一种风电场无功补偿装置并网性能测试方法与流程

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一种风电场无功补偿装置并网性能测试方法与制造工艺
本发明涉及新能源接入与控制领域,具体涉及一种风电场无功补偿装置并网性能测试方法。
背景技术
:风力发电作为可再生能源开发中技术最成熟的、最具有规模开发和商业化发展前景的发电方式之一,由于其在减轻环境污染、调整能源结构、解决偏远地区居民用电问题等方面的突出作用,越来越受到世界各国的重视并得到了广泛的开发和应用。近年来我国风力发电发展势头迅猛,风电装机每年翻番,大规模并网风电机组的运行对电网及用户的影响也日趋重要。对大容量、远距离送出的风电场,当风电出力较高时,大量风电功率的远距离外送会造成线路压降增大,送端系统的电压稳定裕度会降低;当风电出力较小时,线路的充电功率会造成线路末端电压较高,电压控制困难。通过采用具备无功调节能力的风电机组及在风电场装设无功补偿设备可实时调节风电场的无功出力,可以改善风电接入地区电网的电压水平与电压稳定性,但是,目前还缺乏对风电场无功电压控制能力的测试手段。近年来,我国发生了多起风电大规模脱网事故,对电网的运行造成了较大的影响。分析表明:风电场内或电网故障是事故的起始诱因、风电机组不具备低电压穿越能力、风电场无功配置及其动作响应不合理导则是故障进一步扩大蔓延的重要原因。其中风电场配置的无功补偿装置有相当部分未按照要求的时间及时响应动作,配置容量不能满足故障情况下的无功补偿要求。风电大面积脱网事故分析及相关试验结果表明,风电场无功补偿装置运行特性对风电场并网性能有着重要的影响,在部分脱网事故中,由于无功补偿装置不能及时响应系统故障状态,直接导致了事故的蔓延和扩大。为此,综合考虑技术及电网实际运行情况,根据风电的特殊发电原理和运行特性,对风电场无功补偿设备进行测试方法的建立,以进一步提升电网对风电接纳能力和系统安全水平是十分必要且亟待施行的。技术实现要素:为了满足现有技术的需要,本发明提供了一种风电场无功补偿装置并网性能测试方法。本发明的技术方案是:所述方法包括:步骤1:依据无功补偿装置的类型和接线方式,确定对所述无功补偿装置进行并网性能测试的测试点;步骤2:将所述无功补偿装置并网运行预置的时间后,对其进行并网性能测试;所述并网性能测试的测试项目包括容量及连续运行能力测试,电压控制能力及电压控制精度测试,控制方式切换能力测试,以及电能质量测试。优选的,所述容量及连续运行能力测试包括SVC测试和SVG测试;所述SVC测试具体为:将SVC调整为手动控制模式,逐渐改变MCR或者TCR的触发角度,使得无功补偿装置输出的无功功率从零递增;每次改变所述MCR或者TCR的触发角度后,无功补偿装置持续运行15min;当所述无功功率达到额定值后,所述无功补偿装置持续运行至少30min;所述SVG测试具体为:步骤11:将无功补偿装置持续运行在恒无功运行模式,向所述无功补偿装置发送下调10%Qn指令,当所述无功补偿装置完成所述下调10%Qn指令后持续运行15min,最后依据所述无功补偿装置的电流和母线电压计算无功补偿装置的控制精度;其中,Qn为无功补偿装置的额定无功功率;步骤12:继续向所述无功补偿装置发送下调10%Qn指令,直至无功补偿装置输出的感性无功功率达到最大值或者母线电压越限后,记录所述无功补偿装置的最大感性无功容量,并依据无功补偿装置的电流和母线电压计算无功补偿装置的控制精度;步骤13:向所述无功补偿装置发送上调10%Qn指令,当所述无功补偿装置完成所述上调10%Qn指令后持续运行15min,最后依据所述无功补偿装置的电流和母线电压计算无功补偿装置的控制精度;步骤14:继续向所述无功补偿装置发送上调10%Qn指令,直至无功补偿装置输出的容性无功功率达到最大值或者母线电压越限后,记录所述无功补偿装置的最大容性无功容量,并依据无功补偿装置的电流和母线电压计算无功补偿装置的控制精度;优选的,所述电压控制能力及电压控制精度测试的步骤为:步骤21:将无功补偿装置运行在恒电压运行模式,以1kV为步长下调所述无功补偿装置的电压目标值,直至所述电压目标值的下限值;依据所述无功补偿装置的电流和母线电压计 算无功补偿装置的控制精度;步骤22:以1kV为步长上调所述无功补偿装置的电压目标值,直至所述电压目标值的上限值;依据所述无功补偿装置的电流和母线电压计算无功补偿装置的控制精度;优选的,所述控制方式切换能力测试的步骤为:步骤31:将无功补偿装置运行在恒电压运行模式,向所述无功补偿装置发送由恒电压运行模式切换至恒功率因数运行模式的切换指令,依据无功补偿装置完成运行模式切换后的电流和母线电压计算无功补偿装置的控制精度;步骤32:向所述无功补偿装置发送由恒功率因数运行模式切换至恒无功运行模式的切换指令,依据无功补偿装置完成运行模式切换后的电流和母线电压计算无功补偿装置的控制精度;步骤33:向所述无功补偿装置发送由恒无功运行模式切换至恒电压运行模式的切换指令,依据无功补偿装置完成运行模式切换后的电流和母线电压计算无功补偿装置的控制精度;优选的,所述电能质量测试的步骤为:步骤41:停止运行无功补偿装置,测试风电场正常运行条件下的背景闪变和谐波电压;步骤42:在风电场不同输出功率,以及无功补偿装置不同输出的感性功率或者容性功率的条件下,测量所述无功补偿装置的闪变,以及母线的谐波电压和注入风电场的谐波电流;优选的,所述步骤42中风电场不同输出功率,以及无功补偿装置不同输出的感性功率或者容性功率至少包括:第一工况条件:当风电场输出有功功率小于30%Pn时,无功补偿装置输出的感性无功小于30%Qn或者大于90%Qn;其中,Pn为风电场的额定输出功率,Qn为无功补偿装置的额定无功功率;当风电场输出有功功率小于30%Pn时,无功补偿装置输出的容性无功小于30%Qn或者大于90%Qn;第二工况条件:当风电场输出有功功率大于80%Pn时,无功补偿装置输出的感性无功小于30%Qn或者大于90%Qn;当风电场输出有功功率大于80%Pn时,无功补偿装置输出的容性无功小于30%Qn或者大于90%Qn。与最接近的现有技术相比,本发明的优异效果是:1、本发明提供的一种风电场无功补偿装置并网性能测试方法,测试项目全面包含了容量及连续运行能力测试,电压控制能力及电压控制精度测试,控制方式切换能力测试,以及电能质量测试,对风电场无功补偿装置在不同状态下的参数指标进行全面检测,能够如实反映风电场无功补偿装置的并网性能指标;2、本发明提供的一种风电场无功补偿装置并网性能测试方法,整个测试过程中均是在实际并网运行的风电场无功补偿装置进行的,测试点覆盖无功补偿装置并网点及其跟踪点,更加真实的反映风电场无功补偿装置的并网性能指标。附图说明下面结合附图对本发明进一步说明。图1:本发明实施例中一种风电场无功补偿装置并网性能测试方法流程图;图2:本发明实施例中SVC测试点分布图;图3:本发明实施例中SVG测试点分布图。具体实施方式下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。本发明基于风电场和风电场内无功补偿装置的运行特点提出了一种风电场无功补偿装置并网性能测试方法,包括风电场内无功补偿装置现场检测的测试点、测试条件、测试内容和测试方法,其实施例如图1所示,具体为:本实施例中风电场无功补偿装置并网性能测试方法的步骤为:一、依据无功补偿装置的类型和接线方式,确定对无功补偿装置进行并网性能测试的测试点。(1)SVC测试点本实施例中静止无功补偿器(StaticVarCompensator,SVC)的测试点分布如图2所示,实心点表示三相电压测试点,空心点表示三相电流测试点,各测试点如表1所示。表1测试点序号测试点测试对象1主变高压侧220kV三相电压2主变高压侧220kV三相电流3主变低压侧35kV三相电压4SVCTCR/MCR支路并网点35kV三相电流5SVCFC支路并网点35kV三相电流SVC主要分为TCR+FE型和MCR+FC型,两个的测试点相同,但是对于不同风电场FC支路的连接方法会有所不同,例如多组FC支路共用同一断路器控制或者FC支路单独使用各自断路器控制等,因此测试点需要根据不同的接线方式进行调整。(2)SVG测试点本实施例中静止型动态无功补偿装置(StaticVarGenerator,SVG)的测试点分布如图3所示,实心点表示三相电压测试点,空心点表示三相电流测试点,各测试点如表2所示。表2测试点序号测试点测试对象1主变高压侧220kV三相电压2主变高压侧220kV三相电流3主变低压侧35kV三相电压4SVG侧35kV三相电流当风电场采用多台无功补偿装置时,需要根据各无功补偿装置的特点和接线方式增加相应的测试点。二、将无功补偿装置并网运行预置的时间后,对其进行并网性能测试。同时,本实施例中测试条件还包括除去被测无功补偿装置以外,同一个风电场内的其他无功电源不参与调节,风电场的母线电压应当在被测地允许的限值内。1、并网性能测试的测试项目内容本实施例中并网性能测试包括容量及连续运行能力测试,电压控制能力及电压控制精度测试,控制方式切换能力测试,以及电能质量测试。①:容量及连续运行能力测试该项测试内容根据SVC和SCG的特点进行测试。SVC的特点需要注意FC支路、MCR和TCR的运行范围,SVG的特点需要注意SVG的运行范围。SCV测试时通过投入各次滤波电容支路,测试并计算FC支路的实际容量。SVG测试时首先设定其运行在恒无功方式,依次设定容性无功电流参考值为数个依次增大的典型值,并相应调整容性无功电流输出直至达到典型值,计算实际容性无功容量;以及 依次设定感性无功电流参考值为数个依次减小的典型值,并相应调整感性无功电流输出直至达到典型值,计算实际感性无功容量。②:电压控制能力及电压控制精度测试SVC或者SVG运行在恒电压方式时,通过下发不同的电压控制目标值,验证无功补偿装置是否正确动作,并计算静态偏差。SVC或者SVG运行在恒无功方式时,通过下发不同的电压控制目标,采集SVC或者SCG的电压、电流和所述电压控制目标的跟踪情况。③:控制方式切换能力测试风电场的无功补偿装置基本控制功能主要有恒无功控制、恒电压控制、恒功率因数控制。无功补偿装置依次运行在恒无功方式、恒电压方式和恒功率因数方式,通过不同运行方式下电压控制目标的不同,验证无功补偿装置是否正确动作,并计算静态偏差。④:电能质量测试测量动态无功补偿装置运行引起的母线谐波电压畸变率和注入风电场系统的谐波电流,以及闪变和电压波动等电能质量指标。2、并网性能测试中各测试项目方法(1)容量及连续运行能力测试①:SVC测试投入各次滤波电容支路,测量并计算FC支路的实际容量。具体为:将SVC调整为手动控制模式,逐渐改变MCR或者TCR的触发角度,使得无功补偿装置输出的无功功率从零递增。其中,每次改变MCR或者TCR的触发角度后,无功补偿装置持续运行15min;当无功功率达到额定值后,无功补偿装置持续运行至少30min。测量无功补偿装置稳定运行时的实际输出容量。测试过程中密切关注并网点电压变化,必要时应调整主变分接头,保证电压在允许范围内。②:SVG测试I:将无功补偿装置持续运行在恒无功运行模式,向无功补偿装置发送下调10%Qn指令,当无功补偿装置完成所述下调10%Qn指令后持续运行15min,最后依据无功补偿装置的电流和母线电压计算无功补偿装置的控制精度。其中,Qn为无功补偿装置的额定无功功率;II:继续向无功补偿装置发送下调10%Qn指令,直至无功补偿装置输出的感性无功功率达到最大值或者母线电压越限后,记录无功补偿装置的最大感性无功容量,并依据无功补偿 装置的电流和母线电压计算无功补偿装置的控制精度。III:向无功补偿装置发送上调10%Qn指令,当无功补偿装置完成上调10%Qn指令后持续运行15min,最后依据无功补偿装置的电流和母线电压计算无功补偿装置的控制精度。IV:继续向无功补偿装置发送上调10%Qn指令,直至无功补偿装置输出的容性无功功率达到最大值或者母线电压越限后,记录无功补偿装置的最大容性无功容量,并依据无功补偿装置的电流和母线电压计算无功补偿装置的控制精度。本实施例在下调和上调过程中若母线电压越限应该停止调节,不再向无功补偿装置发送调整指令,必要时调整主变分接头,将电压保持在限值范围内。本实施例中SVG感性无功输出能力和容性无功输出能力的数据记录表如表3所示:表3(2)电压控制能力及电压控制精度测试无功补偿装置运行在恒电压方式,通过下发不同的目标电压值,记录无功补偿装置的电压、电流和对该目标电压值的跟踪情况,具体为:I:将无功补偿装置运行在恒电压运行模式,以1kV为步长下调所述无功补偿装置的电压目标值,直至电压目标值的下限值;依据无功补偿装置的电流和母线电压计算无功补偿装置的控制精度。II:以1kV为步长上调无功补偿装置的电压目标值,直至电压目标值的上限值;依据无功补偿装置的电流和母线电压计算无功补偿装置的控制精度。本实施例中电压控制能力的数据记录表如表4所示:表4(3)控制方式切换能力测试本实施中控制方式切换能力测试的步骤为:I:将无功补偿装置运行在恒电压运行模式,向无功补偿装置发送由恒电压运行模式切换至恒功率因数运行模式的切换指令,依据无功补偿装置完成运行模式切换后的电流和母线电压计算无功补偿装置的控制精度。II:向无功补偿装置发送由恒功率因数运行模式切换至恒无功运行模式的切换指令,依据无功补偿装置完成运行模式切换后的电流和母线电压计算无功补偿装置的控制精度。III:向无功补偿装置发送由恒无功运行模式切换至恒电压运行模式的切换指令,依据无功补偿装置完成运行模式切换后的电流和母线电压计算无功补偿装置的控制精度。本实施例中控制方式切换能力测试的数据记录表如表5所示:表5(4)电能质量测试本实施中电能质量测试的步骤为:I:停止运行无功补偿装置,测试风电场正常运行条件下的背景闪变和谐波电压。II:在风电场不同输出功率,以及无功补偿装置不同输出的感性功率或者容性功率的条件下,测量无功补偿装置的闪变,以及母线的谐波电压和注入风电场的谐波电流。风电场无功补偿装置电能质量测试工况要求如表6所示:表6通过表6可知,风电场不同输出功率,以及无功补偿装置不同输出的感性功率或者容性功率至少包括第一工况条件的任一工况或者第二工况条件的任一工况:第一工况条件①:当风电场输出有功功率小于30%Pn时,无功补偿装置输出的感性无功小于30%Qn或者大于90%Qn。②:当风电场输出有功功率小于30%Pn时,无功补偿装置输出的容性无功小于30%Qn或者大于90%Qn。其中,Pn为风电场的额定输出功率;第二工况条件①:当风电场输出有功功率大于80%Pn时,无功补偿装置输出的感性无功小于30%Qn或者大于90%Qn。②:当风电场输出有功功率大于80%Pn时,无功补偿装置输出的容性无功小于30%Qn或者大于90%Qn。最后应当说明的是:所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域谱通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。当前第1页1 2 3 
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