一種光伏發(fā)電的低電壓穿越測試系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及新能源發(fā)電測試領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種光伏發(fā)電的低電壓穿越測試系 統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 經(jīng)過近年來的不斷發(fā)展，光伏發(fā)電已成為人類解決能源危機與環(huán)境問題的重要手 段。隨著越來越多的光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)，為保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，世界各國均制 訂出相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求所有大中型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)具備低電壓穿越能力，即在電網(wǎng)故障時保 持不脫網(wǎng)運行并在故障切除后迅速恢復(fù)正常。
[0003] 低電壓穿越測試是驗證光伏發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵性能的重要實驗，目前所有大中型光伏 發(fā)電系統(tǒng)必須經(jīng)過相關(guān)機構(gòu)對低電壓穿越功能進行測試認(rèn)證，光伏發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越測 試的基本原理是將被測系統(tǒng)與模擬電源相連接（其中模擬電源模擬電網(wǎng)運行），通過模擬 電源人為產(chǎn)生故障條件對光伏發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越性能進行測試。為模擬電網(wǎng)故障，目 前的測試方法主要包括；變壓器模擬、阻抗模擬W及變流器模擬=種方法，其中阻抗模擬法 是目前廣泛采用的低電壓穿越測試技術(shù)。W現(xiàn)場測試為例，現(xiàn)有的車載移動式測試系統(tǒng)將 一系列阻抗構(gòu)成的故障模擬裝置裝載在卡車上，現(xiàn)場測試時驅(qū)車前往光伏電站現(xiàn)場，然后 將阻抗式故障模擬器串聯(lián)在電網(wǎng)和光伏電站并網(wǎng)點之間，通過配置各相阻抗的大小模擬各 類不同嚴(yán)重程度的電網(wǎng)故障完成被測光伏發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越測試。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)存在測試設(shè)備成本高、運輸與安裝較復(fù)雜、測試過程可能威脅電網(wǎng)安全 等不足，因此實際工程中需要更為簡便、經(jīng)濟W及安全的光伏發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越測試技 術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種光伏發(fā)電的低 電壓穿越測試系統(tǒng)及方法。
[0006] 本發(fā)明的目的可W通過W下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0007] -種光伏發(fā)電的低電壓穿越測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括依次連接的電網(wǎng)、升壓站、電站 輸出匯總點開關(guān)和光伏電站輸出匯總點，W及分別與光伏電站輸出匯總點連接的模擬電網(wǎng) 和被測光伏發(fā)電裝置，所述的升壓站內(nèi)設(shè)有升壓站變壓器，所述的模擬電網(wǎng)包括一個或多 個并聯(lián)的電網(wǎng)模擬單元，所述的電網(wǎng)模擬單元和被測光伏發(fā)電裝置均包括光伏陣列和光伏 并網(wǎng)逆變器，所述的光伏電站輸出匯總點、光伏并網(wǎng)逆變器和光伏陣列依次連接。
[0008] 所述的光伏并網(wǎng)逆變器為隔離型光伏并網(wǎng)逆變器或非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器，當(dāng) 光伏并網(wǎng)逆變器為隔離型光伏并網(wǎng)逆變器時，所述的光伏并網(wǎng)逆變器包括依次連接的網(wǎng)側(cè) 變流器、LC濾波器、升壓變壓器和并網(wǎng)開關(guān)，當(dāng)光伏并網(wǎng)逆變器為非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器 時，所述的光伏并網(wǎng)逆變器包括依次連接的網(wǎng)側(cè)變流器、LC濾波器和并網(wǎng)開關(guān)，所述的并網(wǎng) 開關(guān)與光伏電站輸出匯總點連接，所述的網(wǎng)側(cè)變流器與光伏陣列連接。
[0009] 所述的電網(wǎng)模擬單元的光伏陣列和網(wǎng)側(cè)變流器之間的直流母線上并聯(lián)設(shè)有直流 母線電容和外置crowbar電路，所述的被測光伏發(fā)電裝置的光伏陣列和網(wǎng)側(cè)變流器之間的 直流母線上并聯(lián)設(shè)有直流母線電容，所述的外置crowbar電路包括相互連接的投切開關(guān)和 crowbar電阻，所述的投切開關(guān)和crowbar電阻分別與直流母線連接。
[0010] 一種光伏發(fā)電的低電壓穿越測試方法，包括W下步驟：
[0011] 1)測試準(zhǔn)備；
[0012] 2)啟動電網(wǎng)模擬單元；
[001引如啟動被測光伏發(fā)電裝置，包括W下步驟：
[0014] 31)啟動被測光伏發(fā)電裝置的光伏陣列并完成直流母線電容預(yù)充電；
[0015] 32)通過被測光伏發(fā)電裝置網(wǎng)側(cè)變流器控制直流母線電壓，實現(xiàn)最大功率點跟蹤 運行；
[0016] 33)投入各電網(wǎng)模擬單元的外置crowbar電路消耗被測光伏發(fā)電裝置輸出的有功 功率，將電網(wǎng)模擬單元的直流母線電壓控制在一定限值；
[0017] 4)進行低電壓穿越測試，包括W下步驟：
[0018] 41)電網(wǎng)模擬單元模擬電網(wǎng)故障運行產(chǎn)生故障電壓，電網(wǎng)故障包括S相對地故障、 單相對地故障和相間故障；
[0019] 42)被測光伏發(fā)電裝置進入低電壓穿越運行狀態(tài)；
[0020] 43)電網(wǎng)模擬單元恢復(fù)電網(wǎng)電壓正常運行；
[0021] 44)被測光伏發(fā)電裝置恢復(fù)正常運行；
[0022] 45)低電壓穿越測試結(jié)束；
[0023] 5)完成測試并安全停機。
[0024] 所述的步驟1)具體包括W下步驟：
[00巧]11)根據(jù)被測光伏發(fā)電裝置的容量和光伏電站的實際條件，確定電網(wǎng)模擬單元并 聯(lián)組數(shù)，所述的電網(wǎng)模擬單元并聯(lián)組數(shù)符合W下條件：
[002引 EPg…(n)>PTest-max(n= 1，2,…Ng)
[0027] 其中Ng為電網(wǎng)模擬單元并聯(lián)組數(shù)，Pt。,^。"為被測光伏發(fā)電裝置最大輸出功率， Pgww為第n臺電網(wǎng)模擬單元的額定功率；
[0028] 12)配置電網(wǎng)模擬單元外置crowbar電路的額定容量；
[0029] 電網(wǎng)模擬單元通過裝設(shè)外置crowbar電路W滿足測試過程中能量泄放的要求，第 n臺外置crowbar電路的額定容量滿足W下條件：
[0030] Ect("bar(n) >k(n)XETestjiax巧口id(n)
[0031] k(n) =Pg…(n)/EPg…(n)(n= 1，2,…Ng)
[003引Eg"d(n)=P巧id(n)XTte曰t
[003引ETest_max=PTest_maxXTtest;
[0034] 其中，Ea"b"w為第n臺電網(wǎng)模擬單元外置crowbar電路的額定容量，ETe日。為被 巧恍伏發(fā)電裝置最大輸出能量，EgwdW為第n臺電網(wǎng)模擬單元的輸出能量，Pgww為第n臺 電網(wǎng)模擬單元的額定功率，被測光伏發(fā)電裝置最大輸出功率，Tt。,,為測試過程總 時間，kw為第n臺電網(wǎng)模擬單元額定容量占模擬電網(wǎng)總?cè)萘康谋壤禂?shù)；
[00巧]13)確定被測光伏發(fā)電系統(tǒng)測試運行工作點，包括直流母線電壓、有功功率和無功 功率。
[0036] 所述的步驟2)具體包括W下步驟：
[0037] 21)啟動首臺電網(wǎng)模擬單元，其網(wǎng)側(cè)變流器按電網(wǎng)正常運行條件模擬產(chǎn)生電網(wǎng)電 壓，包括W下步驟：
[003引 211)啟動第一臺電網(wǎng)模擬單元的光伏陣列并將直流母線電容預(yù)充電；
[0039] 212)確定光伏電站并網(wǎng)點位置及網(wǎng)絡(luò)等效阻抗；
[0040] 213)根據(jù)光伏電站并網(wǎng)點位置和網(wǎng)絡(luò)等效阻抗確定補償阻抗，并控制第一臺電網(wǎng) 模擬單元網(wǎng)側(cè)變流器使電網(wǎng)電壓達到給定值，第一臺電網(wǎng)模擬單元網(wǎng)側(cè)變流器輸出電壓的 空間矢量為：
[00川Vgc(i) =V址(1)+Igc_meas(l)XZv山 [004引 Zy山一ZG_eq-狂了_耐山?Zp山）；
[004引其中；V山為第一臺電網(wǎng)模擬單元網(wǎng)側(cè)變流器輸出電壓的空間矢量，Vgref山為第 一臺電網(wǎng)模擬單元輸出電壓指令的空間矢量，為測量得到的第一臺電網(wǎng)模擬單元 網(wǎng)側(cè)變流器輸入電流的空間矢量，Zvw為第一臺電網(wǎng)模擬單元的補償阻抗，Z。。為光伏電站 網(wǎng)絡(luò)等效阻抗，Ztjvw為第一臺電網(wǎng)模擬單元升壓變壓器短路阻抗，對于非隔離型光伏并網(wǎng) 逆變器ZtMVW為零，ZUW為第一臺電網(wǎng)模擬單元LC濾波器中電感L的阻抗；
[0044] 22)依次啟動和并聯(lián)其余電網(wǎng)模擬單元。
[0045] 所述的步驟212)中的光伏電站并網(wǎng)點位置在實際系統(tǒng)中可分為兩種情況：
[0046] (1)對于有升壓站的光伏電站，光伏電站并網(wǎng)點是升壓站變壓器高壓側(cè)母線或節(jié) 點，此時光伏電站網(wǎng)絡(luò)等效阻抗2。。。=Zuv，其中Zthv是升壓站變壓器的短路阻抗；
[0047] (2)對于無升壓站的光伏電站，并網(wǎng)點是光伏電站的輸出匯總點，此時的光伏電站 網(wǎng)絡(luò)等效阻抗而。。=0,為防止等效阻抗過小引起電網(wǎng)模擬單元間出現(xiàn)環(huán)流振蕩，應(yīng)增加正 電阻阻巧使而eq=Rdamp，Rdamp為正電阻阻巧。
[0048] 所述的步驟22)具體包括W下步驟：
[0049] 221)啟動第n臺電網(wǎng)模擬單元光伏陣列并完成直流母線電容預(yù)充電；
[0050] 222)測量光伏電站輸出匯總點電壓相位作為待投入的第n臺電網(wǎng)模擬單元輸出 電壓指令VgufW的初始相位0。<。>，第n臺電網(wǎng)模擬單元輸出電壓指令的計算式為：
[005。Vgc (n)二V g_rrf (n)+1gc-meas (n) XZv(n)
[005引Zv(n) -ZG_eq-狂了_服(。)~1~2。(。)）；
[005引其中；為第n臺電網(wǎng)模擬單元網(wǎng)側(cè)變流器輸出電壓的空間矢量，Vgufw為第n臺電網(wǎng)模擬單元輸出電壓指令的空間矢量，Ig。為測量得到的第n臺電網(wǎng)模擬單元網(wǎng) 偵峻流器輸入電流的空間矢量，Zvw為第n臺電網(wǎng)模擬單元的補償阻抗，Z。。。為光伏電站網(wǎng) 絡(luò)等效阻抗，Ztjvw為第n臺電網(wǎng)模擬單元升壓變壓器短路阻抗，對于非隔離型光伏并網(wǎng)逆 變器ZtMVW為零，ZPW為第n臺電網(wǎng)模擬單元LC濾波器中電感L的阻抗；
[0054] 223)投