一種并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置，所述裝置包括分壓調節模塊、斷路器C1、斷路器C2、斷路器C4和短路投切開關；變壓器兩端分別同電網連接和通過所述斷路器C1同所述分壓調節模塊連接；所述變壓器的中性點、所述短路投切開關、所述斷路器C4和所述分壓調節模塊依次連接；所述分壓調節模塊通過所述斷路器C2與光伏逆變器相連。本實用新型的裝置巧妙使用該開關，能夠減少電抗器的數量；跌落幅值切換時被測逆變器無需停機，減少了檢測時間，提高了效率。
【專利說明】一種并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種光伏發電領域的檢測裝置，具體講涉及一種并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置。
【背景技術】
[0002]隨著光伏發電在電力能源中所占比例越來越大，光伏發電系統對電網的影響已經不能忽略。尤其在我國西部甘肅、青海一帶，光伏發電系統采用大規模集中接入的方式并入電網。當電網發生故障造成并網點電壓跌落時，一旦光伏發電站大范圍的脫網，可能造成電網電壓與頻率的崩潰，嚴重影響電網的安全穩定運行，因此大型光伏電站必須具有低電壓穿越能力。
[0003]2012年，我國頒布的國家標準GB/T19964-2012《光伏發電站接入電力系統技術規定》中有明確規定:當光伏發電站并網點電壓跌至圖1的曲線I以下時，光伏發電站可以從電網切出；光伏發電站并網點電壓在曲線I以上時，光伏發電站應保證不脫網連續運行。
[0004]與風力發電裝置不同的是，光伏系統低電壓穿越的功能完全由光伏逆變器實現。因此需要相關的檢測設備對逆變器低電壓穿越的能力進行檢測。檢測裝置一般采用無源電抗器接地短路或相間短路來模擬電網故障，如圖2低電壓穿越檢測裝置示意圖所示。
[0005]圖中電抗器XpX2均為空心電抗器，電抗器X1為限流電抗器，是用來限制裝置短路時對上級電網的影響往往會并聯有旁路開關。X2為短路電抗器。檢測光伏逆變器時，首先斷開S1，投入限流電抗器；然后閉合S2，投入短路電抗器，模擬電網故障時的電壓跌落。
電壓跌落的百分比滿足下列公式夕=Z| + g 式中Zp Z2分別為電抗器Xp X2的阻抗
— ,`
值，Zk為電網的等效阻抗。
[0006]傳統的風電變流器或者光伏逆變器低電壓穿越檢測裝置，均采用多個不同感值的電抗器通過串并聯組合方式形成不同參數Xp X2，從而模擬不同深度的電壓跌落，檢測裝置存在以下缺點:
[0007](I)按照國內外相關光伏與風電并網標準的規定，低電壓穿越檢測裝置跌落點應至少為5個點，跌落點應盡可能多且分布均勻。但由于檢測裝置無法配置很多電抗器，或者受到電抗器抽頭數量限制，檢測裝置無法實現多跌落幅值。
[0008](2)當需要切換電壓跌落幅值時，必須切換電抗器連接方式或者切換電抗器不同抽頭，一般米用手動和自動兩種方式:
[0009]采用手動的方式改變主回路的電抗器參數，步驟繁瑣，耗時長，具有一定安全隱患，不利于快速實現多種幅值和形態的電壓跌落，但相對成本較低，占地面積小。
[0010]采用自動的方式改變主回路電抗器參數，一般采用晶閘管或者斷路器投切的方式來實現電抗器抽頭的切換，裝置成本很高，占地面積大。
【發明內容】
[0011]為克服上述現有技術的不足，本實用新型提供一種并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置，該裝置的核心為使用輸電變壓器抽頭切換用使用的無載分壓調節開關(包括有載分壓調節開關和無載調壓開關)。巧妙使用該開關，不僅能夠減少電抗器的數量；跌落幅值切換時被測逆變器無需停機，減少了檢測時間，提高了效率。與此同時，無載分壓調節開關(包括有載分壓調節開關和無載分壓調節開關)的成本比高壓斷路器和晶閘管投切開關的成本低很多，占地面積也小，在一定程度上減少了整個裝置的整體成本和占地面積，推動了光伏產業的健康發展。
[0012]實現上述目的所采用的解決方案為:
[0013]一種并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置，其改進之處在于:所述裝置包括分壓調節模塊、斷路器Cl、斷路器C2、斷路器C4和短路投切開關；
[0014]變壓器兩端分別同電網連接和通過所述斷路器Cl同所述分壓調節模塊連接；所述變壓器的中性點、所述短路投切開關、所述斷路器C4和所述分壓調節模塊依次連接；所述分壓調節模塊通過所述斷路器C2與光伏逆變器相連。
[0015]進一步的，所述分壓調節模塊包括依次串聯的變壓器分壓調節開關WL2、N個電抗器L (N≥3)和變壓器分壓調節開關WL3 ;所述電抗器為多抽頭的電抗器，所述變壓器分壓調節開關WL2和WL3分別控制相連的所述電抗器L ；
[0016]變壓器分壓調節開關WL4的檔位端連接到所述變壓器分壓調節開關WL3的零檔位端和電抗器兩兩之間，所述變壓器分壓調節開關WL4的零檔位端通過斷路器C2和斷路器C3分別與連接所述光伏逆變器和變壓器分壓調節開關WLl的零檔位端連接；
[0017]所述斷路器C4和所述斷路器Cl分別與變壓器分壓調節開關WLl和變壓器分壓調節開關WL5的零檔位端連接；
[0018]所述變壓器分壓 調節開關WLl和所述變壓器分壓調節開關WL5的一檔位和二檔位交叉連接；所述變壓器分壓調節開關WL2和變壓器分壓調節開關WL3的零檔位端分別與所述變壓器分壓調節開關WLl的一檔位端和二檔位端連接。
[0019]進一步的，所述變壓器分壓調節開關WLl和WL5的零檔位分別連接所述斷路器Cl和所述斷路器C4，所述變壓器分壓調節開關WLl和WL5的一檔位和二檔位交叉連接。
[0020]進一步的，所述變壓器分壓調節開關WLl和所述變壓器分壓調節開關WL5為兩檔位的調節開關，所述變壓器分壓調節開關WLl和所述變壓器分壓調節開關WL5為同時投切相同檔位的開關；
[0021]所述變壓器分壓調節開關WL2和WL3的檔位數與電抗器的抽頭數對應；
[0022]所述變壓器分壓調節開關WL4的檔位數與電抗器個數相等；
[0023]所述短路投切開關為十檔位的變壓器分壓調節開關。
[0024]進一步的，所述斷路器Cl、所述斷路器C2和所述斷路器C4均為交流斷路器；所述斷路器C4為短路斷路器。
[0025]進一步的，所述斷路器C3為交流斷路器；所述斷路器C3為旁路斷路器。
[0026]進一步的，所述電抗器兩兩之間節點電壓和所述變壓器分壓調節開關WL4的零檔位端的節點電壓接入光伏逆變器，實現不同電壓幅值的線路短路故障模擬。
[0027]進一步的，所述變壓器分壓調節開關WL2和所述變壓器分壓調節開關WL3用于切換投入電路的電抗器抽頭；[0028]所述電抗器抽頭越多，需要的變壓器分壓調節開關的檔位就越多，跌落點就越多，電壓范圍內的分布越均勻。
[0029]進一步的，所述變壓器分壓調節開關包括有載分壓調壓開關和無載分壓調節開關。
[0030]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0031](I)本實用新型的裝置構造簡單，傳統的無源電抗器檢測裝置需要單獨配置限流電抗器和短路電抗器，每類電抗器都需配置多個電抗器進行排列組合。本實用新型的裝置每一個電抗器都可以作為限流電抗器和短路電抗器使用，減少了電抗器的數量，因此減少了裝置的成本、體積和維護量。
[0032](2)本實用新型的裝置操作方便，傳統的無源電抗器形式的檢測裝置中更換阻抗步驟繁瑣，不利于快速實現多種形態和幅值的電壓跌落。本實用新型裝置的可以利用無載分壓調節開關的檔位切換快速實現多種幅值的跌落，減少了檢測的時間和工作量
[0033](3)本實用新型的裝置成本低廉，傳統的無源電抗器檢測裝置使用晶閘管串聯閥或高壓斷路器實現跌落幅值和跌落類型的切換。斷路器和電力電子開關的成本較高。本實用新型裝置采用無載分壓調節開關檔位切換的方式實現，成本只有前者的10%，大大減少了檢測裝置的生產成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1為國標低電壓穿越能力要求示意圖；
[0035]圖2為低電壓穿越檢測裝置示意圖；
[0036]圖3為電抗器個數為3的并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置連接圖；
[0037]圖4為無載分壓調節開關WLl的一檔位時的拓撲結構圖；
[0038]圖5為無載分壓調節開關WLl的二檔位時的拓撲結構圖；
[0039]圖6為并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置示意圖；
[0040]圖7為無載分壓調節開關WL6結構圖。
【具體實施方式】
[0041]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做進一步的詳細說明。
[0042]如圖6所示，圖6為并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置示意圖；本實用新型的低電壓穿越檢測裝置包括短路投切開關、斷路器Cl、斷路器C2、斷路器C4和分壓調節模塊。分壓調節模塊包括斷路器C3、無載分壓調節開關WL1、無載分壓調節開關WL2、無載分壓調節開關WL3、無載分壓調節開關WL4、無載分壓調節開關WL5和N個電抗器L (N大于等于3)。
[0043]變壓器一端連接電網，另一端通過斷路器Cl連接分壓調節模塊，該變壓器的中性點、短路投切開關、斷路器C4和分壓調節模塊依次連接；分壓調節模塊通過斷路器C2與光伏逆變器相連。變壓器中性點與短路投切開關WL6的零檔位端相連，斷路器C4 一端與短路投切開關WL6的任一檔位連接，斷路器C4另一端與無載分壓調節開關WL5零檔位端相連。
[0044]分壓調節模塊的無載分壓調節開關WL2、N個電抗器L (N > 3)和無載分壓調節開關WL3依次串聯；N個電抗器L均為多抽頭的電抗器，無載分壓調節開關WL2和WL3控制相連的電抗器L ;無載分壓調節開關WL4的檔位端分別連接到無載分壓調節開關WL3的零檔位端和電抗器兩兩之間，無載分壓調節開關WL4的零檔位端通過斷路器C2和斷路器C3分別連接光伏逆變器和無載分壓調節開關WLl的零檔位端；斷路器C4和斷路器Cl分別與無載分壓調節開關WLl和無載分壓調節開關WL5的零檔位端相連；無載分壓調節開關WLl和無載分壓調節開關WL5的一檔位和二檔位交叉連接；無載分壓調節開關WL2和無載分壓調節開關WL3的零檔位端分別連接所述無載分壓調節開關WLl的一檔位端和二檔位端。
[0045]斷路器Cl、C2、C3和C4均為交流斷路器，斷路器C3為旁路斷路器，斷路器C4為短路斷路器。每個電抗器均有3個，分別用于控制三相電，相與相之間的電抗器參數是等值的。無載分壓調節開關WLl和無載分壓調節開關WL5為兩檔位的調節開關，無載分壓調節開關WLl和無載分壓調節開關WL5為同軸的開關，將兩個無載分壓調節開關合成在一起，同時投切相同檔位，即兩個同時都投入I檔或者兩個都投入2檔。
[0046]無載分壓調節開關WL2和WL3的檔位數與電抗器的抽頭數對應；無載分壓調節開關WL4的檔位數與電抗器個數相等；短路投切開關WL6為十檔位的無載分壓調節開關。
[0047]如圖3所示，圖3為并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置連接圖；該裝置的電抗器個數為3，該裝置包括斷路器Cl、C2、C4、短路投切開關WL6和分壓調節模塊，分壓調節模塊包括無載分壓調節開關(WL1、WL2、WL3、WL4和WL5)、電抗器(L1、L2、L3)和斷路器C3。
[0048]變壓器一端通過斷路器Cl連接無載分壓調節開關WLl的零檔位端，另一端接入電網；變壓器的中性點、短路投切開關WL6、斷路器C4和無載分壓調節開關WL5依次連接；無載分壓調節開關WL4的零檔位端通過斷路器C2連接光伏逆變器。
[0049]無載分壓調節開關WLl和WL5均為兩檔位的調節開關，其一檔位和二檔位交叉連接，無載分壓調節開關WL2和WL3分別連接無載分壓調節開關WLl的二檔位端和一檔位端。
[0050]電抗器L1、L2、L3均為四抽頭的電抗器，無載分壓調節開關WL2和WL3為四檔位的調節開關，無載分壓調節開關WL2、WL3分別控制電抗器L1、L2。
[0051]無載分壓調節開關WL4為三檔位的調節開關，無載分壓調節開關WL4的檔位端分別連接到電抗器LI與L2之間、電抗器L2與L3之間、無載分壓調節開關WL3的零檔位，無載分壓調節開關WL4的零檔位通過斷路器C2和斷路器C3分別連接光伏逆變器和無載分壓調節開關WLl的零檔位端。
[0052]斷路器C1、C2、C3和C4均為交流斷路器，斷路器C3為旁路斷路器，斷路器C4為短路斷路器。
[0053]無載分壓調節開關是在不切斷負載電流的情況下，完成變壓器分接頭的切換工作，即在變壓器帶負荷運行的前提下改變了變壓器的變比，從而改變了變壓器的輸出電壓。無載分壓調節開關一般采用油中切換或空氣切換的方式，采用電阻過渡結構。開關采用旋轉電機完成投切和操作一體化的直接調壓方式，結構簡單，安裝維修方便。
[0054]無載分壓調節開關的特點是切換時變壓器無需停止運行，本實用新型利用該開關的特點切換變壓器的抽頭和主回路的拓撲結構，實現低電壓穿越檢測裝置切換跌落幅值時，被測光伏逆變器無需停止運行，減少了檢測時間，提高了檢測效率。
[0055]如圖4、5所示，分別為無載分壓調節開關WLl的一檔位、二檔位時的拓撲結構圖所示，當斷路器C4處于閉合狀態時，當無載分壓調節開關WLl處于I檔位時，電壓值nl>n2>n3，其中，nl為電抗器LI和L2之間的節點電壓值，n2為電抗器L2和L3之間的節點電抗值，n3為無載分壓調節開關WL3零檔位的節點電壓值。
[0056]當無載分壓調節開關WLl處于2檔位時，電壓值nl’ <n2’ <n3’，其中，nl’為電抗器LI和L2之間的節點電壓值，n2’為電抗器L2和L3之間的節點電抗值，n3’為無載分壓調節開關WL3零檔位的節點電壓值。
[0057]只要選擇合適的電抗器參數，就可以滿足電壓值nl>n2>n3>n3’>nl’>n2’。無載分壓調節開關WL4的作用為將上述節點的電壓值接入光伏逆變器，實現不同電壓幅值的線路短路故障模擬。
[0058]無載分壓調節開關WL2、WL3為四檔位的調節開關，用來切換投入電路的電抗器抽頭。電抗器抽頭越多，所需要的有載調壓開關的檔位就越多，跌落點就越多，更容易實現在電壓范圍內均勻的分布。
[0059]無載分壓調節開關WL6作為短路投切開關用來切換檢測裝置的接地方式，一般電網的故障方式共10種，如圖7所示，圖7為無載分壓調節開關WL6結構圖。
[0060]如下表1線路故障類型表所示，可選擇10檔位的無載分壓調節開關來實現。
[0061]表1線路故障類型表
【權利要求】
1.一種并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置，其特征在于:所述裝置包括分壓調節模塊、斷路器Cl、斷路器C2、斷路器C4和短路投切開關； 變壓器兩端分別同電網連接和通過所述斷路器Cl同所述分壓調節模塊連接；所述變壓器的中性點、所述短路投切開關、所述斷路器C4和所述分壓調節模塊依次連接；所述分壓調節模塊通過所述斷路器C2與光伏逆變器相連。
2.如權利要求1所述的一種并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置，其特征在于:所述分壓調節模塊包括依次串聯的無載分壓調節開關WL2、N個電抗器L和無載分壓調節開關WL3, N ^ 3 ;所述電抗器為多抽頭的電抗器，所述無載分壓調節開關WL2和WL3分別控制相連的所述電抗器L ; 無載分壓調節開關WL4的檔位端連接到所述無載分壓調節開關WL3的零檔位端和電抗器兩兩之間，所述無載分壓調節開關WL4的零檔位端通過斷路器C2和斷路器C3分別與連接所述光伏逆變器和無載分壓調節開關WLl的零檔位端連接； 所述斷路器C4和所述斷路器Cl分別與無載分壓調節開關WLl和無載分壓調節開關WL5的零檔位端連接； 所述無載分壓調節開關WLl和所述無載分壓調節開關WL5的一檔位和二檔位交叉連接；所述無載分壓調節開關WL2和無載分壓調節開關WL3的零檔位端分別與所述無載分壓調節開關WLl的一檔位端和二檔位端連接。
3.如權利要求2所述的一種并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置，其特征在于:所述無載分壓調節開關WLl和WL5的零檔位分別連接所述斷路器Cl和所述斷路器C4，所述無載分壓調節開關WLl和WL5的一檔位和二檔位交叉連接。
4.如權利要求2所述的一種并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置，其特征在于:所述無載分壓調節開關WLl和所述無載`分壓調節開關WL5為兩檔位的調節開關，所述無載分壓調節開關WLl和所述無載分壓調節開關WL5為同時投切相同檔位的開關； 所述無載分壓調節開關WL2和WL3的檔位數與電抗器的抽頭數對應； 所述無載分壓調節開關WL4的檔位數與電抗器個數相等； 所述短路投切開關為十檔位的無載分壓調節開關。
5.如權利要求1所述的一種并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置，其特征在于:所述斷路器Cl、所述斷路器C2和所述斷路器C4均為交流斷路器；所述斷路器C4為短路斷路器。
6.如權利要求2所述的一種并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置，其特征在于:所述斷路器C3為交流斷路器；所述斷路器C3為旁路斷路器。
7.如權利要求2所述的一種并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置，其特征在于:所述電抗器兩兩之間節點電壓和所述無載分壓調節開關WL4的零檔位端的節點電壓接入光伏逆變器，實現不同電壓幅值的線路短路故障模擬。
8.如權利要求2所述的一種并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置，其特征在于:所述無載分壓調節開關WL2和所述無載分壓調節開關WL3用于切換投入電路的電抗器抽頭； 所述電抗器抽頭越多，需要的無載分壓調節開關的檔位就越多，跌落點就越多，電壓范圍內的分布越均勻。
9.如權利要求2、3、4、6或7的任一所述的一種并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置，其特征在于:所述無載分壓 調節開關包括有載分壓調壓開關和無載分壓調節開關。
【文檔編號】G01R31/00GK203587718SQ201320676811
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月30日 優先權日:2013年10月30日
【發明者】李臻, 韓華玲, 秦筱迪, 陳志磊, 張軍軍 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
