2和單相接觸器；

所述二次系統(tǒng)為分層分布式結(jié)構(gòu)包括：監(jiān)控系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)和錄波系統(tǒng)；

所述二次系統(tǒng)與所述取能變壓器的低壓側(cè)間設(shè)有不間斷電源UPS。

所述開(kāi)關(guān)柜包括：進(jìn)線開(kāi)關(guān)CB1、旁路開(kāi)關(guān)CB2、出線開(kāi)關(guān)CB3、短路開(kāi)關(guān)CB4、限流復(fù)合開(kāi)關(guān)和短路復(fù)合開(kāi)關(guān)；

一次系統(tǒng)中，所述取能變壓器、進(jìn)線開(kāi)關(guān)CB1、旁路開(kāi)關(guān)CB2、出線開(kāi)關(guān)CB3串聯(lián)；

所述矩陣式限流電抗器組X1與所述旁路開(kāi)關(guān)CB2并聯(lián)；

所述矩陣式限流電抗器組X1、短路開(kāi)關(guān)CB4、矩陣式短路電抗器組X2、單相接觸器串聯(lián)。

所述矩陣式限流電抗器組X1包括串聯(lián)的三相電抗器，每個(gè)三相電抗器并聯(lián)一個(gè)限流復(fù)合開(kāi)關(guān)；電壓跌落前通過(guò)改變限流復(fù)合開(kāi)關(guān)的開(kāi)合狀態(tài)，改變矩陣式限流電抗器組X1的等效阻抗。

所述矩陣式短路電抗器X2包括串聯(lián)的三相電抗器，每個(gè)三相電抗器并聯(lián)一個(gè)短路復(fù)合開(kāi)關(guān)；電壓跌落前通過(guò)改變短路復(fù)合開(kāi)關(guān)的開(kāi)合狀態(tài)，改變矩陣式短路電抗器組X2的等效阻抗。

所述單相接觸器末端設(shè)有接地連接點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)接地系統(tǒng)或者不接地系統(tǒng)的測(cè)試功能。

所述監(jiān)控系統(tǒng)用于對(duì)所述裝置的監(jiān)視和控制，包括監(jiān)控模塊和錄波分析模塊；

所述監(jiān)控模塊為裝置的人機(jī)接口，通過(guò)監(jiān)控模塊完成對(duì)設(shè)備的監(jiān)視及控制；所述錄波分析模塊用于波形數(shù)據(jù)的處理，收到錄波數(shù)據(jù)后自動(dòng)計(jì)算出電壓跌落是否符合要求，被測(cè)設(shè)備是否通過(guò)測(cè)試。

所述控制系統(tǒng)用于對(duì)所述裝置的自動(dòng)化控制，包括邏輯模塊、IO模塊、AD模塊；

所述邏輯模塊通過(guò)以太網(wǎng)與所述監(jiān)控系統(tǒng)連接，所述邏輯模塊通過(guò)內(nèi)部高速總線與所述IO模塊和所述AD模塊連接；

所述保護(hù)系統(tǒng)用于對(duì)所述裝置及操作人員的保護(hù)，包括保護(hù)模塊、IO模塊、AD模塊；

所述保護(hù)模塊通過(guò)以太網(wǎng)與所述監(jiān)控系統(tǒng)連接，所述保護(hù)模塊通過(guò)內(nèi)部高速總線與所述IO模塊和所述AD模塊連接。

所述錄波系統(tǒng)用于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的收集，包括數(shù)據(jù)處理模塊、IO模塊、AD模塊、存儲(chǔ)模塊；

所述數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)以太網(wǎng)與所述監(jiān)控系統(tǒng)連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)內(nèi)部高速總線與所述IO模塊及所述AD模塊連接。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：

(1)本實(shí)用新型提供一種多功能電壓跌落發(fā)生裝置，該裝置能夠提供多種形式的電壓跌落，可應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組、光伏逆變器等其他領(lǐng)域低電壓穿越能力測(cè)試及短路試驗(yàn)等；

(2)本實(shí)用新型在一次系統(tǒng)上首次使用了矩陣式電抗器組及復(fù)合開(kāi)關(guān)控制，復(fù)合開(kāi)關(guān)具有帶電分合能力，采用復(fù)合開(kāi)關(guān)避免了只采用旁路開(kāi)關(guān)及短路開(kāi)關(guān)只能動(dòng)作一次的問(wèn)題，通過(guò)設(shè)置旁路開(kāi)關(guān)、短路開(kāi)關(guān)及復(fù)合開(kāi)關(guān)的動(dòng)作邏輯完成兩次不同深度的連續(xù)跌落，多個(gè)復(fù)合開(kāi)關(guān)的同時(shí)動(dòng)作不一致的問(wèn)題可以通過(guò)設(shè)定不同的動(dòng)作延時(shí)時(shí)間解決；復(fù)合開(kāi)關(guān)較傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)相比，價(jià)格成本具有優(yōu)勢(shì)，通斷電流大小可以通過(guò)對(duì)電抗器的設(shè)計(jì)及保護(hù)設(shè)計(jì)限值；極大的減小了安裝尺寸，提高了自動(dòng)化程度，并實(shí)現(xiàn)兩次不同深度的電壓的連續(xù)跌落。

(3)本實(shí)用新型在試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)需人工干預(yù)，與傳統(tǒng)手動(dòng)連接的方式相比，能夠通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)完成跌落深度的改變，改變短路阻抗無(wú)需停電，提高了試驗(yàn)便捷性及操作安全系數(shù)；

(4)本實(shí)用新型二次系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用分層分布式結(jié)構(gòu)、減小了模塊之間耦合性，提高了裝置的擴(kuò)展能力；

(5)本實(shí)用新型接口豐富，方便采集被測(cè)設(shè)備外部相關(guān)信號(hào)；

(6)本實(shí)用新型集成度高，人機(jī)界面友好，通過(guò)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)可以完成所有的控制功能，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)試驗(yàn)，自動(dòng)完成跌落試驗(yàn)及錄波數(shù)據(jù)的采集；

(7)本實(shí)用新型具有完備的保護(hù)功能，除常規(guī)的電量保護(hù)及非電量保護(hù)外還配備人身防護(hù)保護(hù)；

(8)本實(shí)用新型電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，抑制干擾的能力強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型一種多功能電壓跌落發(fā)生裝置一次系統(tǒng)的主電路圖；

圖2為本實(shí)用新型一種多功能電壓跌落發(fā)生裝置二次系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：

本實(shí)用新型提供一種多功能電壓跌落發(fā)生裝置，該裝置包括用于產(chǎn)生電壓跌落的一次系統(tǒng)和用于控制和保護(hù)所述裝置的二次系統(tǒng)；

如圖1所示，所述一次系統(tǒng)包括：取能變壓器、開(kāi)關(guān)柜、矩陣式限流電抗器組X1、矩陣式短路電抗器組X2和單相接觸器；

所述取能變壓器用于給裝置的二次系統(tǒng)供電，位于裝置進(jìn)線端，為了滿(mǎn)足不同電壓等級(jí)的被測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試條件，該取能變壓器包括多個(gè)抽頭，等把不同等級(jí)的系統(tǒng)電壓轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的二次設(shè)備工作電壓。

所述開(kāi)關(guān)柜包括：進(jìn)線開(kāi)關(guān)CB1、旁路開(kāi)關(guān)CB2、出線開(kāi)關(guān)CB3、短路開(kāi)關(guān)CB4、限流復(fù)合開(kāi)關(guān)和短路復(fù)合開(kāi)關(guān)；

所述取能變壓器、進(jìn)線開(kāi)關(guān)CB1、旁路開(kāi)關(guān)CB2、出線開(kāi)關(guān)CB3串聯(lián)；

所述出線開(kāi)關(guān)CB3與被測(cè)設(shè)備相連，所述裝置進(jìn)行空載試驗(yàn)時(shí)，出線開(kāi)關(guān)CB3打開(kāi)，可以避免空載測(cè)試時(shí)設(shè)備阻抗對(duì)跌落深度的影響。

所述矩陣式限流電抗器組X1與所述旁路開(kāi)關(guān)CB2并聯(lián)；被測(cè)設(shè)備正常發(fā)電時(shí)，所述旁路開(kāi)關(guān)CB2閉合，所述限流電抗器組X1處于旁路狀態(tài)；

所述限流電抗器組X1，包括如下作用：

承擔(dān)電壓跌落時(shí)的分壓工作；

短路時(shí)限制跌落點(diǎn)對(duì)上級(jí)電網(wǎng)的影響，通過(guò)合理的設(shè)置電抗器組X1參數(shù)，可以把上級(jí)電網(wǎng)電壓影響限制在5％以?xún)?nèi)。

所述矩陣式限流電抗器組X1、短路開(kāi)關(guān)CB4、矩陣式短路電抗器組X2、單相接觸器依次串聯(lián)；被測(cè)設(shè)備正常發(fā)電時(shí)，所述短路開(kāi)關(guān)CB4處于打開(kāi)情況，所述短路電抗器組X2與電網(wǎng)斷開(kāi)；

所述矩陣式限流電抗器組X1包括串聯(lián)的三相電抗器，每個(gè)三相電抗器并聯(lián)一個(gè)限流復(fù)合開(kāi)關(guān)；電壓跌落前通過(guò)改變限流復(fù)合開(kāi)關(guān)的開(kāi)合狀態(tài)，改變矩陣式限流電抗器組X1的等效阻抗。

所述矩陣式短路電抗器X2包括串聯(lián)的三相電抗器，每個(gè)三相電抗器并聯(lián)一個(gè)短路復(fù)合開(kāi)關(guān)；電壓跌落前通過(guò)改變短路復(fù)合開(kāi)關(guān)的開(kāi)合狀態(tài)，改變矩陣式短路電抗器組X2的等效阻抗。

所述短路開(kāi)關(guān)CB4與所述矩陣式限流電抗器組X1的連接點(diǎn)為跌落測(cè)試點(diǎn)，通過(guò)改變所述矩陣式限流電抗器組X1和所述矩陣式短路電抗器組X2的阻抗值比，改變跌落測(cè)試點(diǎn)的跌落深度。

所述單相接觸器末端設(shè)有接地連接點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)接地系統(tǒng)或者不接地系統(tǒng)的測(cè)試功能。

如圖2所示，所述二次系統(tǒng)包括：監(jiān)控系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)和錄波系統(tǒng)；

所述二次系統(tǒng)與所述取能變壓器的低壓側(cè)間設(shè)有不間斷電源UPS。

所述二次系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以減少各模塊之間的耦合性，各模塊同時(shí)接入后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)集成錄波數(shù)據(jù)分析功能，以提高設(shè)備監(jiān)視控制的便捷性。

所述監(jiān)控系統(tǒng)用于對(duì)所述裝置的監(jiān)視和控制，包括監(jiān)控模塊和錄波分析模塊；

所述監(jiān)控模塊為裝置的人機(jī)接口，通過(guò)監(jiān)控模塊完成對(duì)設(shè)備的監(jiān)視及控制；所述錄波分析模塊用于波形數(shù)據(jù)的處理，收到錄波數(shù)據(jù)后自動(dòng)計(jì)算出電壓跌落是否符合要求，被測(cè)設(shè)備是否通過(guò)測(cè)試即檢測(cè)是否脫網(wǎng)和功率恢復(fù)情況。

所述控制系統(tǒng)用于對(duì)所述裝置的自動(dòng)化控制，包括邏輯模塊、IO模塊、AD模塊；所述邏輯模塊通過(guò)以太網(wǎng)與所述監(jiān)控系統(tǒng)連接，所述邏輯模塊通過(guò)內(nèi)部高速總線與所述IO模塊和所述AD模塊連接；所述邏輯模塊為控制系統(tǒng)的核心，當(dāng)邏輯模塊收到監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)的控制命令后，能夠根據(jù)預(yù)設(shè)邏輯操作DI模塊從而實(shí)現(xiàn)跌落深度的改變或者完成跌落試驗(yàn)。對(duì)于跌落試驗(yàn)，當(dāng)邏輯模塊收到“手動(dòng)試驗(yàn)”命令時(shí)，邏輯模塊將立即進(jìn)行試驗(yàn)；當(dāng)邏輯模塊收到“自動(dòng)試驗(yàn)”命令時(shí)，邏輯模塊根據(jù)設(shè)定的條件自動(dòng)判斷，當(dāng)風(fēng)機(jī)功率大小機(jī)持續(xù)時(shí)間均滿(mǎn)足要求時(shí)將自動(dòng)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)之間，所述邏輯模塊通過(guò)IO模塊觸發(fā)錄波系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)錄波功能。當(dāng)?shù)湓囼?yàn)為空載試驗(yàn)時(shí)，所述邏輯模塊能夠根據(jù)CB4及復(fù)合開(kāi)關(guān)的分合時(shí)間延時(shí)，以實(shí)現(xiàn)跌落時(shí)間的正確性，及復(fù)合開(kāi)關(guān)組動(dòng)作的一致性。所述IO模塊用于開(kāi)關(guān)量的采集及動(dòng)作命令的發(fā)送。所述AD模塊用于模擬量的采集及有效值的計(jì)算。

所述保護(hù)系統(tǒng)用于對(duì)所述裝置及操作人員的保護(hù)，包括保護(hù)模塊、IO模塊、AD模塊；所述保護(hù)模塊通過(guò)以太網(wǎng)與所述監(jiān)控系統(tǒng)連接，所述保護(hù)模塊通過(guò)內(nèi)部高速總線與所述IO模塊和所述AD模塊連接。所述保護(hù)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)所述IO模塊及AD模塊采集的開(kāi)關(guān)量及模擬量，當(dāng)動(dòng)作值及動(dòng)作時(shí)間滿(mǎn)足后，通過(guò)所述IO模塊下發(fā)跳閘命令，并上報(bào)給監(jiān)控系統(tǒng)。保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)包括電量保護(hù)和非電量保護(hù)兩部分，其中電量保護(hù)包括過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)復(fù)合保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)等，非電量保護(hù)包括煙霧保護(hù)、設(shè)備超溫保護(hù)等。保護(hù)系統(tǒng)除提供對(duì)設(shè)備的保護(hù)外還提供人員保護(hù)，當(dāng)檢測(cè)到高壓室門(mén)打開(kāi)后，裝置系統(tǒng)自動(dòng)跳閘，并發(fā)出聲光報(bào)警。當(dāng)保護(hù)動(dòng)作后，所述保護(hù)模塊同樣通過(guò)所述IO模塊觸發(fā)錄波系統(tǒng)。

所述錄波系統(tǒng)用于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的收集，包括數(shù)據(jù)處理模塊、IO模塊、AD模塊、存儲(chǔ)模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)以太網(wǎng)與所述監(jiān)控系統(tǒng)連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)內(nèi)部高速總線與所述IO模塊及所述AD模塊連接。當(dāng)所述邏輯模塊接收到啟動(dòng)錄波的命令后，通過(guò)所述IO模塊采集開(kāi)關(guān)量，通過(guò)AD模塊采集模擬量，待一次錄波結(jié)束之后，所述邏輯模塊首先把錄波模塊存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊中然后上傳，以防止通信中斷而造成數(shù)據(jù)丟失。同時(shí)所述錄波系統(tǒng)提供多種形式的外部接口，可以方便接入被測(cè)設(shè)備參數(shù)。

為保護(hù)二次裝置免受過(guò)壓沖擊，所述多功能電壓跌落裝置設(shè)有相應(yīng)的過(guò)壓保護(hù)裝置。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)其保護(hù)范圍的限制,盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀本申請(qǐng)后依然可對(duì)申請(qǐng)的具體實(shí)施方式進(jìn)行種種變更、修改或者等同替換，但這些變更、修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。