一種風電機組孤島測試方法
【專利摘要】本發明提供一種風電機組孤島測試方法，包括以下步驟：確定測試條件；選擇測量點；選取測試項目，并對風電機組進行孤島測試。本發明提供的一種風電機組孤島測試方法，對風電機組進行孤島運行能力、防孤島能力進行測試。通過該測試方法，采集整個測試過程的運行數據進行分析，可全面的體現風電機組的孤島能力。
【專利說明】—種風電機組孤島測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種測試方法，具體將涉及一種風電機組孤島測試方法。
【背景技術】
[0002]風力發電作為可再生能源開發中技術最成熟的、最具有規模開發和商業化發展前景的發電方式之一，由于其在減輕環境污染、調整能源結構、解決偏遠地區居民用電問題等方面的突出作用，越來越受到世界各國的重視并得到了廣泛的開發和應用。近年來我國風力發電發展勢頭迅猛，風電裝機每年翻番，大規模并網風電機組的運行對電網及用戶的影響也日趨重要。
[0003]所謂孤島現象是指當電網由于電氣故障或自然因素等原因中斷供電時，發電系統仍然向周圍的負載供電，從而形成一個電力公司無法控制的自給供電孤島。一旦進入孤島狀態時發電系統提供的有功和無功功率與負載需求不匹配，負載兩端電壓和頻率值就有可能超過變流器的過欠壓、過欠頻保護范圍，此時系統將強迫變流器與電網和負載脫離，同時變流器停止工作。但是在源-負載功率平衡的情況下，電壓和頻率變化很小，變流器的過欠壓、過欠頻保護將失效，導致系統進入孤島運行。發電系統處于孤島運行狀態時會產生嚴重的后果，如孤島中的電壓和頻率無法控制，可能會對用戶的設備造成損壞；孤島中的線路仍然帶電，可能會危及檢修人員的人身安全等。但是在微電網中，為了確保分布式發電系統中重要負荷的不間斷供電，還需利用孤島效應。因此，風電機組不但需要具備防孤島能力，還需具備孤島運行的能力。
[0004]因此，為保障大規模風電接入后的電力系統安全穩定運行，保障負載端用戶的供電質量及用電設備的安全，亟需開展風電機組孤島測試，但目前在風電領域，還沒有開展風電機組孤島測試的案例，也沒有相應的測試方法提出。
【發明內容】
[0005]為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種風電機組孤島測試方法，對風電機組進行孤島運行能力、防孤島能力進行測試。通過該測試方法，采集整個測試過程的運行數據進行分析，可全面的體現風電機組的孤島能力。
[0006]為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案:
[0007]本發明提供一種風電機組孤島測試方法，所述方法包括以下步驟:
[0008]步驟1:確定測試條件；
[0009]步驟2:選擇測量點；
[0010]步驟3:選取測試項目，并對風電機組進行孤島測試。
[0011]所述步驟I中，測試條件需要同時滿足以下三個條件:
[0012]I)風電機組已并網運行I?3個月；
[0013]2)風電機組在脫網情況下，能夠連接就地可變負載或孤島發生裝置；
[0014]3)孤島測試選擇在風電機組變壓器高壓側進行。[0015]所述步驟2中的測量點反應風電機組在整個孤島測試期間的特性，測試點包括風電機組高壓側三相電流I?v、風電機組高壓側三相電壓U?v—w、電網側三相電壓U?v—e、風電機組低壓側三相電流I『風電機組低壓側三相電壓Uw、孤島發生裝置并網點三相電流Ie、孤島發生裝置內部負載投入開關測三相電流Ip風速Vwind、風電機組中發電機轉速Ves和風電機組并網開關信號Switch。
[0016]所述步驟3中，根據風電機組不同的運行模式及輸出有功功率的情況下，對風電機組進行孤島功能開啟測試和孤島功能關閉測試。
[0017]風電機組的運行模式包括零無功模式、最大感性無功模式和最大容性無功模式；在以上三種運行模式下，風電機組輸出的有功功率均為50%額定輸出功率和10%額定輸出功率。
[0018]所述步驟3具體包括以下步驟:
[0019]步驟3-1:將孤島發生裝置連接于風電機組出口變壓器和風電場升壓變壓器之間；
[0020]步驟3-2:進行負載匹配；
[0021 ] 步驟3-3:進行孤島運行測試；
[0022]步驟3-4:進行防孤島功能測試。
[0023]所述步驟3-1中，孤島發生裝置包括智能負載、可調節變壓器、并網開關CB1、負載開關CB2、就地監控平臺和遠程監控系統；風電機組出口變壓器高壓側通過并網開關CBl連接電網，并依次通過負載開關CB2和可調式變壓器連接智能負載，所述就地監控平臺對孤島測試裝置進行就地監控，并將采集到的數據可實時傳入遠程監控系統。
[0024]所述步驟3-2中的負載匹配為負載消耗的有功功率及無功功率與風電機組輸出的有功功率及無功功率之間的匹配，此時風電機組為任意狀態，具體包括以下步驟:
[0025]步驟3-2-1:先使并網開關CBl處于閉合狀態，負載開關GB2處于斷開狀態；再通過限功率調節風電機組輸出有功功率，使風電機組輸出的有功功率P等于測試需要的功率，同時測量風電機組輸出的無功功率Q ;最后估算負載消耗風電機組輸出有功功率P和無功功率Q的值，根據估算值預調節孤島發生裝置內的負載；
[0026]步驟3-2-2:并網開關CBl處于閉合狀態下，閉合負載開關CB2，此時有Ie < Iy手動調節調節孤島發生裝置內的負載，直至其消耗的有功功率等于P，無功功率等于Q，并且流過并網開關CBl的Ie小于額定電流的1%。
[0027]所述步驟3-3中，孤島運行測試包括電能質量測試和負載不匹配測試；
[0028]I)電能質量測試；
[0029]1-1)負載匹配后，負載開關CB2處于閉合狀態下，斷開并網開關CBl ；
[0030]1-2)記錄并網開關CBl斷開后風電機組的運行狀態，若風電機組連續運行，則記錄并網開關CBl斷開后連續運行IOmin的數據；若風電機組停機，則風電機組不具備孤島運行功能；
[0031]2)負載不匹配測試；
[0032]2-1)負載開關CB2處于閉合狀態下，斷開CB1，使風電機組處于孤島運行狀態；
[0033]2-2)在風電機組的三種運行模式下，逐漸調整負載值，使得負載消耗的有功功率按照I %額定功率遞增或遞減，無功功率保持不變，每次遞增后持續運行Imin后，記錄風電機組輸出電流下降并維持在額定電流的1%以下的時間，及對應的有功功率；
[0034]2-3)風電機組運行在最大容性無功模式或最大感性無功模式下時，逐漸調整負載值，使得負載消耗的無功功率按照I %額定功率遞增或遞減，有功功率保持不變，每次遞增后持續運行Imin后，記錄風電機組輸出電流下降并維持在額定電流的1%以下的時間，及對應的有功功率和無功功率；
[0035]2-4)有功、無功功率共同變化，負載消耗的有功功率和無功功率根據負載匹配的結果，分別按照有功功率和無功功率的±5%和± 10%的偏差組合設定,其中符號表不功率的方向，正號表示功率從逆變器到電網。
[0036]所述步驟3-4中，風電機組防孤島功能開啟情況下，對風電機組的防孤島功能進行測試；防孤島功能測試包括負載匹配測試和負載不匹配測試；
[0037]I)負載匹配測試；
[0038]1-1)先進行負載匹配，使得負載消耗的有功功率及無功功率與風電機組輸出的有功功率及無功功率之間匹配，此時風電機組孤島功能關閉；
[0039]1-2)之后在負載開關處于閉合狀態下，斷開并網開關CBl ；
[0040]1-3)記錄并網開關CBl斷開至風電機組輸出電流下降并維持在額定電流的1%以下的時間；
[0041]2)負載不匹配測試；
[0042]2-1)先進行負載匹配，使得負載消耗的有功功率及無功功率與風電機組輸出的有功功率及無功功率之間匹配，此時風電機組孤島功能關閉；
[0043]2-2)逐漸調整負載值,使得負載消耗的有功功率可按照I %額定功率遞增或遞減，無功功率保持不變，斷開并網開關CB1，記錄并網開關CBl斷開至風電機組輸出電流下降并維持在額定電流的1%以下的時間；
[0044]2-3)逐漸調整負載值，使得負載消耗的無功功率可按照I %額定功率遞增或遞減，有功功率保持不變，斷開并網開關CB1，記錄并網開關CBl斷開至風電機組輸出電流下降并維持在額定電流的1%以下的時間；
[0045]2-4)記錄風電機組輸出電流下降并維持在額定電流的1%以下的時間。
[0046]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:
[0047](I)測試項目全面:風電機組孤島測試方法，包含對風電機組孤島運行能力及防孤島能力的測試，在風電機組運行在不同狀態下的各參數指標進行全面檢測，可如實反映風電機組在實現孤島運行及防孤島能力。
[0048](2)實現現場檢測，測試點更接近并網點:整個測試過程均在實際并網運行的風電機組進行，測試點在風電機組箱變高壓側，更加接近風電場并網點或就地負荷，更加真實的反映風電機組孤島能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0049]圖1是本發明實施例中風電機組孤島測試方法原理圖；
[0050]圖2是本發明實施例中風電機組孤島測試采集點示意圖；
[0051]圖3是本發明實施例中并網開關CBl閉合、負載開關CB2斷開情況下功率流向示意圖；[0052]圖4是本發明實施例中并網開關CBl閉合、負載開關CB2閉合情況下功率流向示意圖；
[0053]圖5是本發明實施例中并網開關CBl斷開、負載開關CB2閉合情況下功率流向示意圖；
[0054]圖6是本發明實施例中負載匹配后并網開關CBl斷開，箱變高壓側網側電壓波形圖；
[0055]圖7是本發明實施例中孤島功能測試，風電機組側電壓波形圖；
[0056]圖8是本發明實施例中孤島功能測試，風電機組側電流波形圖；
[0057]圖9是本發明實施例中防孤島功能測試，風電機組側電壓波形圖；
[0058]圖10是本發明實施例中防孤島功能測試，風電機組側電流波形圖。
【具體實施方式】
[0059]下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0060]本發明提供一種風電機組孤島測試方法，所述方法包括以下步驟:
[0061]步驟1:確定測試條件；
[0062]所述步驟I中，測試條件需要同時滿足以下三個條件:
[0063]I)風電機組已并網運行I~3個月；
[0064]2)風電機組在脫網情況下，能夠連接就地可變負載或孤島發生裝置；
[0065]4)孤島測試選擇在風電機組變壓器高壓側進行。
[0066]步驟2:選擇測量點；
[0067]所述步驟2中的測量點反應風電機組在整個孤島測試期間的特性，測試點包括風電機組高壓側三相電流I?v、風電機組高壓側三相電壓U?v—w、電網側三相電壓U?v—e、風電機組低壓側三相電流I『風電機組低壓側三相電壓Uw、孤島發生裝置并網點三相電流Ie、孤島發生裝置內部負載投入開關測三相電流Ip風速Vwind、風電機組中發電機轉速Ves和風電機組并網開關信號Switch。測試采集點示意圖如附圖2所示,采集點如表1所示。
[0068]表1
[0069]
【權利要求】
1.一種風電機組孤島測試方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: 步驟1:確定測試條件； 步驟2:選擇測量點； 步驟3:選取測試項目，并對風電機組進行孤島測試。
2.根據權利要求1所述的風電機組孤島測試方法，其特征在于:所述步驟I中，測試條件需要同時滿足以下三個條件: . 1)風電機組已并網運行I~3個月； . 2)風電機組在脫網情況下，能夠連接就地可變負載或孤島發生裝置；. 3)孤島測試選擇在風電機組變壓器高壓側進行。
3.根據權利要求1所述的風電機組孤島測試方法，其特征在于:所述步驟2中的測量點反應風電機組在整個孤島測試期間的特性，測試點包括風電機組高壓側三相電流I?v、風電機組高壓側三相電壓Umv-w、電網側三相電壓Umvjj、風電機組低壓側三相電流、風電機組低壓側三相電壓Uw、孤島發生裝置并網點三相電流Ie、孤島發生裝置內部負載投入開關測三相電流l.、風速Vwind、風電機組中發電機轉速Ves和風電機組并網開關信號Switch。
4.根據權利要求1所述的風電機組孤島測試方法，其特征在于:所述步驟3中，根據風電機組不同的運行模式及輸出有功功率的情況下，對風電機組進行孤島功能開啟測試和孤島功能關閉測試。
5.根據權利要求4所述的風電機組孤島測試方法，其特征在于:風電機組的運行模式包括零無功模式、最大感性無功模式和最大容性無功模式；在以上三種運行模式下，風電機組輸出的有功功率均為50%額定輸出功率和10%額定輸出功率。
6.根據權利要求4所述的風電機組孤島測試方法，其特征在于:所述步驟3具體包括以下步驟: 步驟3-1:將孤島發生裝置連接于風電機組出口變壓器和風電場升壓變壓器之間； 步驟3-2:進行負載匹配； 步驟3-3:進行孤島運行測試； 步驟3-4:進行防孤島功能測試。
7.根據權利要求6所述的風電機組孤島測試方法，其特征在于:所述步驟3-1中，孤島發生裝置包括智能負載、可調節變壓器、并網開關CB1、負載開關CB2、就地監控平臺和遠程監控系統；風電機組出口變壓器高壓側通過并網開關CBl連接電網，并依次通過負載開關CB2和可調式變壓器連接智能負載，所述就地監控平臺對孤島測試裝置進行就地監控，并將采集到的數據可實時傳入遠程監控系統。
8.根據權利要求7所述的風電機組孤島測試方法，其特征在于:所述步驟3-2中的負載匹配為負載消耗的有功功率及無功功率與風電機組輸出的有功功率及無功功率之間的匹配，此時風電機組為任意狀態，具體包括以下步驟: 步驟3-2-1:先使并網開關CBl處于閉合狀態，負載開關GB2處于斷開狀態；再通過限功率調節風電機組輸出有功功率，使風電機組輸出的有功功率P等于測試需要的功率，同時測量風電機組輸出的無功功率Q ;最后估算負載消耗風電機組輸出有功功率P和無功功率Q的值，根據估算值預調節孤島發生裝置內的負載； 步驟3-2-2:并網開關CBl處于閉合狀態下，閉合負載開關CB2，此時有Ie < Iy手動調節調節孤島發生裝置內的負載，直至其消耗的有功功率等于P，無功功率等于Q，并且流過并網開關CBl的Ie小于額定電流的I %。
9.根據權利要求7所述的風電機組孤島測試方法，其特征在于:所述步驟3-3中，孤島運行測試包括電能質量測試和負載不匹配測試； 1)電能質量測試； 1-1)負載匹配后，負載開關CB2處于閉合狀態下，斷開并網開關CBl ； 1-2)記錄并網開關CBl斷開后風電機組的運行狀態，若風電機組連續運行，則記錄并網開關CBl斷開后連續運行IOmin的數據；若風電機組停機，則風電機組不具備孤島運行功倉泛; 2)負載不匹配測試； 2-1)負載開關CB2處于閉合狀態下，斷開CB1，使風電機組處于孤島運行狀態； 2-2)在風電機組的三種運行模式下，逐漸調整負載值，使得負載消耗的有功功率按照I %額定功率遞增或遞減，無功功率保持不變，每次遞增后持續運行Imin后，記錄風電機組輸出電流下降并維持在額定電流的1%以下的時間，及對應的有功功率； 2-3)風電機組運行在最大容性無功模式或最大感性無功模式下時，逐漸調整負載值，使得負載消耗的無功功率按照I %額定功率遞增或遞減，有功功率保持不變，每次遞增后持續運行Imin后，記錄風電機組輸出電流下降并維持在額定電流的1%以下的時間，及對應的有功功率和無功功率； 2-4)有功、無功功率共同變化，負載消耗的有功功率和無功功率根據負載匹配的結果，分別按照有功功率和無功功率的±5%和±10%的偏差組合設定，其中符號表示功率的方向，正號表示功率從逆變器到電網。
10.根據權利要求7所述的風電機組孤島測試方法，其特征在于:所述步驟3-4中，風電機組防孤島功能開啟情況下，對風電機組的防孤島功能進行測試；防孤島功能測試包括負載匹配測試和負載不匹配測試； 1)負載匹配測試； 1-1)先進行負載匹配，使得負載消耗的有功功率及無功功率與風電機組輸出的有功功率及無功功率之間匹配，此時風電機組孤島功能關閉； 1-2)之后在負載開關處于閉合狀態下，斷開并網開關CBl ； 1-3)記錄并網開關CBl斷開至風電機組輸出電流下降并維持在額定電流的1%以下的時間； 2)負載不匹配測試； 2-1)先進行負載匹配,使得負載消耗的有功功率及無功功率與風電機組輸出的有功功率及無功功率之間匹配，此時風電機組孤島功能關閉； 2-2)逐漸調整負載值，使得負載消耗的有功功率可按照I %額定功率遞增或遞減，無功功率保持不變，斷開并網開關CB1，記錄并網開關CBl斷開至風電機組輸出電流下降并維持在額定電流的I%以下的時間； 2-3)逐漸調整負載值，使得負載消耗的無功功率可按照I %額定功率遞增或遞減，有功功率保持不變，斷開并網開關CB1，記錄并網開關CBl斷開至風電機組輸出電流下降并維持在額定電流的I%以下的時間；2-4)記錄風電 機組輸出電流下降并維持在額定電流的1%以下的時間。
【文檔編號】G01R31/00GK103969534SQ201410221942
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月23日 優先權日:2014年5月23日
【發明者】秦世耀, 王瑞明, 陳晨, 李少林, 孫勇, 張金平, 杜慧成 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院, 中電普瑞張北風電研究檢測有限公司
專業數控銑床產品供應商
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