专利名称：风力发电机组与海上平台电网不停产并网试验系统及方法
技术领域：
本发明涉及风力发电机组，尤其涉及一种用于防止并网过程中风力发电机组影响 孤立小电网稳定性而导致海上生产平台停电停产事故的风力发电机组与海上平台电网不 停产并网试验系统及方法。属于机械电力系统领域。
背景技术：
在海上石油开发工程中，传统海上生产平台所需的电力一般采用燃油或者燃气等 燃料的发电机组发电，并通过海底电缆将电力能源输送至各生产平台，为海上生产平台供 电。现有的海上生产平台电网通常是在燃油或燃气发电机组之间并网，每台机组的功率可 以通过调节装置进行调节分配，且都有备用功率。进入21世纪，随着人们对环境保护的要求提高，风力发电已成为海上生产平台的 重要的新能源。由于风力发电机组输出功率是随风力大小随机波动的，且没有备用功率，因 此，将风力发电机组并入已经投产的海上平台电网时，主要存在以下四个方面的问题(1)风力发电机组启动并网、停机离网过程中，对海上生产平台电网的稳定性有影 响，其影响程度没有实际工程数据支持；(2)风力发电机组额定有功功率工况下发生紧急停机跳闸事故，对海上生产平台 电网的稳定性影响比较剧烈，具体过程没有实际工程数据支持；(3)风力发电机组与海上生产平台电网并网运行时，风力发电机组输出功率随风 力随机波动，对平台电网稳定性和供电质量有影响，其影响程度没有实际工程数据支持；(4)海上生产平台大功率电气设备启停过程中，由于风力发电机组负荷随时都在 波动，电网的稳定性将受到更大的影响，其影响程度和过程没有实际工程数据支持。由于上述四个方面的情况都存在引起生产平台停电停产的较大风险，因此，需要 在陆地上进行必要的试验。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种风力发电机组 与海上平台电网不停产并网试验系统及方法，其可以先在陆地上进行风力发电机组与模拟 的海上生产平台电网进行并网试验，在获取试验数据进行分析调整后，再将风力发电机组 整体运到海上生产平台进行安装，避免了风力发电机组安装到海上生产平台以后与海上生 产平台电网并网过程中发生停电停产事故。本发明的目的是由以下技术方案实现的一种风力发电机组与海上平台电网不停产并网试验系统，其特征在于包括风 力发电机组、热力发电机组、风力发电机组出线开关、变压器、负荷装置、变压器辅助电源、 热力发电机组辅助电源、负荷装置辅助电源及试验监测设备，上述设备的具体联接方式为 变压器的高压一端经电缆与风力发电机组出线开关的输入端相连，风力发电机组出线开关 的输出端经电缆与风力发电机组的输入端相连；热力发电机组输出端与负荷装置进线母排相连，变压器低压一端经电缆与负荷装置进线母排相连；负荷装置辅助电源与负荷装置相 连；变压器辅助电源与变压器相连；热力发电机组辅助电源与热力发电机组相连；风力发 电机组与试验监测设备相连；风力发电机组出线开关与试验监测设备相连；热力发电机组 与试验监测设备相连，通过上述连接构成一风力发电机组与海洋平台电网不停产并网试验 的系统。所述热力发电机组为柴油发电机组或燃气发电机组。所述负荷装置采用干电阻或水电阻作为负荷。一种风力发电机组与海上平台电网不停产并网试验方法，其特征在于包括下列 步骤第一步，给试验系统设备上电；第二步，启动风力发电机组，空载运行，确认升速及振动正常；第三步，进行风力发电机组启动并网操作加载过程试验及正常停机过程试验；第四步，进行风力发电机组带负荷紧急停机试验；第五步，进行电网负荷突加突卸试验；第六步，进行风力发电机组与热力机组并网发电互补运行试验。所述第一步的具体步骤如下(1)给热力发电机组供辅助电源，启动热力发电机组，检查确认输出电压、频率正 常；(2)闭合热力发电机组出口开关，检查确认变压器的低压侧开关下口电压、频率正 常，闭合变压器开关低压侧，检查确认变压器高压侧开关上口侧工作电压、频率正常；(3)给风力发电机组出线开关送控制电源，闭合变压器出线侧开关，送电到风力发 电机组出线开关，检查确认电压、频率正常；(4)给负荷装置送辅助电源，启动冷却风机，检查确认负荷装置是否具备加载条 件；(5)启动负荷装置，给热力发电机组加载；(6)闭合风力发电机组出线开关，给风力发电机组送电源，检查确认系统带电正
堂
巾ο所述第三步的具体步骤如下(1)确认风力及全部设备满足风力发电机组启动发电条件；(2)将负荷装置加载，使有功功率大于试验电网热力发电机组额定有功功率的 60%，并大于试验当时的风力所对应的风力发电机组的最大输出有功功率，功率因数为额 定功率因数；(3)将风力发电机组的最大输出功率设置为小于试验电网热力机组额定有功功率 5%的值；(4)将监测装置9的参数测量采样周期设定为10ms，开始记录过程曲线图；(5)启动风力发电机组，观察并网加载过程中风力发电机组、热力发电机组、风力 发电机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录过 程曲线图，确认参数变化在允许范围内；(6)在风力发电机组的控制盘上按“停机”按钮，观察正常停机减载解列过程中风力发电机组、热力发电机组、风力发电机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参 数的动态变化过程，保存记录过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；(7)将负荷装置加载到试验电网热力机组达到额定有功功率；(8)将风力发电机组的最大输出功率设置为试验电网热力机组额定有功功率的 5% ；(9)启动风力发电机组，观察并网加载过程中风力发电机组、热力发电机组、风力 发电机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录过 程曲线图，确认参数变化在允许范围内；(10)当风力发电机组输出有功功率为上述步骤(8)的设定值时，在风力发电机组 的控制盘上按“停机”按钮，观察正常停机减载解列过程中风力发电机组、热力发电机组、风 力发电机组出线开关3的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记 录过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；(11)重复一次步骤(9)、(10)，并对前后试验数据进行对比；(12)将风力发电机组的最大输出功率设置为试验电网热力发电机组额定有功 功率的10% ；(13)启动风力发电机组，观察并网加载过程中风力发电机组、热力发电机组、风力 发电机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录过 程曲线图，确认参数变化在允许范围内；(14)当风力发电机组输出有功功率为上述步骤(12)的设定值时，在风力发电机 组的控制盘上按“停机”按钮，观察正常停机减载解列过程中风力发电机组、热力发电机组、 风力发电机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记 录过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；(15)重复上述步骤(1 、(14)，并对前后试验数据进行对比。所述第四步的具体步骤如下(1)在负荷装置、热力发电机组、风力发电机组并网运行状态下，负荷装置有功功 率为热力发电机组额定有功功率，风力发电机组最大有功功率设置为试验电网热力机组额 定有功功率的5% ；(2)当风力发电机组瞬时有功功率为上述步骤(1)的设定值时，在风力发电机组 的控制盘上按“紧急停机”按钮，观察紧急停机减载解列过程中风力发电机组、热力发电机 组、风力发电机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存 记录过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；(3)重复上述步骤( ，并对前后试验数据进行对比；(4)在负荷装置、热力发电机组、风力发电机组并网运行状态下，负荷装置有功功 率为热力发电机组额定有功功率，风力发电机组最大有功功率设置为试验电网热力机组额 定有功功率的10% ；(5)当风力发电机组1瞬时有功功率为上述步骤(4)的设定值时，在风力发电机组 的控制盘上按“紧急停机”按钮，观察紧急停机减载解列过程中风力发电机组、热力发电机 组、风力发电机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存 记录过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；
(6)重复上述步骤( ，并对前后试验数据进行对比。所述第五步的具体步骤如下(1)在负荷装置、热力发电机组、风力发电机组并网运行状态下，给负荷装置加载 有功功率为试验电网热力发电机组额定有功功率的80%，风力发电机组最大有功功率设置 为试验电网热力机组额定有功功率的5% ；(2)在负荷装置5控制盘上预选突加负荷为试验电网热力发电机组额定有功功率 的 20% ；(3)当风力发电机组瞬时有功功率为上述步骤(1)的设定值时，将负荷装置负荷 突加上述步骤( 的预选突加负荷，观察突加负荷过程中风力发电机组1、热力发电机组2、 风力发电机组出线开关3的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存 记录过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；(4)在负荷装置5控制盘上预选突卸负荷为试验电网热力发电机组额定有功功率 的 20% ；(5)当风力发电机组瞬时有功功率为上述步骤(1)的设定值时，将负荷装置5负荷 突卸上述步骤的预选突卸负荷，观察突卸负荷过程中风力发电机组、热力发电机组、风 力发电机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录 过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；(6)重复上述步骤(2)、(3)、⑷、(5)，并对前后试验数据进行对比；(7)在负荷装置、热力发电机组、风力发电机组并网运行状态下，给负荷装置5加 载为试验电网热力发电机组额定有功功率的80%，风力发电机组最大有功功率设置为试验 电网热力机组额定有功功率的10% ；(8)在负荷装置5控制盘上预选突加负荷为试验电网热力发电机组额定有功功率 的 20% ；(9)当风力发电机组瞬时有功功率为上述步骤(7)的设定值时，将负荷装置负荷 突加上述步骤(8)的预选突加负荷，观察突加负荷过程中风力发电机组、热力发电机组、风 力发电机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录 过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；(10)在负荷装置5控制盘上预选突卸负荷为试验电网热力发电机组额定有功功 率的20% ；(11)当风力发电机组瞬时有功功率为上述步骤(7)的设定值时，将负荷装置负荷 突卸上述步骤(10)的预选突卸负荷，观察突卸负荷过程中风力发电机组、热力发电机组、 风力发电机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记 录过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；(12)重复上述步骤(7)、(8)、(9), (11),并对前后试验数据进行对比。所述第六步的具体步骤如下(1)根据天气预报和现场风力情况，设置风力发电机组最大有功功率为试验电网 热力发电机组额定有功功率的10%，负荷装置加载为试验电网热力发电机组额定有功功率 的80%，启动风力发电机组并网运行至少1小时，记录时间、风速、风力发电机组转速、风力 发电机组桨叶角度、机舱振动值、风力发电机组有功功率、无功功率，电网电压、电网频率，热力发电机组有功功率、无功功率；(2)根据天气预报和现场风力情况，逐步增大风力发电机组最大有功功率设置，设 定为试验电网热力发电机组额定有功功率的20^^30^30^^50%,负荷装置加载保持试 验电网热力发电机组额定有功功率的80%，各并网运行至少1小时，记录时间、风速、风力 发电机组转速、风力发电机组桨叶角度、机舱振动值、风力发电机组有功功率、无功功率，电 网电压、电网频率，热力发电机组有功功率、无功功率；(3)根据天气预报和现场风力情况，将负荷装置加载为试验电网热力发电机组额 定有功功率，逐步增大风力发电机组最大有功功率设置为试验电网热力发电机组额定有功 功率的80%，保持并网运行1小时左右，记录时间、风速、风力发电机组转速、风力发电机组 桨叶角度、机舱振动值、风力发电机组有功功率、无功功率，电网电压、电网频率，热力发电 机组有功功率、无功功率。所述热力发电机组为柴油发电机组或燃气发电机组；负荷装置采用干电阻或水电 阻作为负荷。本发明有益效果是本发明由于采用上述技术方案，在陆地进行风力发电机组与 模拟的海上石油平台电网进行并网试验，在获取试验数据进行分析调整后，再将风力发电 机组整体运到海上生产平台进行安装，避免了风力发电机组安装到海上生产平台以后与海 上生产平台电网并网过程中发生停电停产事故。同时，本发明方法简捷实用，便于现场施 工，为以后海洋生产平台风燃互补小电网不停产并网顺利实施提供一种有效的方法。
图1为本发明风力发电机组与海洋平台电网不停产并网试验的系统图。图中主要 标号说明1风力发电机组、2柴油发电机组、3风力发电机组出线开关、4变压器、5负荷装置、 6变压器辅助电源、7柴油发电机组辅助电源、8负荷装置辅助电源、9试验监测设备。
具体实施例方式参阅图1所示，本发明试验系统包括风力发电机组1、柴油发电机组2、风力发电 机组出线开关3、箱式变压器4、负荷装置5、变压器辅助电源6、柴油发电机组辅助电源7、负 荷装置辅助电源8、试验监测设备9等。本实施例为变压器4采用高压一端为交流690V， 低压一端为交流400V的箱式变压器(变压器+进出线开关)；负荷装置5采用干电阻或水 电阻作为负荷；负荷装置辅助电源8采用交流380V电源，变压器辅助电源6采用交流380V 电源，柴油发电机组辅助电源7采用交流220V电源；柴油发电机组也可以用燃气发电机组替代；在使用燃气发电机组时，其柴油发电 机组辅助电源由燃气发电机组辅助电源替代。风力发电机组1 型号为金风70/1500，主要参数为额定功率1500KW，额定电压 690V，固定功率因数0. 98 ；柴油发电机组2 模拟海上生产平台正在并网运行的燃油/燃气 发电机组群，型号为DCMl 100，额定功率为1100KW，功率因数0.8，额定电压400V，额度转速 1500RPM ；箱式变压器4 主要参数为额定容量1600KVA，额定电压690/400V ；风力发电机组出线开关3交流ACB R2000A,电压690V ；
负荷装置5 模拟海上生产平台负载，采用GFZ II-3型负荷装置，3250KVA，380V， 功率因数0. 8 ；负荷装置380V辅助电源8 电流300A，电压380V ；箱式变压器380V辅助电 源6 电流100A,电压380V ；试验监测设备9 主要由工控机，PLC可编程序控制器，DI/AI输入模块，显示器等 组成；实现对风力发电机组1、柴油发电机组2、风力发电机组出线开关3的电压、电流、频 率、功率因数等参数进行采集、处理、过程曲线图显示、保存；上述设备的具体联接方式为变压器4的高压一端(690V)经电缆与风力发电机组出线开关3的输入端相连，风 力发电机组出线开关3的输出端经电缆与风力发电机组1的输入端相连；柴油发电机组2 输出端与负荷装置5进线母排相连，变压器4低压一端G00V)经电缆与负荷装置5进线母 排相连；负荷装置辅助电源8与负荷装置5相连；箱式变压器辅助电源6与箱式变压器4相 连；柴油发电机组辅助电源7与柴油发电机组2相连；风力发电机组1与试验监测设备9相 连；风力发电机组出线开关3与试验监测设备9相连；柴油发电机组2与试验监测设 备9相连。通过上述连接构成一风力发电机组与海洋平台电网不停产并网试验的系统。本发明风力发电机组与海上平台电网不停产并网试验方法，包括下列步骤1、如图1所示，在陆地上进行试验系统设备的连接；2、检查试验设备对风力发电机组1、柴油发电机组2、变压器4、负荷装置5及风 力发电机组出线开关3进行功能检查，对试验监测设备9进行调试，为并网试验做好准备。3、给试验系统设备上电3. 1给柴油发电机组2供辅助电源，启动柴油发电机组2，检查确认输出电压、频率正常。3. 2闭合柴油发电机组2出口开关，检查确认箱式变压器4的400V侧开关下口电 压、频率正常，闭合箱式变压器4开关(400V侧)，检查确认箱式变压器4高压侧开关上口 (690V侧)工作电压、频率正常。3. 3给风力发电机组出线开关3送1IOV控制电源，闭合箱式变压器4出线侧(690V 侧)开关，送电到风力发电机组出线开关3，检查确认电压、频率正常。3. 4给负荷装置5送辅助电源，启动冷却风机，检查确认负荷装置5具备加载条件。3. 5启动负荷装置5，给柴油发电机组2加载M0KW。3. 6闭合风力发电机组出线开关3，给风力发电机组1送690V电源，检查确认系统 带电正常。4、启动风力发电机组1，空载运行，确认升速及振动正常，按风力发电机组1“紧急 停机”按钮进行紧急停机功能试验，确认紧急停机功能正常。5、进行风力发电机组启动并网操作加载过程试验及正常停机过程试验试验目的确定风力发电机组并网操作对电网电压、频率的影响；确定风力发电 机组停机操作对电网电压、频率的影响；试验条件试验过程中，负荷装置5(即电网总负载)加载为柴油发电机组2的额 定有功功率1100KW，即试验电网热力发电机组额定有功功率；风力发电机组1的最大有功 功率分别设置为55KW、110KW，即风力发电机组1的最大有功功率分别为试验电网热力发电机组额定有功功率的5%、10%，为确保试验安全进行，先进行一次负载水平较低的并网和 停机解列操作试验。具体步骤为5. 1确认风力及全部设备满足风力发电机组启动发电条件；5. 2将负荷装置5 (电网负载)加载到有功功率800KW，使有功功率大于试验电网 热力发电机组额定有功功率的60%，并大于试验当时的风力所对应的风力发电机组的最大 输出有功功率，避免柴油发电机组出现逆功率，功率因数为0.8 ；5. 3将风力发电机组1的最大输出功率设置为40KW，小于试验电网热力机组额定 有功功率(1100KW)的5% ；5. 4将监测装置9的参数测量采样周期设定为10ms，开始记录过程曲线图；5. 5启动风力发电机组1，观察并网加载过程中风力发电机组1、柴油发电机组2、 风力发电机组出线开关3(电网母线)的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化 过程，保存记录过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；5. 6在风力发电机组1的控制盘上按“停机”按钮，观察正常停机减载解列过程中 风力发电机组1、柴油发电机组2、风力发电机组出线开关3(电网)的电压、频率、有功功 率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；5. 7将负荷装置5 (电网负载)加载到有功功率1100KW，功率因数0.8，即试验电网 热力发电机组达到额定有功功率；5. 8将风力发电机组1的最大输出功率设置为55kw，即试验电网热力发电机组额 定有功功率的5% ；5. 9启动风力发电机组1，观察并网加载过程中风力发电机组1、柴油发电机组2、 风力发电机组出线开关3(电网)的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过 程，保存记录过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；5. 10当风力发电机组1输出有功功率为55KW时，在风力发电机组1的控制盘上按 “停机”按钮，观察正常停机减载解列过程中风力发电机组1、柴油发电机组2、风力发电机组 出线开关3(电网)的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录过 程曲线图，确认参数变化在允许范围内；5. 11重复一次步骤5. 9、5. 10，并对两次试验数据进行对比；5. 12将风力发电机组1的最大输出功率设置为llOkw，即试验电网热力发电机组 额定有功功率的10% ；5. 13启动风力发电机组1，观察并网加载过程中风力发电机组1、柴油发电机组2、 风力发电机组出线开关3(电网)的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过 程，保存记录过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；5. 14当风力发电机组1输出有功功率为IlOKW时，在风力发电机组1的控制盘上 按“停机”按钮，观察正常停机减载解列过程中风力发电机组1、柴油发电机组2、风力发电 机组出线开关3(电网)的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记 录过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；5. 15重复一次步骤5. 13,5. 14，并对两次试验数据进行对比；6、进行风力发电机组带负荷紧急停机试验
试验目的确定风力发电机组紧急停机和事故跳闸对电网电压、频率的影响；试验条件试验过程中，负荷装置5(即电网总负载)加载为柴油发电机组2的额 定有功功率1100KW，即试验电网热力发电机组额定有功功率；风力发电机组1的最大有功 功率分别设置为55KW、110KW，即风力发电机组1的最大有功功率分别设置为试验电网热力 发电机组额定有功功率的5%、10%。具体步骤为6. 1在负荷装置5、柴油发电机组、风力发电机组并网运行状态下，负荷装置5加载 1100KW，风力发电机组最大有功功率设置为55KW ；6. 2当风力发电机组瞬时有功功率为55KW时，在风力发电机组1的控制盘上按“紧 急停机”按钮，观察紧急停机减载解列过程中风力发电机组1、柴油发电机组2、风力发电机 组出线开关3(电网)的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录 过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；6. 3重复一次步骤6. 1、6. 2，并对两次试验数据进行对比；6. 4在负荷装置5、柴油发电机组、风力发电机组并网运行状态下，负荷装置5加载 1100KW，风力发电机组最大有功功率设置为110KW ；6.5当风力发电机组瞬时有功功率为110KW时，在风力发电机组1的控制盘上按 “紧急停机”按钮，观察紧急停机减载解列过程中风力发电机组1、柴油发电机组2、风力发电 机组出线开关3 (电网)的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记 录过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；6. 6重复一次步骤6. 4、6. 5，并对两次试验数据进行对比。7、进行电网负荷突加突卸试验试验目的模拟海上平台大功率电气设备启停，考核电网可靠性及电网电压、频率 稳定性；试验条件突加负荷试验时，负荷装置5准备突加的负荷为220KW(为试验电网总 负荷的20% )，突加负荷前，试验电网有功功率为880KW ；突卸负荷试验时，负荷装置5准 备突卸的负荷为220KW(为试验电网总负荷的20%)，突卸负荷前，试验电网有功功率为 11OOKW。具体步骤为7. 1在负荷装置5、柴油发电机组、风力发电机组并网运行状态下，负荷装置5加载 880KW，风力发电机组最大有功功率设置为55KW ；7. 2在负荷装置5控制盘上预选突加负荷220KW ；7. 3当风力发电机组瞬时有功功率为55KW时，将负荷装置5负荷突加220KW，观察 突加负荷过程中风力发电机组1、柴油发电机组2、风力发电机组出线开关3(电网)的电 压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录过程曲线图，确认参数变化 在允许范围内；7. 4在负荷装置5控制盘上预选突卸负荷220KW ；7. 5当风力发电机组瞬时有功功率为55KW时，将负荷装置5负荷突卸220KW，观察 突卸负荷过程中风力发电机组1、柴油发电机组2、风力发电机组出线开关3(电网)的电 压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；7. 6重复一次步骤7. 2、7. 3、7. 4、7. 5，并对两次试验数据进行对比；7. 7在负荷装置5、柴油发电机组、风力发电机组并网运行状态下，负荷装置5加载 880KW，风力发电机组最大有功功率设置为110KW ；7. 8在负荷装置5控制盘上预选突加负荷220KW ；7. 9当风力发电机组1瞬时有功功率为110KW时，将负荷装置5负荷突加220KW， 观察突加负荷过程中风力发电机组1、柴油发电机组2、风力发电机组出线开关3 (电网)的 电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录过程曲线图，确认参数变 化在允许范围内；7. 10在负荷装置5控制盘上预选突卸负荷220KW ；7. 11当风力发电机组1瞬时有功功率为110KW时，将负荷装置5负荷突卸220KW， 观察突卸负荷过程中风力发电机组1、柴油发电机组2、风力发电机组出线开关3 (电网)的 电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录过程曲线图，确认参数变 化在允许范围内；7. 12重复一次步骤7. 7、7. 8、7. 9、7. 11，并对两次试验数据进行对比；8、进行风力发电机组与柴油机组并网发电互补运行试验试验目的获取试验电网并网运行的数据，考核风力发电机组性能、可靠性、安全 性；试验条件逐步增大风力发电机组1最大有功功率设置，根据天气预报和现场风 力情况，适当调整负荷装置5加载的有功功率，避免风力突然增大时因风力发电机组输出 有功功率过大引起柴油发电机组出现逆功率；具体步骤为8. 1根据天气预报和现场风力情况，设置风力发电机组最大有功功率为110KW，负 荷装置5加载880KW，启动风力发电机组并网运行至少1小时，记录时间、风速、风力发电 机组转速、风力发电机组桨叶角度、机舱振动值、风力发电机组有功功率、无功功率，电网电 压、电网频率，柴油发电机组有功功率、无功功率；8. 2根据天气预报和现场风力情况，逐步增大风力发电机组1最大有功功率设置， 设定为220KW、330KW、440KW、550KW，负荷装置5加载保持880KW，各并网运行至少1小时，记 录时间、风速、风力发电机组转速、风力发电机组桨叶角度、机舱振动值、风力发电机组有功 功率、无功功率，电网电压、电网频率，柴油发电机组有功功率、无功功率；8. 3根据天气预报和现场风力情况，将负荷装置加载为1100KW，逐步增大风力发 电机组最大有功功率设置为880KW。保持并网运行1小时左右，记录时间、风速、风力发电 机组转速、风力发电机组桨叶角度、机舱振动值、风力发电机组有功功率、无功功率，电网电 压、电网频率，热力发电机组有功功率、无功功率。风力发电机组1、柴油或燃气发电机组、风力发电机组出线开关3、变压器4、负荷 装置5、变压器辅助电源6、柴油或燃气发电机组辅助电源、负荷装置辅助电源8、试验监测 设备9为采用现有市售产品，未作说明的技术为现有技术。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡 是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种风力发电机组与海上平台电网不停产并网试验系统，其特征在于包括风力 发电机组、热力发电机组、风力发电机组出线开关、变压器、负荷装置、变压器辅助电源、热 力发电机组辅助电源、负荷装置辅助电源及试验监测设备，上述设备的具体联接方式为变 压器的高压一端经电缆与风力发电机组出线开关的输入端相连，风力发电机组出线开关的 输出端经电缆与风力发电机组的输入端相连；热力发电机组输出端与负荷装置进线母排相 连，变压器低压一端经电缆与负荷装置进线母排相连；负荷装置辅助电源与负荷装置相连； 变压器辅助电源与变压器相连；热力发电机组辅助电源与热力发电机组相连；风力发电机 组与试验监测设备相连；风力发电机组出线开关与试验监测设备相连；热力发电机组与试 验监测设备相连，通过上述连接构成一风力发电机组与海洋平台电网不停产并网试验的系 统。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组与海上平台电网不停产并网试验系统，其特征 在于所述热力发电机组为柴油发电机组或燃气发电机组。
3.根据权利要求1所述的风力发电机组与海上平台电网不停产并网试验系统，其特征 在于所述负荷装置采用干电阻或水电阻作为负荷。
4.一种风力发电机组与海上平台电网不停产并网试验方法，其特征在于包括下列步骤第一步，给试验系统设备上电；第二步，启动风力发电机组，空载运行，确认升速及振动正常；第三步，进行风力发电机组启动并网操作加载过程试验及正常停机过程试验；第四步，进行风力发电机组带负荷紧急停机试验；第五步，进行电网负荷突加突卸试验；第六步，进行风力发电机组与热力机组并网发电互补运行试验。
5.根据权利要求4所述的风力发电机组与海上平台电网不停产并网试验方法，其特征 在于所述第一步的具体步骤如下(1)给热力发电机组供辅助电源，启动热力发电机组，检查确认输出电压、频率正常；(2)闭合热力发电机组出口开关，检查确认变压器的低压侧开关下口电压、频率正常， 闭合变压器开关低压侧，检查确认变压器高压侧开关上口侧工作电压、频率正常；(3)给风力发电机组出线开关送控制电源，闭合变压器出线侧开关，送电到风力发电机 组出线开关，检查确认电压、频率正常；(4)给负荷装置送辅助电源，启动冷却风机，检查确认负荷装置是否具备加载条件；(5)启动负荷装置，给热力发电机组加载；(6)闭合风力发电机组出线开关，给风力发电机组送电源，检查确认系统带电正常。
6.根据权利要求4所述的风力发电机组与海上平台电网不停产并网试验方法，其特征 在于所述第三步的具体步骤如下(1)确认风力及全部设备满足风力发电机组启动发电条件；(2)将负荷装置加载，使有功功率大于试验电网热力发电机组额定有功功率的60%， 并大于试验当时的风力所对应的风力发电机组的最大输出有功功率，功率因数为额定功率 因数；(3)将风力发电机组的最大输出功率设置为小于试验电网热力机组额定有功功率5%的值；(4)将监测装置9的参数测量采样周期设定为10ms，开始记录过程曲线图；(5)启动风力发电机组，观察并网加载过程中风力发电机组、热力发电机组、风力发电 机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录过程曲 线图，确认参数变化在允许范围内；(6)在风力发电机组的控制盘上按“停机”按钮，观察正常停机减载解列过程中风力发 电机组、热力发电机组、风力发电机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的 动态变化过程，保存记录过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；(7)将负荷装置加载到试验电网热力机组达到额定有功功率；(8)将风力发电机组的最大输出功率设置为试验电网热力机组额定有功功率的5%；(9)启动风力发电机组，观察并网加载过程中风力发电机组、热力发电机组、风力发电 机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录过程曲 线图，确认参数变化在允许范围内；(10)当风力发电机组输出有功功率为上述步骤(8)的设定值时，在风力发电机组的控 制盘上按“停机”按钮，观察正常停机减载解列过程中风力发电机组、热力发电机组、风力发 电机组出线开关3的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录过 程曲线图，确认参数变化在允许范围内；(11)重复一次步骤(9)、(10)，并对前后试验数据进行对比；(12)将风力发电机组的最大输出功率设置为试验电网热力发电机组额定有功功率 的 10% ；(13)启动风力发电机组，观察并网加载过程中风力发电机组、热力发电机组、风力发电 机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录过程曲 线图，确认参数变化在允许范围内；(14)当风力发电机组输出有功功率为上述步骤(12)的设定值时，在风力发电机组的 控制盘上按“停机”按钮，观察正常停机减载解列过程中风力发电机组、热力发电机组、风力 发电机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录过 程曲线图，确认参数变化在允许范围内；(15)重复上述步骤(13)、(14)，并对前后试验数据进行对比。
7.根据权利要求4所述的风力发电机组与海上平台电网不停产并网试验方法，其特征 在于所述第四步的具体步骤如下(1)在负荷装置、热力发电机组、风力发电机组并网运行状态下，负荷装置有功功率为 热力发电机组额定有功功率，风力发电机组最大有功功率设置为试验电网热力机组额定有 功功率的5% ；(2)当风力发电机组瞬时有功功率为上述步骤(1)的设定值时，在风力发电机组的控 制盘上按“紧急停机”按钮，观察紧急停机减载解列过程中风力发电机组、热力发电机组、风 力发电机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录 过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；(3)重复上述步骤O)，并对前后试验数据进行对比；(4)在负荷装置、热力发电机组、风力发电机组并网运行状态下，负荷装置有功功率为热力发电机组额定有功功率，风力发电机组最大有功功率设置为试验电网热力机组额定有 功功率的10% ；(5)当风力发电机组1瞬时有功功率为上述步骤(4)的设定值时，在风力发电机组的控 制盘上按“紧急停机”按钮，观察紧急停机减载解列过程中风力发电机组、热力发电机组、风 力发电机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录 过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；(6)重复上述步骤(5)，并对前后试验数据进行对比。
8.根据权利要求4所述的风力发电机组与海上平台电网不停产并网试验方法，其特征 在于所述第五步的具体步骤如下(1)在负荷装置、热力发电机组、风力发电机组并网运行状态下，给负荷装置加载有功 功率为试验电网热力发电机组额定有功功率的80%，风力发电机组最大有功功率设置为试 验电网热力机组额定有功功率的5% ；(2)在负荷装置控制盘上预选突加负荷为试验电网热力发电机组额定有功功率的 20% ；(3)当风力发电机组瞬时有功功率为上述步骤(1)的设定值时，将负荷装置负荷突加 上述步骤O)的预选突加负荷，观察突加负荷过程中风力发电机组、热力发电机组、风力发 电机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录过程 曲线图，确认参数变化在允许范围内；(4)在负荷装置控制盘上预选突卸负荷为试验电网热力发电机组额定有功功率的 20% ；(5)当风力发电机组瞬时有功功率为上述步骤(1)的设定值时，将负荷装置5负荷突卸 上述步骤的预选突卸负荷，观察突卸负荷过程中风力发电机组、热力发电机组、风力发 电机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录过程 曲线图，确认参数变化在允许范围内；(6)重复上述步骤(2)、(3)、(4)、(5)，并对前后试验数据进行对比；(7)在负荷装置、热力发电机组、风力发电机组并网运行状态下，给负荷装置5加载为 试验电网热力发电机组额定有功功率的80%，风力发电机组最大有功功率设置为试验电网 热力机组额定有功功率的10% ；(8)在负荷装置控制盘上预选突加负荷为试验电网热力发电机组额定有功功率的 20% ；(9)当风力发电机组瞬时有功功率为上述步骤(7)的设定值时，将负荷装置负荷突加 上述步骤(8)的预选突加负荷，观察突加负荷过程中风力发电机组、热力发电机组、风力发 电机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录过程 曲线图，确认参数变化在允许范围内；(10)在负荷装置控制盘上预选突卸负荷为试验电网热力发电机组额定有功功率的 20% ；(11)当风力发电机组瞬时有功功率为上述步骤(7)的设定值时，将负荷装置负荷突卸 上述步骤(10)的预选突卸负荷，观察突卸负荷过程中风力发电机组、热力发电机组、风力 发电机组出线开关的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的动态变化过程，保存记录过程曲线图，确认参数变化在允许范围内；(12)重复上述步骤(7)、(8)、(9)、(11)，并对前后试验数据进行对比。
9.根据权利要求4所述的风力发电机组与海上平台电网不停产并网试验方法，其特征 在于所述第六步的具体步骤如下(1)根据天气预报和现场风力情况，设置风力发电机组最大有功功率为试验电网热力 发电机组额定有功功率的10%，负荷装置加载为试验电网热力发电机组额定有功功率的 80%，启动风力发电机组并网运行至少1小时，记录时间、风速、风力发电机组转速、风力发 电机组桨叶角度、机舱振动值、风力发电机组有功功率、无功功率，电网电压、电网频率，热 力发电机组有功功率、无功功率；(2)根据天气预报和现场风力情况，逐步增大风力发电机组最大有功功率设置，设定为 试验电网热力发电机组额定有功功率的20 %、30 %、40 %、50 %，负荷装置加载保持试验电 网热力发电机组额定有功功率的80%，各并网运行至少1小时，记录时间、风速、风力发电 机组转速、风力发电机组桨叶角度、机舱振动值、风力发电机组有功功率、无功功率，电网电 压、电网频率，热力发电机组有功功率、无功功率；(3)根据天气预报和现场风力情况，将负荷装置加载为试验电网热力发电机组额定有 功功率，逐步增大风力发电机组最大有功功率设置为试验电网热力发电机组额定有功功 率的80%，保持并网运行1小时左右，记录时间、风速、风力发电机组转速、风力发电机组桨 叶角度、机舱振动值、风力发电机组有功功率、无功功率，电网电压、电网频率，热力发电机 组有功功率、无功功率。
10.根据权利要求4、5、6、7、8或9所述的风力发电机组与海上平台电网不停产并网试 验方法，其特征在于所述热力发电机组为柴油发电机组或燃气发电机组；负荷装置采用 干电阻或水电阻作为负荷。
全文摘要
一种风力发电机组与海上平台电网不停产并网试验系统及方法，其中，变压器的高压端与风力发电机组出线开关的输入端相连，风力发电机组出线开关的输出端与风力发电机组的输入端相连；热力发电机组输出端与负荷装置进线母排相连，变压器低压端与负荷装置进线母排相连；负荷装置辅助电源与负荷装置相连；变压器辅助电源与变压器相连；热力发电机组辅助电源与热力发电机组相连；风力发电机组与试验监测设备相连；风力发电机组出线开关与试验监测设备相连；热力发电机组与试验监测设备相连。本发明先在陆地上进行风力发电机组与模拟的海上生产平台电网进行并网试验，调整后再将风力发电机组整体运到海上进行安装，避免海上并网过程中发生停电停产事故。
文档编号H02J3/38GK102104258SQ20091024330
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者任茂强, 刘菊娥, 曹建军, 李伟涛, 杨炳发, 王凤辉, 王高明, 肖建卫 申请人:中国海洋石油总公司, 海洋石油工程股份有限公司