基于逆变器型式试验的光伏电站低电压穿越性能评价方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于逆变器型式试验的光伏电站低压穿越性能评价方法，包括步骤1：对光伏逆变器单机模型进行低电压穿越型式试验；依据型式试验的试验参数对并网光伏逆变器模型进行故障仿真，校验光伏逆变器单机模型的低电压穿越性能；步骤2：构建光伏电站模型；步骤3：对光伏电站模型进行稳态潮流计算，分析光伏电站模型的稳态性能；步骤4：依据光伏电站低电压穿越性能标准校验光伏电站模型的低电压穿越性能。和现有技术相比，本发明提供的一种基于逆变器型式试验的光伏电站低压穿越性能评价方法，在无法进行光伏电站整体低电压穿越测试及光伏发电单元测试无法有效开展的情况下，能够满足电网对大型光伏电站低电压穿越技术要求的评价需求。
【专利说明】基于逆变器型式试验的光伏电站低电压穿越性能评价方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光伏电站性能评价方法，具体涉及一种光伏电站低压穿越性能评价方法。
【背景技术】
[0002]光伏发电已成为太阳能资源开发利用的重要形式，其中大型光伏电站的接入，将对电网的安全稳定运行产生深刻影响，特别是在电网故障时光伏电站的突然脱网会进一步恶化电网运行状态，带来更加严重的后果。当光伏电站渗透率较高或出力时，电网发生故障引起光伏电站跳闸，由于故障恢复后光伏电站重新并网需要时间，在此期间引起的功率缺额将导致相邻的光伏电站跳闸，从而引起大面积停电，影响电网安全稳定运行。因此亟待开展对光伏电站低电压穿越性能的检测，保障光伏电站接入后电网安全稳定运行。
[0003]当前光伏电站低电压穿越性能现场检测主要是对光伏发电单元进行低电压穿越现场测试，从而对光伏发电单元并网性能进行评价。然而现有技术中低电压穿越检测装置最大容量约为8丽，无法在光伏电站并网点处开展低穿测试；例如集中接入的规模化光伏电站，通常一个光伏发电单元容量就达到1丽，光伏电站容量普遍超过10丽，甚至达到100MW以上；常规的低电压穿越检测装置仅能够对光伏发电单元完成测试，无法在并网点处直接测试光伏电站低电压穿越性能，另外由于现场低电压穿越检测装置数量、地理环境限制，测试数据不易获取光伏发电单元低电压穿越性能测试不能有效开展，无法满足规模化光伏电站需求。综上，光伏电站低电压穿越性能评价难以通过现场测试直接开展，无法通过光伏发电单元进行光伏电站建模的低电压穿越性能评价。
[0004]因此提供一种通过建立准确的光伏电站模型，规避光伏发电现场测试，有效评价光伏电站低电压穿越性能的方法显得尤为重要。
【发明内容】
[0005]为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种基于逆变器型式试验的光伏电站低压穿越性能评价方法，所述方法包括下述步骤:
[0006]步骤1:对光伏逆变器单机模型进行低电压穿越型式试验；依据所述低电压穿越型式试验的试验参数对并网光伏逆变器模型进行故障仿真，从而校验所述光伏逆变器单机模型的低电压穿越性能；
[0007]步骤2:通过交流电网模型、变压器模型、线缆模型、无功补偿装置模型、电站功率控制装置模型以及符合校验指标的所述光伏逆变器单机模型构建光伏电站模型；
[0008]步骤3:对所述光伏电站模型进行稳态潮流计算，分析所述光伏电站模型的稳态性能；以及
[0009]步骤4:依据光伏电站低电压穿越性能标准校验所述光伏电站模型的低电压穿越性能。
[0010]优选的，所述低电压穿越型式试验中采用无源电抗器模拟电网电压跌落；所述电网电压的跌落点包括0% Un跌落点、20% Un跌落点以及分别至少有一个跌落点的跌落点区间20%?50% UN、50%?75% Un和75%?90% Un ;所述Un为电网的额定电压；
[0011]优选的，所述低电压穿越型式试验的故障类型包括光伏电站主变压器高压侧三相对称故障、两相不对称故障和单相不对称故障；所述步骤I中依据与所述低电压穿越型式试验的实测数据Xm时序同步的仿真数据Xs校验所述光伏逆变器单机模型的低电压穿越性倉泛;
[0012]优选的，所述实测数据xM和所述仿真数据Xs均包括有功功率、无功功率和无功电流；所述光伏逆变器单机模型的低电压穿越性能的校验指标包括实测数据％与仿真数据Xs的静态均值偏差、暂态均值偏差、静态最大偏差和加权平均偏差；
[0013]所述静态均值偏差为静态范围内实测数据xM与仿真数据Xs的平均误差值；所述暂态均值偏差为暂态范围内实测数据％与仿真数据Xs的平均误差值；所述静态最大偏差为静态范围内实测数据Xm与仿真数据Xs的最大误差值；所述加权平均偏差为故障区间内平均误差加权值，所述故障区间包括故障前区间、故障中区间和故障后区间；
[0014]优选的，所述光伏电站低电压穿越性能标准符合GB/T19964-2012技术要求，包括有功功率恢复速率、无功电流响应时间和无功电流注入有效值。
[0015]与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是:
[0016]1、本发明技术方案中，通过构建准确的光伏电站模型，规避光伏发电现场测试，同时不包含逆变器并联及升压变的逆变器单机模型能够更精确反映光伏逆变器的暂态过程;
[0017]2、本发明技术方案中，采用符合GB/T19964-2012技术要求的光伏电站低电压穿越性能标准，以准确的光伏电站模型为基础，能够有效评价光伏电站低电压穿越性能；
[0018]3、本发明技术方案中，在GB/T19964-2012技术要求基础上提出了更详细的有功功率恢复速率评价方法，即设定不考虑有功功率恢复速率的评价条件，从而能够更准确地评价光伏电站低电压穿越过程中有功功率恢复性能；
[0019]4、本发明技术方案中，采用经过型式试验验证的光伏逆变器单机模型建立的光伏电站模型更准确，能够有效评价光伏电站低电压穿越性能指标；
[0020]5、本发明提供的一种基于逆变器型式试验的光伏电站低压穿越性能评价方法，在无法进行光伏电站整体低电压穿越测试、光伏发电单元测试无法有效开展的情况下，利用现有光伏逆变器单机型式试验测试数据，实现并网规模化光伏电站低电压穿越暂态性能评价，满足了电网对大型光伏电站低电压穿越技术要求的评价需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]下面结合附图对本发明进一步说明。
[0022]图1是:本发明实施例中基于逆变器型式试验的光伏电站低压穿越性能评价方法流程图；
[0023]图2是:本发明实施例中电压跌落发生装置连接图；
[0024]图3是:本发明实施例中光伏逆变器单机模型的故障仿真区间划分示意图；
[0025]图4是:本发明实施例中基于光伏逆变器单机模型的光伏电站模型结构图。【具体实施方式】
[0026]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0027]本发明提供了一种基于逆变器型式试验的光伏电站低压穿越性能评价方法，该方法依据光伏电站电气接线图建立光伏电站模型，获取故障仿真数据，从而对光伏电站低压穿越性能进行评价；其中，光伏电站模型采用经过型式试验数据验证的光伏逆变器单机模型，保证光伏电站模型准确性。如图1所示所述方法具体步骤为:
[0028]步骤1:①，对光伏逆变器单机模型进行低电压穿越型式试验；
[0029]如图2所示电压跌落发生装置设置在光伏电站主变压器高压侧，电压跌落发生装置采用无源电抗器模拟电网电压跌落；
[0030]低电压穿越型式试验的试验参数包括直流母线电压、直流母线电流、三相交流电压、三相交流电流、电网电压的跌落点和故障类型；
[0031]电网电压的跌落点包括0%队跌落点、20% Un跌落点以及分别至少有一个跌落点的跌落点区间20 %~50 % UN、50 %~75 % Un和75 %~90 % UN, Un为电网电压的额定电压；数据采集装置的采样率最低值为IOkHz ;故障类型包括光伏电站主变压器高压侧的三相对称故障、两相不对称故障和单相不对称故障；
[0032]本实施例中电网电压跌落点为额定电压Un的0+5 %、20% ±5%、40% ±5%、60% ±5%、80% ±5%和 90%-5%，上述跌落点对应的电压跌落持续时间依次为0.15s、0.625s、1.02s、1.41s、1.8s,2s ;检测工况为 0.1Pn ~0.3Pn 和≥ 0.7Pn。
[0033]②，依据上述试验参数对并网光伏逆变器模型进行故障仿真，从而校验光伏逆变器单机模型的低电压穿越性能；
[0034]依据光伏逆变器控制策略建立并网光伏逆变器模型，具备电流电压控制、并网保护等模型，可实现低电压穿越、无功电流支撑能力，与型式试验的试验参数保持一致，为确保型式试验测试与故障仿真的可比性，依据与低电压穿越型式试验的实测数据Xm时序同步的仿真数据Xs校验光伏逆变器单机模型的低电压穿越性能；实测数据％和仿真数据Xs均包括有功功率、无功功率和无功电流。
[0035]③:将光伏逆变器单机模型的故障仿真区间划分为故障前A、故障中B和故障后C三个阶段，如图3所示；为了更精确分析光伏逆变器单机模型在不同故障区间内的误差，将每个故障区间划分暂态区间和稳态区间，从而更准确地评价光伏逆变器单机模型。
[0036]光伏逆变器单机模型的低电压穿越性能的校验指标包括实测数据Xm与仿真数据Xs的静态均值偏差、暂态均值偏差、静态最大偏差和加权平均偏差；静态均值偏差为静态范围内实测数据％与仿真数据Xs的平均误差值；暂态均值偏差为暂态范围内实测数据％与仿真数据Xs的平均误差值；静态最大偏差为静态范围内实测数据％与仿真数据Xs的最大误差值；加权平均偏差为所有故障区间内平均误差加权值，故障区间包括故障前区间A、故障中区间B和故障后区间C。依据故障前A、故障中B和故障后C持续时间不同得到各区间段的权重系数，计算有功功率、无功功率和无功电流的上述校验指标值；
[0037]均值偏差计算公式为，
【权利要求】
1.一种基于逆变器型式试验的光伏电站低压穿越性能评价方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤: 步骤1:对光伏逆变器单机模型进行低电压穿越型式试验；依据所述低电压穿越型式试验的试验参数对并网光伏逆变器模型进行故障仿真，从而校验所述光伏逆变器单机模型的低电压穿越性能； 步骤2:通过交流电网模型、变压器模型、线缆模型、无功补偿装置模型、电站功率控制装置模型以及符合校验指标的所述光伏逆变器单机模型构建光伏电站模型； 步骤3:对所述光伏电站模型进行稳态潮流计算，分析所述光伏电站模型的稳态性能；以及 步骤4:依据光伏电站低电压穿越性能标准校验所述光伏电站模型的低电压穿越性倉泛。
2.如权利要求1所述的一种基于逆变器型式试验的光伏电站低压穿越性能评价方法，其特征在于，所述低电压穿越型式试验中采用无源电抗器模拟电网电压跌落；所述电网电压的跌落点包括0%仏跌落点、20% Un跌落点以及分别至少有一个跌落点的跌落点区间20%~50% UN、50%~75% Un和75%~90% Un ;所述Un为电网的额定电压。
3.如权利要求1所述的一种基于逆变器型式试验的光伏电站低压穿越性能评价方法，其特征在于，所述低电 压穿越型式试验的故障类型包括光伏电站主变压器高压侧三相对称故障、两相不对称故障和单相不对称故障；所述步骤I中依据与所述低电压穿越型式试验的实测数据χΜ时序同步的仿真数据xs校验所述光伏逆变器单机模型的低电压穿越性能。
4.如权利要求3所述的一种基于逆变器型式试验的光伏电站低压穿越性能评价方法，其特征在于，所述实测数据xM和所述仿真数据xs均包括有功功率、无功功率和无功电流；所述光伏逆变器单机模型的低电压穿越性能的校验指标包括实测数据％与仿真数据xs的静态均值偏差、暂态均值偏差、静态最大偏差和加权平均偏差； 所述静态均值偏差为静态范围内实测数据％与仿真数据Xs的平均误差值；所述暂态均值偏差为暂态范围内实测数据％与仿真数据Xs的平均误差值；所述静态最大偏差为静态范围内实测数据XM与仿真数据Xs的最大误差值；所述加权平均偏差为故障区间内平均误差加权值，所述故障区间包括故障前区间、故障中区间和故障后区间。
5.如权利要求1所述的一种基于逆变器型式试验的光伏电站低压穿越性能评价方法，其特征在于，所述光伏电站低电压穿越性能标准符合GB/T19964-2012技术要求，包括有功功率恢复速率、无功电流响应时间和无功电流注入有效值。
【文档编号】H02S50/00GK103944507SQ201410053382
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年2月18日 优先权日:2014年2月18日
【发明者】刘美茵, 丁杰, 张军军, 黄晶生 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网青海省电力公司电力科学研究院