一种交流电源三相不平衡跌落模拟装置及模拟方法
【专利摘要】本发明公开了一种交流电源三相不平衡跌落模拟装置，包括电压源型四象限高压变流器，电压源型四象限高压变流器的三相输出端分别连接三相独立绕组变压器输入侧的对应接线端，三相独立绕组变压器为输出单相变压器且输出侧为Y型输出，输出侧中性点不接地。本发明通过控制电压源型四象限高压变流器，根据所需三相不平衡跌落要求分别向电压源型四象限高压变流器的三相功率单元发送控制信号，在三相独立绕组变压器产生符合设定要求的电压跌落值，能够实现10kV及以上电压等级的电网故障模拟，避免在模拟三相不平衡跌落时发生变压器电压耦合现象，提高输出电压的准确度。
【专利说明】一种交流电源三相不平衡跌落模拟装置及模拟方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电源模拟装置及模拟方法，尤其涉及一种交流电源三相不平衡跌落模拟装置及模拟方法。
【背景技术】
[0002]随着我国光伏电站和风电场等新能源并网发电系统接入电网，为保障新能源并网发电系统安全稳定运行，国家出台了接入电力系统的新能源并网发电系统低电压穿越能力技术标准。标准中规定，当电力系统发生不同类型故障时，如三相短路故障、两相短路故障、单相接地短路故障等，新能源并网发电系统应具有低电压穿越能力。针对该项性能测试，需要能够模拟电压跌落的交流电源，而如何实现不平衡跌落是本项测试的难点。
[0003]使用变频器模拟电网跌落，是目前较为普遍的一种测试方法。传统的实现三相不平衡跌落方法有以下两种:
(I)变频器直接实现的不平衡电压跌落。
[0004]由于输出电压等级的限制，此方法只能适用于低压电网或者实验室型式试验。
[0005](2)采用变压器输出侧连接三相升压变压器Tl的方法，其工作原理如图1所示。
[0006]此方法虽然能够实现IOkV及以上电压等级的电网故障模拟，但是在实现不平衡跌落时，由于存在电压耦合的现象，将会导致变压器的输出电压波形发生畸变，具有跌落点不可控的缺点，不能准确实现不平衡跌落，如当单相跌落时，输出波形如图2所示。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种交流电源三相不平衡跌落模拟装置及模拟方法，能够实现IOkV及以上电压等级的电网故障模拟，避免在模拟三相不平衡跌落时发生变压器电压耦合现象，提高输出电压的准确度。
[0008]本发明采用下述技术方案:
一种交流电源三相不平衡跌落模拟装置，包括电压源型四象限高压变流器，电压源型四象限高压变流器的三相输出端分别连接三相独立绕组变压器输入侧的对应接线端，三相独立绕组变压器为输出单相变压器且输出侧为Y型输出，输出侧中性点不接地。
[0009]所述的三相独立绕组变压器输出侧连接电压互感器和与电压互感器配合使用的电压测量显示仪器。
[0010]所述的三相独立绕组变压器输出侧连接有3个电压互感器，采用Y型接法测量三相独立绕组变压器输出的三相电压；3个电压互感器的中心点与三相独立绕组变压器的输出中性点连接，电压互感器的中心点不接地。
[0011]所述的电压测量显示仪器采用示波器或功率分析仪。
[0012]所述的电压源型四象限高压变流器三相电源之间的角度差为120°。
[0013]一种交流电源三相不平衡跌落模拟方法，包括以下步骤:
A:使用电压源型四象限高压变流器作为供电电源，且通过控制每相电源的电压相角，使电压源型四象限高压变流器三相电源之间的角度差为120° ；
B:将电压源型四象限高压变流器的三相输出端分别连接到三相独立绕组变压器输入侧的对应接线端，三相独立绕组变压器为输出单相变压器且输出侧为Y型输出，输出侧中性点不接地；
C:根据所需三相不平衡跌落要求，分别控制电压源型四象限高压变流器UC的三相功率单元向三相独立绕组变压器T2输出低压，通过三相独立绕组变压器T2升压后产生符合设定要求的电压跌落值，实现交流电源三相不平衡跌落模拟。
[0014]还包括跌落深度检测步骤D，在三相独立绕组变压器输出侧连接电压互感器和与电压互感器配合使用的电压测量显示仪器，利用电压测量显示仪器检测交流电源三相不平衡跌落模拟产生的跌落深度。
[0015]所述的三相独立绕组变压器输出侧连接有3个电压互感器，采用Y型接法测量三相独立绕组变压器输出的三相电压；3个电压互感器的中心点与三相独立绕组变压器的输出中性点连接，电压互感器的中心点不接地。
[0016]所述的电压测量显示仪器采用示波器或功率分析仪。
[0017]本发明通过控制电压源型四象限高压变流器，根据所需三相不平衡跌落要求分别向电压源型四象限高压变流器的三相功率单元发送控制信号，在三相独立绕组变压器产生符合设定要求的电压跌落值，能够实现IOkV及以上电压等级的电网故障模拟，避免在模拟三相不平衡跌落时发生变压器电压耦合现象，提高输出电压的准确度。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为现有三相不平衡跌落模拟装置的原理示意图；
图2为现有三相不平衡跌落模拟装置输出电压的波形图；
图3为本发明所述三相不平衡跌落模拟装置的原理示意图；
图4为本发明所述三相不平衡跌落模拟装置输出电压的波形图。
【具体实施方式】
[0019]如图3所述，本发明所述的交流电源三相不平衡跌落模拟装置包括电压源型四象限高压变流器UC，电压源型四象限高压变流器UC三相电源之间的角度差为120° ;电压源型四象限高压变流器UC的三相输出端分别连接三相独立绕组变压器T2输入侧的对应接线端，通过三相独立绕组变压器T2高压输出。该三相独立绕组变压器T2为输入侧是三相独立绕组且输出侧为Y型输出的变压器，同时输出侧中性点NI不接地。输出侧采用Y型接法是为了满足测试对象三相三线或三相四线制接线要求。三相独立绕组变压器T2输出侧连接有电压互感器PT和与电压互感器PT配合使用的电压测量显示仪器，电压测量显示仪器可采用示波器或功率分析仪。本实施例中，三相独立绕组变压器T2输出侧连接有3个电压互感器PT，采用Y型接法测量三相独立绕组变压器T2输出的三相电压；3个电压互感器PT的中心点N与三相独立绕组变压器T2的输出中性点NI连接，电压互感器PT的中心点N不接地。
[0020]本发明所述的交流电源三相不平衡跌落模拟方法，包括以下步骤:
A:使用电压源型四象限高压变流器UC作为供电电源，且通过控制每相电源的电压相角，使电压源型四象限高压变流器UC三相电源之间的角度差为120° ；
B:将电压源型四象限高压变流器UC的三相输出端分别连接到三相独立绕组变压器T2输入侧的对应接线端，通过三相独立绕组变压器T2高压输出；三相独立绕组变压器T2输入侧为三相独立绕组且输出侧为Y型输出，同时输出侧中性点NI不接地；
C:根据所需三相不平衡跌落要求，分别控制电压源型四象限高压变流器UC的三相功率单元向三相独立绕组变压器T2输出低压，通过三相独立绕组变压器T2升压后产生符合设定要求的电压跌落值，实现交流电源三相不平衡跌落模拟；
D:在三相独立绕组变压器T2输出侧连接电压互感器PT及与电压互感器PT配合使用的电压测量显示仪器，电压测量显示仪器可采用示波器或功率分析仪；利用电压测量显示仪器检测交流电源三相不平衡跌落模拟产生的跌落深度。三相独立绕组变压器T2输出侧连接有3个电压互感器PT，采用Y型接法测量三相独立绕组变压器T2输出的三相电压；3个电压互感器PT的中心点N与三相独立绕组变压器T2的输出中性点NI连接，电压互感器PT的中心点N不接地。
[0021]本发明在使用时，电压源型四象限高压变流器UC的三相电源为独立电源，通过控制每相电源的电压相角，使电压源型四象限高压变流器UC三相电源之间的角度差为120°。在无电压跌落时，还可作为正常电源负载使用。
[0022]当需要模拟交流电源三相不平衡跌落时，可通过电压源型四象限高压变流器UC的控制模块，根据所需三相不平衡跌落要求分别向电压源型四象限高压变流器UC的三相功率单元发送控制信号，可达到三相输出互不干扰的目的。
[0023]由于本发明采用三相独立绕组变压器T2，线圈之间不存在电磁干扰，在模拟交流电源三相不平衡跌落时，电压源型四象限高压变流器UC根据跌落模拟所要求的不同的幅值，通过在三相独立绕组变压器T2输入侧输入三相电源，即可在三相独立绕组变压器T2的输出侧产生符合设定要求的电压跌落值，三相独立绕组变压器T2的输出侧输出的电压波形如图4所述，具有跌落点可控、跌落精度高、控制方法易于实现的优点。
[0024]上述电压互感器PT的接线测量方法，保证电压测量显示仪器能够通过电压互感器PT得到高精度的跌落深度测量值，避免测量值与真实值不符的现象发生。
【权利要求】
1.一种交流电源三相不平衡跌落模拟装置，其特征在于:包括电压源型四象限高压变流器，电压源型四象限高压变流器的三相输出端分别连接三相独立绕组变压器输入侧的对应接线端，三相独立绕组变压器为输出单相变压器且输出侧为Y型输出，输出侧中性点不接地。
2.根据权利要求1所述的交流电源三相不平衡跌落模拟装置，其特征在于:所述的三相独立绕组变压器输出侧连接电压互感器和与电压互感器配合使用的电压测量显示仪器。
3.根据权利要求2所述的交流电源三相不平衡跌落模拟装置，其特征在于:所述的三相独立绕组变压器输出侧连接有3个电压互感器，采用Y型接法测量三相独立绕组变压器输出的三相电压；3个电压互感器的中心点与三相独立绕组变压器的输出中性点连接，电压互感器的中心点不接地。
4.根据权利要求3所述的交流电源三相不平衡跌落模拟装置，其特征在于:所述的电压测量显示仪器采用示波器或功率分析仪。
5.根据权利要求4所述的交流电源三相不平衡跌落模拟装置，其特征在于:所述的电压源型四象限高压变流器三相电源之间的角度差为120°。
6.一种交流电源三相不平衡跌落模拟方法，其特征在于，包括以下步骤: A:使用电压源型四象限高压变流器作为供电电源，且通过控制每相电源的电压相角，使电压源型四象限高压变流器三相电源之间的角度差为120° ； B:将电压源型四象限高压变流器的三相输出端分别连接到三相独立绕组变压器输入侧的对应接线端，三相独立绕组变压器为输出单相变压器且输出侧为Y型输出，输出侧中性点不接地； C:根据所需三相不平衡跌落要求，分别控制电压源型四象限高压变流器UC的三相功率单元向三相独立绕组变压器T2输出低压，通过三相独立绕组变压器T2升压后产生符合设定要求的电压跌落值，实现交流电源三相不平衡跌落模拟。
7.根据权利要求6所述的交流电源三相不平衡跌落模拟方法，其特征在于:还包括跌落深度检测步骤D，在三相独立绕组变压器输出侧连接电压互感器和与电压互感器配合使用的电压测量显示仪器，利用电压测量显示仪器检测交流电源三相不平衡跌落模拟产生的跌落深度。
8.根据权利要求7所述的交流电源三相不平衡跌落模拟方法，其特征在于:所述的三相独立绕组变压器输出侧连接有3个电压互感器，采用Y型接法测量三相独立绕组变压器输出的三相电压；3个电压互感器的中心点与三相独立绕组变压器的输出中性点连接，电压互感器的中心点不接地。
9.根据权利要求8所述的交流电源三相不平衡跌落模拟方法，其特征在于:所述的电压测量显示仪器采用示波器或功率分析仪。
【文档编号】G01R31/02GK103630763SQ201310547228
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】李朝晖, 张振安, 林小进, 杨海晶, 张景超, 孔圣立, 吴春红, 马伟东, 吴蓓蓓, 张军军 申请人:国家电网公司, 国网河南省电力公司电力科学研究院, 中国电力科学研究院