高海拔光伏电站故障模拟测试系统自动切换装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种高海拔光伏电站故障模拟测试系统自动切换装置，其特征在于：由两部分组成，第一部分为自动切换开关，该切换开关由三相组成，每一相分为限流电抗连接部分和短路电抗连接部分，分别分为四个档位，每一档位连接电抗器的不同连接抽头，实现电抗器不同电抗值的组合；第二部分为电抗器组，分为限流电抗器和短路电抗器，每一组电抗器分别有四组抽头组成，每一组抽头对应不同的电抗值，不同的抽头实现不同的短路电流。该装置操作简便，可靠性高，精度高，可设计性强。无需人工进行电抗器接线，在任意跌落深度进行低电压穿越实验时，可通过控制界面自动实现电抗器接线，增强试验的安全可靠性。
【专利说明】高海拔光伏电站故障模拟测试系统自动切换装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光伏发电站电网故障模拟系统的移动式检测，尤其涉及一种高海拔光 伏电站故障模拟测试系统自动切换装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国大力支持发展新能源技术，随着太阳能光伏发电装机比例的快速增 力口，同风力发电机组一样，电力系统对接入电网的大中型光伏电站在电网发生暂态故障时 的运行能力提出了要求，国家电网公司《光伏电站接入电网技术规定》明确要求大中型光伏 电站具备低电压穿越能力。
[0003] 随着光伏并网检测试验的不断进行，目前适用于高海拔地区的光伏并网检测设备 是是基于电力电子设备，通过对电力电子元器件的控制，改变输出电压的幅值，模拟电网电 压的故障状态，根据各个电站的实际接线方式，选择不同的接线方式，将所用的测试设备串 接在电站的逆变器与主母线之间，通过对电力电子设备的控制，对所测试的逆变器进行测 试。
[0004] 电力电子元件由于其本身的特性，必将产生谐波，无法实际体现电网的真实特性； 另外电网故障将会产生故障电流，而基于电力电子设备所构建的检测设备无法真实的模拟 电网故障时的真实状态。
[0005] 目前国内针对高海拔地区大规模并网光伏电站的电网故障模拟测试中，基于阻抗 分压为原理进行设计与制造的检测设备的研制目前还处于入门阶段，在该套设备之前还没 有相关领域的研究。
[0006] 有鉴于此，本发明提供一种高海拔光伏电站故障模拟测试系统自动切换装置，以 满足实际应用需要。
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的技术问题是：为了填补现有技术空白，本发明提供一种高海拔地 区并网光伏电站电网故障模拟测试系统跌落幅值自动切换装置，依据电抗器与分接开关相 结合进行跌落幅值的自动切换，无需人工进行电抗器抽头的改接，通过后台控制能实现该 功能。实现国内首次在电网故障模拟系统采用电抗器多抽头设置，通过连接电抗器的不同 抽头来实现短路阻抗和限流阻抗的组合，更符合电网故障的实际情况。
[0008] 本发明所采用的技术方案是：一种高海拔光伏电站故障模拟测试系统自动切换装 置，其特征在于： 本切换装置共由两部分组成，第一部分为自动切换开关，该切换开关由三相组成，每一 相分为限流电抗连接部分和短路电抗连接部分，分别分为四个档位，每一档位连接电抗器 的不同连接抽头，实现电抗器不同电抗值的组合，以实现不同电抗器阻值的连接，通过切换 开关的远程调节，实现不同电压值的跌落，从而完成不同电压的跌落，通过不同值的跌落， 最终完成低电压跌落功能； 第二部分为电抗器组，分为限流电抗器和短路电抗器，每一组电抗器分别有四组抽头 组成，每一组抽头对应不同的电抗值，不同的抽头实现不同的短路电流，从而模拟真实的电 网短路故障状态；通过电抗器组和自动切换开关之间的连接，通过切换开关的远程调节，实 现电网故障模拟系统的电压的不同跌落，最终实现模拟电网故障的功能。
[0009] 如上所述的高海拔光伏电站故障模拟测试系统自动切换装置，其特征在于，自动 切换装置配置35kV电抗器和10kV电抗器各一组，均安装于标准集装箱内。
[0010] 如上所述的高海拔光伏电站故障模拟测试系统自动切换装置，其特征在于，35kV 电抗器组分为LI、L2两组，每组各3个电抗器，共6个电抗器，L1组和L2组都呈品字形安 装，L1电抗器中心间距为900mm，L2电抗器中心间距为1080mm，每个电抗器下都有绝缘支 柱，L1组总高度为2085mm，L2组总高度为2335mm。 toon] 本发明的有益效果是：本发明的高海拔地区并网光伏电站电网故障模拟测试系统 跌落幅值自动切换装置适应各种极端电网。光伏低电压穿越检测不同于风电低电压穿越检 测，故障模拟系统容量不宜过高。基于大量理论仿真研究和现场实验验证，35kV系统本故障 模拟系统满足容量8MW光伏电站的检测要求，10kV系统本故障模拟系统满足容量6MW光伏 电站的检测要求，并确保在测试过程中对电网侧电压波动不超过±3%。
[0012] 高海拔地区并网光伏电站电网故障模拟测试系统跌落幅值自动切换装置容量按 照被测光伏单元容量4. 5MW定制，满足1. 5MW被测单元的3倍容量，保证低电压穿越测试正 常进行，同时对被测光伏单元影响降到最低。
[0013] 测试中所有跌落点的幅度范围分布和幅度偏差可精准控制，满足GB/T 19964-2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》标准对测试的要求。
[0014] 与之前的切换装置相比较，该装置操作性更方便，操作更简便，可靠性高，精度高， 可设计性更强。无需人工进行电抗器接线，在任意跌落深度进行低电压穿越实验时，可通过 控制界面自动实现电抗器接线，增强了试验的安全可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为本发明高海拔光伏电站故障模拟测试系统自动切换装置连接图。
[0016] 图2为电抗器切换原理图。
[0017] 图3为35kV电抗器组L1组的主视图。
[0018] 图4为35kV电抗器组L1组的侧视图。
[0019] 图5为35kV电抗器组L1组的俯视图。
[0020] 图6为35kV电抗器组L2组的主视图。
[0021] 图7为35kV电抗器组L2组的侧视图。
[0022] 图8为35kV电抗器组L2组的俯视图。
[0023] 图9为35kV系统电压跌落幅值分布曲线。
[0024] 图10为10kV系统电压跌落幅值分布曲线。
【具体实施方式】
[0025] 为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的 内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些 等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。
[0026] 如图1及图2所示，本发明的高海拔光伏电站故障模拟测试系统自动切换装置，本 切换装置共由两部分组成，第一部分为自动切换开关，该切换开关由三相组成，每一相分为 限流电抗连接部分和短路电抗连接部分，分别分为四个档位，每一档位连接电抗器的不同 连接抽头，实现电抗器不同电抗值的组合，以实现不同电抗器阻值的连接，通过转换开关的 远程调节，实现不同电压值的跌落，从而完成不同电压的跌落，通过不同值的跌落，最终完 成低电压跌落功能。
[0027] 第二部分为电抗器组，分为限流电抗和短路电抗，每一组电抗器分别有四组抽头 组成，每一组抽头对应不同的电抗值，限流电抗器主要作用为限制短路电流，使短路电流不 发生跃变，从而保证设备运行的安全。短路电抗器主要作用为实现单相、相间与三相之间的 短路，使设备产生短路电流。不同的抽头实现不同的短路电流，从而模拟真实的电网短路故 障状态。通过电抗器组和自动切换开关之间的连接，通过切换开关的远程调节，可以实现电 网故障模拟系统的电压的不同跌落，最终实现模拟电网故障的功能。
[0028] 可以实现多抽头电抗器的抽头组合实现各个跌落点的电抗组合，跌落幅度覆盖 (Γ90% Un范围，每间隔5% Un内分布有跌落点，电压跌落精度< ±2%Un。切换开关的各个 触点连接电抗器的各个抽头，通过集控系统将限流电抗Xsr和短路电抗Xsc优化组合，达到 精细调节限流、短路电抗比，选择不同跌落点时，切换开关根据电抗组合矩阵自动完成该跌 落点的电抗连接，实现不同跌落点电抗自动切换功能。
[0029] 高海拔地区并网光伏电站电网故障模拟测试系统跌落幅值自动切换装置配置 35kV电抗器和10kV电抗器各一组，均安装于标准集装箱内。
[0030] 如图3至图8所示，35kV电抗器组分为L1、L2两组，每组各3个电抗器，共6个电 抗器，L1组和L2组都呈品字形安装，L1电抗器中心间距为900mm，L2电抗器中心间距为 1080mm。每个电抗器下都有绝缘支柱，L1组总高度为2085mm，L2组总高度为2335mm。
[0031] 无励磁分接开关控制器作为一种电动控制装置，通过无励磁分接开关附带的电机 来控制开关的切换操作，实现无励磁调压的电动控制。
[0032] 控制器可显示开关切换操作状态及分接位置。
[0033] 控制器有一组--对应档位位置输出（触点容量3A250V AC或3A30V DC)及输入 远动信号(无源输入）实现远端控制。
[0034] 控制器具备RS485通讯接口，能响应上位机发出的升、降指令及返回分接位置信 号和控制器工作状态。通讯规约为⑶T01规约。
[0035] 本自动切换装置的工作环境需满足： a. 环境空气温度不低于-10°C，不高于+40°C; b. 空气相对湿度不大于85%; c. 海拔商度不商于2500m ; d. 无显著震动和冲击场所； e. 周围介质不含腐蚀性气体及导电尘埃； f. 无雨雪侵蚀的场所。
[0036] 本自动切换装置的操作方法是：在操作本控制器之前，必须确定主变在断电状态 方可进行操作。
[0037] 按升压按键分接开关从N档切换到N+1档，按降压按键，分接开关从N档降到N-l 档。按停止按键分接开关立刻停止。当分接开关处于中间状态，没有档位信号输入时，按动 动作指令按键没有作用，此时可将强制按键与升压（降压）按键同时按下。
[0038] 动作联络：是由主变断路器辅助触点提供给控制器的一对常闭触点，该触点在主 变断路器运行导通时必须为断开状态。
[0039] 控制接点：是控制器提供给主变断路器的一对无源常闭触点，当控制器在"升压" 或"降压"动作时该触点为断开(触点容量3A/250V AC)。
[0040] 表1无励磁分接开关控制器CX1插座与分接开关插座接线表
【权利要求】
1. 一种高海拔光伏电站故障模拟测试系统自动切换装置，其特征在于： 本切换装置共由两部分组成，第一部分为自动切换开关，该切换开关由三相组成，每一 相分为限流电抗连接部分和短路电抗连接部分，分别分为四个档位，每一档位连接电抗器 的不同连接抽头，实现电抗器不同电抗值的组合，以实现不同电抗器阻值的连接，通过切换 开关的远程调节，实现不同电压值的跌落，从而完成不同电压的跌落，通过不同值的跌落， 最终完成低电压跌落功能； 第二部分为电抗器组，分为限流电抗器和短路电抗器，每一组电抗器分别有四组抽头 组成，每一组抽头对应不同的电抗值，不同的抽头实现不同的短路电流，从而模拟真实的电 网短路故障状态；通过电抗器组和自动切换开关之间的连接，通过切换开关的远程调节，实 现电网故障模拟系统的电压的不同跌落，最终实现模拟电网故障的功能。
2. 根据权利要求1所述的高海拔光伏电站故障模拟测试系统自动切换装置，其特征在 于，自动切换装置配置35kV电抗器和10kV电抗器各一组，均安装于标准集装箱内。
3. 根据权利要求1所述的高海拔光伏电站故障模拟测试系统自动切换装置，其特征在 于，35kV电抗器组分为L1、L2两组，每组各3个电抗器，共6个电抗器，L1组和L2组都呈品 字形安装，L1电抗器中心间距为900mm，L2电抗器中心间距为1080mm，每个电抗器下都有 绝缘支柱，L1组总高度为2085mm，L2组总高度为2335mm。
【文档编号】H02S50/00GK104124917SQ201410300990
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】杨军, 杨小库, 张海宁, 李春来, 孟可风, 宋锐, 杨立滨, 孔祥鹏, 丛贵斌, 李正曦, 王轩, 赵世昌, 杨 嘉, 马勇飞, 梁英, 刘可, 张 杰 申请人:国网青海省电力公司电力科学研究院