一种用于测量风力发电机的电压跌落模拟发生器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于测量风力发电机的电压跌落模拟发生器，该电压跌落模拟发生器包括串联电抗器和并联电抗器，其特征在于所述串联电抗器的一端通过电网侧断路器与电网连接，所述串联电抗器的另一端通过风电侧断路器与风力发电机连接，串联电抗器与旁路断路器并联，所述串联电抗器的另一端还通过分压侧断路器与并联电抗器连接，串联电抗器、并联电抗器与被测风电机组的连接点即为该电压跌落模拟发生器的测试点，所述串联电抗器组和并联电抗器组均为可调电抗器。本实用新型采用阻抗形式实现大功率低电压试验环境，当阻抗匹配关系随试验负载变化而变化时，也能够精确控制电压跌落深度。
【专利说明】—种用于测量风力发电机的电压跌落模拟发生器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于测量风力发电机的电压跌落模拟发生器。
【背景技术】
[0002]随着我国风电装机容量的逐渐增大，发电机与电网之间的相互影响也越来越大，特别是双馈风力发电机组电网与发电机之间的关系更为敏感。双馈风力发电技术是目前应用最广泛的风力发电技术。双馈感应电机是一种绕线式异步电机，其中发电机定子直接与电网相连，转子侧通过背靠背变换器与电网相连。而电网电压的突然跌落会在定子绕组中造成很大的冲击电流，并且由于发电机定子转子之间的电磁耦合关系，电网电压的跌落同样会导致转子侧过流现象。
[0003]对于风电容量比例较高的电网，当电网电压发生跌落时，如果此时风电机组与电网解列，有可能造成电网电压和频率的崩溃，给工业生产造成巨大的损失。因此，风机在电网故障情况下的运行能力显得极为重要。新的电网运行准则要求并网型风电机组在电网故障下一定时间内不能脱网，必须具备一定的低电压穿越能力，即，如果在电网出现跌落时，风力发电机组仍然能够持续运行并且不脱网称为低电压穿越(LVRT)。但由于电网故障的不可操作性，为测试风电机组在电网电压跌落时的穿越能力，需要有专门的电压跌落模拟发生设备用于产生风机可能遇到的各种电压跌落。
[0004]我国的低电压穿越标准规定，当电网电压跌落在额定电压的20%?90%时，风电机组在0.625s内能够持续并网运行。为了推进低电压穿越测试标准的实施，促进风电机组低电压穿越运行能力的提高，增强风电大规模接入情形下电网的安全可靠水平，需要研制低电压穿越测试装置测试风电机组的低电压穿越能力。用于测试风力发电机组低电压穿越测试的装置通常称为电压跌落发生装置(LVRT测试装置)。
[0005]目前风力发电系统用于测量风力发电机的电压跌落模拟发生器方案有基于阻抗形式、基于变压器形式和基于电力电子变换技术等三种形式。基于变压器形式的装置体积和重量很大，不便携带。基于电力电子变换形式的装置，受器件功率的制约，一般局限于实验室和小功率范围内使用。基于阻抗形式实现的LVRT测试装置结构简单，实现方便，但是不能实现风力发电系统无功功率补偿等功能，而且当负载变化时，阻抗的匹配关系也发生变化，使电压跌落深度难以控制。
【发明内容】
[0006]本实用新型提供了一种用于测量风力发电机的电压跌落模拟发生器，采用阻抗形式实现大功率低电压试验环境，当阻抗匹配关系随试验负载变化而变化时，也能够精确控制电压跌落深度。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型是这样实现的:一种用于测量风力发电机的电压跌落模拟发生器，该电压跌落模拟发生器包括串联电抗器和并联电抗器，其特征在于所述串联电抗器的一端通过电网侧断路器与电网连接，所述串联电抗器的另一端通过风电侧断路器与风力发电机连接，串联电抗器与旁路断路器并联，所述串联电抗器的另一端还通过分压侧断路器与并联电抗器连接，串联电抗器、并联电抗器与被测风电机组的连接点即为该电压跌落模拟发生器的测试点，所述串联电抗器组和并联电抗器组均为可调电抗器。所述串联电抗器由可调电抗器和小幅度可调电抗器串联连接而成，所述小幅度可调电抗器设有若干个档位抽头。所述可调电抗器为可调电感量电抗器，所述可调电感量电抗器设有多个具有不同阻抗值的外接端子，在各个外接端子之间连接有交流接触器。
[0008]本发明的有益效果如下:
[0009]根据试验所需不同的电压跌落深度，任意组合可调电抗器上具有不同阻抗值的端子，控制相应的交流接触器组的导通的方式，得到所需的串联电抗器和并联电抗器组组合参数；
[0010]为解决电网系统阻抗对测试点电压的影响，造成偏离预设的电压跌落数值的问题。本装置将可调电抗器和小范围可调电抗器串联构成串联电抗器组，小范围可调电抗器设有若干个档位抽头，通过对小范围可调电抗器上的抽头短接，修正因系统阻抗变动而造成的电压跌落数值偏离问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的电路示意图。
[0012]图2是可调电抗器的示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。
[0014]如图所示，该系统主要包括串联电抗器组(限流电抗)X1、并联电抗器组X2、可控断路器、以及电流互感器、电压互感器等传感器组成。该装置中的可控断路器包括，电网侧断路器CB1，与串联电抗器组相串联且位于电网一侧，用于控制装置的接入系统；旁路断路器CB2，与串联电抗器组相并联，作为风电机组正常发电过程中的通路。通过断开或闭合CB2，实现串联电抗器组投入或切出；风电侧断路器CB3，与串联电抗器组相串联且位于风电机组一侧，用于控制装置与被测风电机组的连接；分压侧断路器CB4，与并联电抗器组相串联，用于控制并联电抗器组的投入与推出，从而实现测试点电压的跌落。主接线中，串联电抗器组、并联电抗器组与被测风电机组的连接点即为该装置的测试点。通过断开断路器CB2和闭合断路器CB4分别将串联电抗器组和并联电抗器组投入，实现测试点电压的跌落。
[0015]本装置采用可调电感量电抗器，其结构设计有阻抗值不同的多个端子，每个端子间的参数可设计为相同或不同。以4个端子的可调电抗器为例(见图3)，1、2、3、4为可调电抗器的外接端子，在各个端子之间连接交流接触器。根据需要短接不同的外接端子，以任意串联组合方式得到不同电感值。如触发2、3之间的连接交流接触器，使端子2和3之间的阻抗被短接，得到预设的电感值。为实现不同电压跌落等级，控制可调电抗器抽头间的交流接触器组的导通的方式，通过调节串联电抗器的电感值和并联电抗器组的电感值来改变阻抗分压比，进而改变测试点的电压跌落深度。
[0016]对风电机组进行低电压穿越试验时，通过闭合断路器CB1、CB2、CB3使风电机组并网运行。断开CB2将Xl接入，Xl接入时间可设定。电压跌落通过控制断路器CB4闭合实现，跌落时间由断路器CB4固定合闸后再建立电压时间决定；测试点处电压可跌落从0%到80%各个电压等级上。
[0017]本发明为实现电抗器电感量可调，采用电抗器的直径和匝数、电感量之间的关联匹配设计，使得各抽头间可任意串联组合，以达到所需电感值。
[0018]为修正电网系统阻抗对测试点电压的影响，造成偏离预设的电压跌落数值的问题。本发明将电抗器Xi和小范围可调电抗器Xii串联构成限流电抗器组，Xii设有若干个档位抽头，通过对Xll上的抽头短借，修正因系统阻抗变动而造成的电压跌落数值偏离问题。
[0019]根据装置在实际运行中可能出项的故障类型，设计反时限过电流保护措施，确保装置中电抗器等电器元件不受损害。反时限过电流保护的保护特性具有当电流越大保护的动作时限短，而电流小时动作时限长的特点。反时限过电流保护同时含有速断功能，当电流超过速断定值时会瞬时动作，即包括电流速断和反时限特性过电流的两段式保护。
【权利要求】
1.一种用于测量风力发电机的电压跌落模拟发生器，该电压跌落模拟发生器包括串联电抗器和并联电抗器，其特征在于所述串联电抗器的一端通过电网侧断路器与电网连接，所述串联电抗器的另一端通过风电侧断路器与风力发电机连接，串联电抗器与旁路断路器并联，所述串联电抗器的另一端还通过分压侧断路器与并联电抗器连接，串联电抗器、并联电抗器与被测风电机组的连接点即为该电压跌落模拟发生器的测试点，所述串联电抗器组和并联电抗器组均为可调电抗器。
2.如权利要求1所述的电压跌落模拟发生器，其特征在于所述串联电抗器由可调电抗器和小幅度可调电抗器串联连接而成，所述小幅度可调电抗器设有若干个档位抽头。
3.如权利要求1所述的电压跌落模拟发生器，其特征在于所述可调电抗器为可调电感量电抗器，所述可调电感量电抗器设有多个具有不同阻抗值的外接端子，在各个外接端子之间连接有交流接触器。
【文档编号】G01R31/34GK203732686SQ201320597470
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】张永明, 史伟伟, 刘家乐, 陈苏声 申请人:上海市质量监督检验技术研究院