母线短路容量测试方法、装置及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风电技术领域，尤其涉及一种母线短路容量测试方法、装置及系统。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国风电技术始终保持着快速、大规模发展态势，在西北、内蒙等地规划 建设千万个千瓦级风电基地。大型风电基地及大规模风电场建设，对于电网的接纳能力和 电网强弱性有了更多的要求。其中，运行短路容量是表征电力系统运行特征的一个重要参 数，短路容量的大小反映了该母线与电力系统之间联系的紧密程度。可见，估算运行短路容 量对评估系统的强弱性和电压稳定水平具有重要意义。
[0003] 通常，现有技术采用静态估算法、基于神经网络预测法、利用大负荷扰动模拟实测 法和利用戴维南定理和投切电容估算法。然而，上述四种方法具有如下不足之处:一是对于 静态估算法，可供参考的系统阻抗一年仅下达一次，是静态的，而实际系统阻抗是动态的， 这种估算方式准确度不高;二是对于基于神经网络预测法，其计算量较大，且模型训练过程 不易把握;三是利用大负荷扰动模拟实测法难以实现常规运行状态下的实时监测；四是利 用戴维南定理和投切电容估算法属于理论运算，实用性不强。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例的目的在于，提供一种母线短路容量测试方法、装置及系统，以实现 准确、动态地测试母线短路容量，从而为判定风电场的接入系统强弱性提供依据，实用性 强。
[0005] 为实现上述发明目的，本发明的实施例提供了一种母线短路容量测试方法，所述 方法包括:获取母线上测试点的无功功率为零时的电压值，以及至少两组无功功率值及与 其对应的电压值;根据所述风电场的无功功率补偿关系、所述无功功率为零时的电压值以 及所述至少两组无功功率值及与其对应的电压值，得到所述母线短路容量。
[0006] 本发明的实施例还提供了一种母线短路容量测试装置，所述装置包括:功率及电 压获取模块，用于获取母线上测试点的无功功率为零时的电压值，以及至少两组无功功率 值及与其对应的电压值;短路容量计算模块，用于根据风电场的无功功率补偿关系、所述无 功功率为零时的电压值以及至少两组无功功率值及与其对应的电压值，得到所述母线短路 容量。
[0007] 本发明的实施例还提供了一种母线短路容量测试系统，所述系统包括:获取装置， 用于获取母线上测试点的无功功率为零时的电压值，以及至少两组无功功率值及与其对应 的电压值;处理器，用于根据风电场的无功功率补偿关系、所述无功功率为零时的电压值以 及所述至少两组无功功率值及与其对应的电压值，得到所述母线短路容量。
[0008] 本发明实施例提供的母线短路容量测试方法、装置及系统，通过获取母线上测试 点的无功功率为零时的电压值，以及至少两组无功功率值及与其对应的电压值，进一步根 据风电场的无功功率补偿关系、无功功率为零时的电压值以及至少两组无功功率值及与其 对应的电压值，实现了准确、动态地测试母线短路容量，从而为判定风电场的接入系统强弱 性提供依据，同时为风机和无功功率补偿装置的控制参数调整提供参考依据，实用性强。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明实施例一的母线短路容量测试方法的流程示意图；
[0010] 图2为本发明实施例一的母线短路容量测试方法的应用场景示意图；
[0011] 图3为本发明实施例一的无功功率补偿的原理示意图之一；
[0012] 图4为本发明实施例一的无功功率补偿的原理示意图之二；
[0013]图5为图2所示母线短路容量测试方法的应用场景中200kV测控回路端子引线图；
[0014] 图6为图2所示母线短路容量测试方法的应用场景中主变压器低压侧测控回路端 子引线图；
[0015] 图7为图2所示母线短路容量测试方法的应用场景中电能质量测试仪的接线示意 图；
[0016] 图8为图2所示母线短路容量测试方法的应用场景中风电场一次系统简化示意图；
[0017] 图9为本发明实施例二的母线短路容量测试装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图对本发明实施例母线短路容量测试方法、装置及系统进行详细描 述。
[0019] 本发明的基本构思是基于无功功率补偿原理，测试风电场运行状态下的母线短路 容量。由此，对于判断风电场系统强弱性，以及风机和无功功率补偿装置的控制参数的调整 具有参考意义，也便于采用主动方式减小系统扰动，调控系统电压，同时保证系统稳定性。 无需较大的计算量，且实用性强。
[0020] 实施例一
[0021] 图1为本发明实施例一的母线短路容量测试方法的流程示意图，可在如实施例二 所述的母线短路容量测试装置上执行该方法，如图1所示，在风电场运行状态下，母线短路 容量测试方法包括：
[0022] 步骤101:获取母线上测试点的无功功率为零时的电压值，以及至少两组无功功率 值及与其对应的电压值。
[0023]需要说明的是，母线可具体为并网母线和/或集电线汇流母线。
[0024] 这里，风电场可包括无功功率补偿装置，根据本发明示例性的实施例，步骤101可 包括:通过调整无功功率补偿装置的输出容量，以检测母线上测试点的无功功率为零时的 电压值，以及至少两组无功功率值及与其对应的电压值。
[0025] 具体地，上述调整无功功率补偿装置的输出容量的处理可包括:获取测试点的预 设的电压运行范围和静态短路容量;根据电压运行范围和静态短路容量，计算输出容量的 调节范围；根据计算得到的输出容量的调节范围和预设的调整步长，调整无功功率补偿装 置的输出容量。
[0026] 需要说明的是，上述静态短路容量是指由上级电力调度部门根据年度运行方式和 假定的若干种边界条件，给出本级电网的各条母线在大、小两种方式下的系统阻抗，根据给 出的系统阻抗计算出的短路容量。
[0027] 在具体的实现方式中，图2为本发明实施例一的母线短路容量测试方法的应用场 景示意图，由图2所示，在风电场中，无功功率补偿装置及风机汇集线路，经变电站主变压器 升压后由变电站出线线路与电力系统相连。图2中200kV母线即是前述并网母线，35kV母线 即是前述集电线汇流母线。例如，可将图2示出的变电站200kV母线测试点和变电站35kV母 线测试点作为需要进行测试的点。调整一次无功功率补偿装置的输出容量，就记录一下测 试点的无功功率为零时的电压值，以及至少两组无功功率值及与其对应的电压值。其中，记 录的功率数据和电压数据可利用相关检测设备(例如电能质量测试仪)完成。
[0028] 步骤102:根据风电场的无功功率补偿关系、无功功率为零时的电压值以及至少两 组无功功率值及与其对应的电压值，得到母线短路容量。
[0029] 根据本发明示例性的实施例，步骤102可包括:根据至少两组无功功率值及与其电 压值，计算无功功率变化值和电压变化值;根据风电场的无功功率补偿关系、无功功率变化 值和电压变化值，以及无功功率为零时的电压值，计算母线短路容量。
[0030] 具体地，上述根据风电场的无功功率补偿关系、无功功率变化值和电压变化值，以 及无功功率为零时的电压值，计算母线短路容量的处理可根据下式（1)，计算母线短路容 量：
[0032]其中，Ssc为母线短路容量，Uo为无功功率为零时测试点处的电压值，△ Q为测试点 处无功功率变化值，AU为测试点处电压变化值。这里，式（1)可视为体现风电场的无功功率 补偿关系的表达式。
[0033] 为了便于更加清楚、准确地理解本发明实施例，以下对式（1)的推导由来进行详细 说明。
[0034] 具体地，式（1)所示的母线短路容量是基于无功功率补偿的原理。图3为本发明实 施例一的无功功率补偿的原理示意图之一，图4为本发明实施例一的无功功率补偿的原理 示意图之二。参照图3和图4,图3示出了无功功率补偿的单相等效电路简图，其中，U为风电 场的系统电压，R和X分别为风电场的系统电阻和电抗。可设负载变化很小，故有AU〈〈U，则 假定R〈〈X时，图4了反映系统电压与无功功率变化的特性曲线。从图4可以看出，随着系统供 给的无功功率Q的增加，系统电压U下降，系统的近似特性曲线可由下式(2)或者式(3)表示：
[0037] 其中，Uo为无功功率为零时的系统电压，Ssc为系统短路容量，AU为电压变化值，Λ Q为无功功率变化值。
[0038] 由此可知，无功功率的变化会引起电