一種高低電壓連續(xù)過程故障穿越測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種新能源接入與控制領(lǐng)域的方法，具體講涉及一種高低電壓連續(xù)過 程故障穿越測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，風(fēng)電的裝機(jī)比例越來越高，大型風(fēng)電場的并網(wǎng)發(fā) 電也已成為風(fēng)電發(fā)展的主流。由于并網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組在其運(yùn)行時(shí)依賴接入點(diǎn)電網(wǎng)電壓保持機(jī) 組自身電壓、頻率及相位穩(wěn)定，電網(wǎng)電壓穩(wěn)定對風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行起到重要作用。當(dāng)電網(wǎng) 發(fā)生瞬時(shí)故障時(shí)，電壓瞬時(shí)降低，當(dāng)電網(wǎng)故障清除后，由于電網(wǎng)大量的無功補(bǔ)償裝置不能及 時(shí)退出，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓恢復(fù)后極易出現(xiàn)電壓升高的情況，即當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障后，風(fēng)電機(jī)組的 機(jī)端電網(wǎng)不但會(huì)出現(xiàn)低電壓，而且會(huì)接連出現(xiàn)高電壓。2012年以來的幾起嚴(yán)重風(fēng)電脫網(wǎng)事 故，充分表明了電網(wǎng)電壓故障對風(fēng)電場/風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的嚴(yán)重影響。例如，某風(fēng)電場電網(wǎng)發(fā) 生三相短時(shí)短路故障，不具備低電壓穿越能力的風(fēng)電機(jī)組全部脫網(wǎng)停機(jī)，部分具備低電壓 穿越能力的風(fēng)電機(jī)組成功"穿越"低電壓故障不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行，而在隨后的電網(wǎng)電壓恢復(fù)過 程中，系統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置未能及時(shí)調(diào)節(jié)或切除，造成局部電網(wǎng)無功過剩，電網(wǎng)發(fā)生了過電壓 短時(shí)故障，使得大量成功"穿越"低電壓故障的機(jī)組因電網(wǎng)短時(shí)高電壓故障而切除，因高電 壓故障導(dǎo)致脫網(wǎng)的機(jī)組甚至超過了低電壓故障期間脫網(wǎng)的機(jī)組數(shù)量。要想保證電網(wǎng)發(fā)生 瞬時(shí)故障時(shí)，風(fēng)電場/風(fēng)電機(jī)組仍然能夠不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行，就要求風(fēng)電機(jī)組在一次故障電 壓穿越期間同時(shí)具備低電壓穿越（Low Voltage Ride Through, LVRT)能力和高電壓穿越 (High Voltage Ride Through，HVRT)能力。對該項(xiàng)能力的檢測，需要專門的高低電壓穿越 測試方法。
[0003] 因此，需要提供一種同時(shí)具備低電壓穿越能力和高電壓穿越能力的測試方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高低電壓連續(xù)過程故障穿越測試方 法。
[0005] 實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的解決方案為：
[0006] -種高低電壓連續(xù)過程故障穿越測試方法，所述測試方法基于風(fēng)電機(jī)組高低電壓 穿越能力檢測系統(tǒng)，其改進(jìn)之處在于：所述方法包括以下步驟：
[0007] I、通過所述風(fēng)電機(jī)組高低電壓穿越能力檢測系統(tǒng)產(chǎn)生不間斷連續(xù)輸出的電網(wǎng)電 壓跌落和電壓升高；
[0008] II、在高低電壓故障穿越中獲取非電氣量數(shù)據(jù)和電氣量數(shù)據(jù)；
[0009] III、處理所述非電氣量數(shù)據(jù)和所述電氣量數(shù)據(jù)；
[0010] IV、分析所述非電氣量數(shù)據(jù)與電氣量數(shù)據(jù)。
[0011] 進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)包括限流電抗支路、短路電抗支路和容性無功注入支路；
[0012] 所述限流電抗支路包括并聯(lián)的感抗XI和旁路開關(guān)K1 ;所述短路電抗支路包括串 聯(lián)的感抗X2和開關(guān)K2 ;所述容性無功注入支路包括串聯(lián)的容抗X3和開關(guān)K3 ;所述感抗X2 和所述容抗X3接地；
[0013] 所述限流電抗支路兩側(cè)通過開關(guān)S1和開關(guān)S2分別連接電網(wǎng)和箱式變壓器，所述 開關(guān)S2與所述限流電抗支路之間接入開關(guān)K3和K2 ;所述箱式變壓器另一端連接風(fēng)電機(jī) 組；
[0014] 所述系統(tǒng)采用移動(dòng)式車載集裝箱結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)，所有組件集成安裝于標(biāo)準(zhǔn) 集裝箱。
[0015] 進(jìn)一步的，所述步驟I中包括，利用所述風(fēng)電機(jī)組高低電壓穿越能力檢測系統(tǒng)產(chǎn) 生不間斷連續(xù)輸出的電網(wǎng)電壓跌落，包括以下步驟：
[0016] 步驟1、調(diào)節(jié)所述感抗XI和所述感抗X2的投入比例以調(diào)節(jié)測試點(diǎn)電壓跌落深度， 所述電壓跌落深度調(diào)節(jié)范圍為0-100% Un ;
[0017] 步驟2、投入所述感抗XI和所述感抗X2,形成電網(wǎng)系統(tǒng)的可控短路故障；
[0018] 步驟3、通過調(diào)節(jié)所述短路開關(guān)K2的閉合持續(xù)時(shí)間調(diào)節(jié)電壓跌落持續(xù)時(shí)間。
[0019] 進(jìn)一步的，所述步驟I中包括，利用所述風(fēng)電機(jī)組高低電壓穿越能力檢測系統(tǒng)產(chǎn) 生不間斷連續(xù)輸出的電網(wǎng)電壓升高，包括以下步驟：
[0020] 步驟1、調(diào)節(jié)所述感抗XI和所述容抗X3的投入阻抗值以調(diào)節(jié)測試點(diǎn)電壓升高幅 度；
[0021] 步驟2、投入所述感抗XI和所述容抗X3,所述容抗X3產(chǎn)生容性電流流過所述感抗 XI，所述感抗XI兩端產(chǎn)生電壓差使測試點(diǎn)電壓得到抬升；
[0022] 步驟3、通過調(diào)節(jié)所述開關(guān)K3的閉合持續(xù)時(shí)間調(diào)節(jié)電壓升高持續(xù)時(shí)間。
[0023] 進(jìn)一步的，所述電氣量數(shù)據(jù)包括所述電網(wǎng)與所述測試系統(tǒng)間一點(diǎn)的三相電流與三 相電壓、所述箱式變壓器與所述測試系統(tǒng)間一點(diǎn)的三相電壓和三相電流、所述短路電抗支 路中感抗X2的三相電流、所述容性無功注入支路中容抗X3的三相電流、所述箱式變壓器低 壓側(cè)的三相電壓和三相電流、所述風(fēng)電機(jī)組中變流器直流母線的直流母線電壓；
[0024] 所述非電氣量數(shù)據(jù)包括風(fēng)速Vwind、轉(zhuǎn)速和槳距角0 ;
[0025] 進(jìn)一步的，所述步驟III中，所述非電氣量數(shù)據(jù)的處理方法包括以下步驟：
[0026] 步驟1、采用數(shù)字低通濾波器對所述非電氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行5KHz低通濾波，消除數(shù)據(jù) 高頻噪聲；
[0027] 步驟2、對濾波后數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑處理。
[0028] 進(jìn)一步的，所述步驟III中，所述電氣量數(shù)據(jù)的處理方法包括以下步驟：
[0029] 步驟1、采用數(shù)字低通濾波器對所述電氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行5KHz低通濾波，消除數(shù)據(jù)高 頻噪聲；
[0030] 步驟2、在所述電氣量數(shù)據(jù)中提取震蕩頻率為50Hz周期的正弦基波數(shù)據(jù)；
[0031] 步驟3、利用對稱分量法對所述正弦基波數(shù)據(jù)進(jìn)行序分量分解，獲得正序分量；
[0032] 步驟4、對所述正弦周期基波的正序分量進(jìn)行快速傅里葉變換，得到電氣量數(shù)據(jù)的 基波正序有效值曲線。
[0033] 進(jìn)一步的，所述步驟IV包括以下步驟：
[0034] S401、根據(jù)所述電網(wǎng)側(cè)與高低電壓穿越能力檢測系統(tǒng)之間一點(diǎn)的三相電流與三相 電壓，計(jì)算電網(wǎng)側(cè)三相線電壓有效值曲線、流經(jīng)電網(wǎng)側(cè)的有功電流與無功電流曲線、流經(jīng)電 網(wǎng)側(cè)的有功功率與無功功率曲線；
[0035] S402、根據(jù)所述箱式變壓器與所述系統(tǒng)中間一點(diǎn)的三相電壓和三相電流，計(jì)算該 測試點(diǎn)三相線電壓有效值曲線、流經(jīng)測試點(diǎn)的有功電流與無功電流曲線、流經(jīng)測試點(diǎn)的有 功功率與無功功率曲線；
[0036] S403、根據(jù)所述箱式變壓器與所述風(fēng)機(jī)間一點(diǎn)的三相電壓和三相電流，計(jì)算箱式 變壓器低壓側(cè)三相線電壓有效值曲線、流經(jīng)所述箱式變壓器低壓側(cè)的有功電流與無功電流 曲線、流經(jīng)所述箱式變壓器低壓側(cè)的有功功率與無功功率曲線；
[0037] S404、根據(jù)所述短路電抗支路中感抗X2處的三相相電流和所述箱式變壓器與所 述系統(tǒng)中間一點(diǎn)的三相電壓，計(jì)算流經(jīng)短路電抗支路X2的有功電流與無功電流曲線、流經(jīng) 短路電抗支路的有功功率與無功功率曲線；
[0038] S405、根據(jù)所述無功注入電容支路中容抗X3的三相電流和所述箱式變壓器與所 述測試系統(tǒng)中間一點(diǎn)的三相電壓，計(jì)算流經(jīng)電容支路的有功電流與無功電流、流經(jīng)短路電 抗支路的有功功率與無功功率；
[0039] S406、分析所述風(fēng)電機(jī)組的低電壓故障穿越能力和高電壓故障穿越能力。
[0040] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0041] 1、本發(fā)明提供的方法能夠不間斷真實(shí)模擬電網(wǎng)故障中電壓跌落及升高特性，確保 產(chǎn)生低電壓與高電壓時(shí)，其電壓相角及電能質(zhì)量的變化與真實(shí)的電網(wǎng)故障特性一致，能夠 在一次試驗(yàn)過程中實(shí)現(xiàn)對風(fēng)電機(jī)組開展連貫的低電壓與高電壓穿越能力檢測。
[0042] 2、本發(fā)明提供的方法利用基于阻抗短路降壓與容性無功注入升壓原理結(jié)合的測 試裝置，實(shí)現(xiàn)低電壓穿越與高電壓穿越的不間斷測試；利用該測試方法能夠在一次試驗(yàn)中 連續(xù)完成低電壓穿越與高電壓穿越測試，測試功能完整，測試效率極高。
[0043] 3、本發(fā)明提供的方法基于阻抗短路降壓原理與容性無功注入升壓原理，能夠最為 真實(shí)地模擬電網(wǎng)故障中先后出現(xiàn)的電壓跌落及升高特性，測試系統(tǒng)產(chǎn)生低電壓與高電壓 時(shí)，其電壓幅值、相角及電能質(zhì)量的變化與真實(shí)的電網(wǎng)故障特性一致，保證了測試結(jié)果的準(zhǔn) 確性。
[0044] 4、本發(fā)明提供的方法所基于的系統(tǒng)采用移動(dòng)式車載集裝箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其全部組成 模塊均集成安裝于標(biāo)準(zhǔn)集裝箱內(nèi)，不受氣候及地理環(huán)境影響，能夠在任何風(fēng)電場開展全天 候現(xiàn)場測試，具備極高的環(huán)境適應(yīng)性。
【附圖說明】
[0045] 圖1