技术领域本发明涉及一种用于电网适应性测试的移动检测系统，具体涉及一种用于高海拔光伏电站电网适应性测试的移动检测系统。
背景技术：
目前世界范围内光伏发电技术发展迅猛，大量的并网运行光伏电站纷纷建立，随着越来越多的光伏发电系统接入电网，为了确保光伏电站的并网接入不对电网造成大的影响以及电网的运行状态变化不影响光伏电站的设备安全，各国电网公司都对光伏并网发电系统提出了新的严格要求，纷纷制定了光伏电站并网接入的标准和并网检测标准，只有通过了相关机构的并网检测，获取了并网资质，才能确保光伏电站安全接入电网运行，其中光伏电站扰动适应性检测即是其中一项。光伏电站电网扰动适应性是指当电力系统中，光伏发电站并网点发生电压变化、频率波动时，在一定的电压变化、频率波动的时限内，光伏发电站能够保持不脱网连续运行。目前的行业标准推荐低压穿越检测装置宜使用变频电源模拟电网频率、电压波动的情况。光伏资源丰富的西北地区大部分属于高海拔区域，并网光伏电站的现场检测装备急缺。研制高海拔移动式并网光伏电站的电网适应性检测装置迫在眉睫。加之光伏电站适应性检测试验的精度和自动化程度不高，不能全面监测实验过程中的运行状态信息，试验过程中需要较多的人为干预，增加了试验操作的复杂度，也因此带来了人员操作失误的风险。并且检测系统控制原理与结构上的缺陷，谐波过大、控制精度不高，检测系统的整体设备或元器件均会收到一定的冲击，严重时会导致谐振状况的产生，这对整个光伏检测系统的安全、被测设备乃至电网都产生了一定的安全隐患。在电网扰动适应性检测试验过程中往往会涉及到高压开关分合闸、低压断路器连续倒闸、变压器投切等操作。此类操作的可靠性会极大地影响试验的正常进行甚至会给试验设备造成损害，因此，光伏电站电网扰动适应性检测试验过程中对变压器、高压开关柜、低压断路器以及大容量变频电源运行状态参数的实时监控是十分重要的。所以，一套完备的自动控制及综合保护方法，对系统出现意外情形时，故障的快速定位是十分必要的，对后续的故障消除，试验的恢复以及试验设备的安全起到一定的保障作用。因此，需要提供一种具备较高的海拔适应性，高可靠性，拉得出、用得住，提高自动化水平的光伏电站电网扰动适应性检测系统。
技术实现要素：
为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种用于高海拔光伏电站电网适应性测试的移动检测系统，所述系统包括与电网连接的降压变集装箱、与光伏电站内被测发电单元连接的升压变集装箱，以及集控集装箱；所述降压变集装箱包括网侧开关柜和降压变压器，所述降压变压器接入集控集装箱；所述升压变集装箱包括机侧开关柜和升压变压器，所述升压变压器接入集控集装箱；所述集控集装箱包括电网扰动装置和集控操作装置；所述电网扰动装置，用于模拟电网的运行状态；所述集控操作装置，用于调整所述移动检测系统的工作状态。优选的，所述电网扰动装置包括变频电源和电网模拟器；所述变频电源包括安全链回路，以及分别与变压器连接的第一支路和第二支路；所述电网模拟器，调节所述变频电源中逆变器输出交流电的频率、幅值和相位；将第一支路输出的交流电与第二支路输出的交流电叠加，得到满足检测要求的交流电；优选的，所述第一支路包括依次连接的电容C1、逆变器PWM1和滤波器LC1；所述逆变器PWM1将电容C1滤波后的直流电逆变为交流电，所述交流电经过滤波器LC1滤波后接入所述变压器中；所述第一支路包括依次连接的电容C2、逆变器PWM2和滤波器LC2；所述逆变器PWM2将电容C2滤波后的直流电逆变为交流电，所述交流电经过滤波器LC2滤波后接入所述变压器中；所述变压器与升压变集装箱中的升压变压器连接，将滤波后的交流电输出到光伏电站的被测发电单元；优选的，所述电网模拟器包括A/D转换模块、FPGA和DSP；所述A/D转换模块，对所述变频电源输出的电压信号和电流信号进行数据变换后发送到FPGA；所述FPGA，对所述电压信号和电流信号进行逻辑处理；所述DSP，依据所述FPGA发送的电压信号和电流信号，控制所述变频电源的输出信号，并将所述输出信号和故障报警信号发送到光伏电站的监控系统；所述DSP的控制方式包括基波模式和谐波模式；优选的，所述基波模式，为基于变频电源输出电压瞬时值和输出电流瞬时值的双闭环反馈控制；所述谐波模式，为基于变频电源输出电压瞬时值的闭环反馈控制；所述谐波模式对所述电压瞬时值进行前馈控制，以抑制所述电压瞬时值中的高次谐波；前馈系数为1-LCω2，所述L和C分别为滤波器的电感值和电容值；优选的，所述集控操作装置包括综合保护装置，以及分别与通信控制器连接的操作台、PLC设备和温湿度仪；所述综合保护装置和通信控制器分别与交换机连接；所述交换机通过以太网接入光伏电站的监控系统；所述PLC设备，接收所述监控系统下发的控制指令，采集操作台输出的开关量信号，依据所述控制指令和开关量信号调整PLC的工作状态；所述通信控制器，将所述开关量信号和温湿度仪的输出信号发送到光伏电站的监控系统；优选的，所述操作台包括试验/停止旋钮、分/合闸旋钮CB1、分/合闸旋钮CB2、故障复归按钮和急停按钮；所述试验/停止旋钮包括试验节点和停止节点，分别用于启动检测系统和停止检测系统；所述分/合闸旋钮CB1包括分闸节点CB1和合闸节点CB1；所述分/合闸旋钮CB2包括分闸节点CB2和合闸节点CB2；所述故障复归按钮，用于在检测系统故障消除后手动复位操作；所述急停按钮，用于在发生故障时手动停止检测系统；优选的，所述急停按钮包括常闭节点和常开节点；所述常闭节点分别与电网扰动装置中变频电源的安全链回路，以及合闸节点CB1和合闸节点CB2串联；所述常开节点分别与分闸节点CB1和分闸节点CB2并联；优选的，所述PLC设备的工作状态包括待机态、试验态、故障态和停机态；所述PLC设备接收到所述操作台中分/合闸旋钮CB1的合闸信号和分/合闸旋钮CB2的分闸信号后，工作于待机态；所述PLC设备接收到所述操作台中分/合闸旋钮CB1的合闸信号和分/合闸旋钮CB2的合闸信号后，工作于试验态；所述PLC设备接收到所述操作台中急停按钮的动作信号，以及电网扰动装置中变频电源的安全链回路的动作信号后，工作于故障态；在所述急停按钮和安全链回路均未动作的情况下，所述PLC设备接收到所述操作台中试验/停止旋钮的停止动作信号后，工作于停机态。与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：1、本发明技术方案中，变频电源的频率调节控制灵活，可以通过两路逆变器产生两路频率，用叠频法进行频率调节，通过调节两路逆变器的输出频率与相位得到适应性检测需要的输出频率；2、本发明技术方案中，变频电源的输出频率具有精度高、谐波小的优点；3、本发明技术方案中，PLC设备包括待机态、试验态、故障态和停机态四种工作状态，可以灵活满足适应性检测过程中的各种需求，充分考虑了检测过程中可能出现的异常情况，保证了检测系统的可靠性；4、本发明技术方案中，PLC设备依据光伏电站中监测系统的上位机下发的控制指令，自动切换工作状态，实现了检测过程全自动无人干预，极大的提高了试验的便捷性，避免意外情况的发生；5、本发明技术方案中，操作台中试验/停止旋钮、分/合闸旋钮CB1、分/合闸旋钮CB2、故障复归按钮和急停按钮的操作流程可靠，能够对分合闸操作中的超时等状况进行监控，避免检测过程中因开关分合闸不成功导致异常情况发生；6、本发明技术方案中，确定了在高海拔环境下对电网侧、光伏电站侧和移动检测系统内一次设备的适应技术要求，大大提高了高海拔地区移动检测系统的电气安全和可靠性；7、本发明技术方案中，采用综合保护装置对移动检测系统的故障态进行监控，当出现故障问题时，实现跳闸保护；8、本发明提供的一种用于高海拔光伏电站电网适应性测试的移动检测系统，实现了对电网扰动适应性检测的优化，使检测过程变得可靠而方便，满足车载运输的要求。附图说明下面结合附图对本发明进一步说明。图1：本发明实施例中一种用于高海拔光伏电站电网适应性测试的移动检测系统结构图；图2：本发明实施例中变频电源结构图；图3：本发明实施例中电网模拟器的基波模式控制电路示意图；图4：本发明实施例中电网模拟器的谐波模式控制电路示意图；图5：本发明实施例中电网模拟器结构示意图；图6：本发明实施例中集控操作装置结构示意图；图7：本发明实施例中PLC设备的工作状态转换示意图。具体实施方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。本发明提供了一种适用于高海拔光伏电站发电单元电网适应性测试的移动检测系统，实现了光伏电站扰动适应性检测过程中通讯的网络化、控制智能化、保护实时化，使光伏电站扰动适应性检测过程更为安全可靠。如图1所示，本发明中该移动检测系统包括与电网连接的降压变集装箱、与光伏电站内的被测发电单元连接的升压变集装箱，以及集控集装箱。一、降压变集装箱包括网侧开关柜和降压变压器，降压变压器接入集控集装箱。本实施例中网侧开关柜和降压变压器兼容35kV和10kV。网侧开关柜，指的是集成有移动检测系统接入电网的各种电器开关的开关柜。二、升压变集装箱包括机侧开关柜和升压变压器，升压变压器接入集控集装箱。本实施例中机侧开关柜和升压变压器兼容35kV和10kV；机侧开关柜，指的是集成有将移动检测系统接入光伏变电站内被测发电单元的各种电器开关的开关柜。三、集控集装箱包括电网扰动装置和集控操作装置。其中，电网扰动装置，用于模拟电网的运行状态；集控操作装置，用于调整移动检测系统的工作状态。1、电网扰动装置包括变频电源和电网模拟器。其中，变频电源包括安全链回路，以及分别与变压器连接的第一支路和第二支路。电网模拟器，调节变频电源中逆变器输出交流电的频率、幅值和相位；将第一支路输出的交流电与第二支路输出的交流电叠加，以得到满足检测要求的交流电。(1)变频电源①：如图2所示，第一支路包括依次连接的电容C1、逆变器PWM1和滤波器LC1；逆变器PWM1将电容C1滤波后的直流电逆变为交流电，交流电经过滤波器LC1滤波后接入变压器中。第一支路包括依次连接的电容C2、逆变器PWM2和滤波器LC2；逆变器PWM2将电容C2滤波后的直流电逆变为交流电，交流电经过滤波器LC2滤波后接入变压器中。通过两个逆变器输出的矢量叠加，实现对输出电压的高精度控制，通过两个逆变器输出的频率叠加，实现对输出高频谐波的控制。②：变压器与升压变集装箱的升压变压器连接，将滤波后的交流电输出到光伏电站的被测发电单元。③：安全链回路为一组串联的常闭接线电路，安全链动作会触发紧急停机。(2)电网模拟器①：如图5所示，电网模拟器包括A/D转换模块、FPGA和DSP。其中，A/D转换模块，对变频电源输出的电压信号和电流信号数据变换后发送到FPGA。FPGA，对电压信号和电流信号进行逻辑处理，将处理后的信号发送到DSP中。本实施例中，FPGA具有信号采集、A/D转换、输出保护信号及同DSP进行数据交互等功能。FPGA接收光伏电站中监测系统的上位机发送的信号，并进行处理，例如接收上位机下达“开始试验”开关量输入信号。FPGA对A/D采样输出的电压、电流等信号进行逻辑处理，例如对电压信号判断过零点，从而得到频率信息。对电流采样信号进行分析，发现电流过大，则发出保护信号。同时FPGA也将所采集的电压、电流、逻辑处理等信息通过数据总线送给DSP，从而可以计算电压、电流的有效值、实时值，并对变频电源进行控制。DSP，依据FPGA发送的电压信号和电流信号对变频电源的输出信号进行控制，并将输出信号和故障报警信号发送到光伏电站中监控系统的上位机。②：DSP的控制方式包括基波模式和谐波模式。如图3所示，基波模式为基于变频电源输出电压瞬时值和输出电流瞬时值的双闭环反馈控制，采用双闭环反馈控制不仅可以满足获取高性能指标的变频电源，还可以提高移动检测系统的响应速度和稳定性。如图4所示，谐波模式为基于变频电源输出电压瞬时值的闭环反馈控制。谐波模式对电压瞬时值进行前馈控制，以抑制电压瞬时值中的高次谐波；前馈系数为1-LCω2，L和C分别为滤波器的电感值和电容值。在电流内环中引入负反馈电流前馈控制，加快了逆变器动态响应速度，增强对线性负载扰动的适应能力，并且有效减小输出电压的谐波含量。2、集控操作装置如图6所示，包括综合保护装置，以及分别与通信控制连接的操作台、PLC设备和温湿度仪；综合保护装置和通信控制器分别与交换机连接；交换机通过以太网接入光伏电站检测监控系统上位机。其中，PLC设备以RS485通信协议接入通信控制器，并采集操作台输出的开关量信号；综合保护装置通过以太网接入交换机，实现光伏电站检测过程中的电气量的监控，对电路中的不正常情况(电路短路、断路、缺相等)起到保护作用的装置；本实施例中综合保护装置的数目为2.通信控制器，将开关量信号和温湿度仪的输出信号发送到光伏电站中监控系统的上位机中，完成RS485通信协议到以太网通信协议的互换转换。(1)操作台包括试验/停止旋钮、分/合闸旋钮CB1、分/合闸旋钮CB2、故障复归按钮和急停按钮。其中，①：试验/停止旋钮包括试验节点和停止节点，分别用于启动检测系统和停止检测系统。②：分/合闸旋钮CB1包括分闸节点CB1和合闸节点CB1。③：分/合闸旋钮CB2包括分闸节点CB2和合闸节点CB2。④：故障复归按钮，用于在检测系统故障消除后手动复位操作。⑤：急停按钮，用于在发生故障时手动停止检测系统。急停按钮包括常闭节点和常开节点：常闭节点分别与电网扰动装置中变频电源的安全链回路，合闸节点CB1和合闸节点CB2串联；常开节点分别与分闸节点CB1和分闸节点CB2并联。(2)PLC设备的工作状态包括待机态、试验态、故障态和停机态。光伏电站中监控系统的上位机将参数设置值和控制指令通过通信控制器下发给PLC设备：PLC设备依据控制指令和操作台输出的开关量信号，进行工作状态转换，依据参数设置值进行相应工作状态的参数设置。PLC设备将工作状态进行中的数据信息实时上传到光伏电站的上位机中。其中，①：PLC设备接收到所述操作台中分/合闸旋钮CB1的合闸信号和分/合闸旋钮CB2的分闸信号后，工作于待机态。本实施例中待机态用于表征，移动检测系统已完成扰动适应性检测试验开始前的准备工作，系统处于热备用状态。②：PLC设备接收到所述操作台中分/合闸旋钮CB1的合闸信号和分/合闸旋钮CB2的合闸信号后，工作于试验态。本实施例中试验态用于表征，移动检测系统已经具备扰动适应性检测的逻辑条件。在试验态下。PLC设备输出变频电源使能信号，变频电源正常开机，设置电网扰动装置相应的扰动参数即可开始试验。③：PLC设备接收到所述操作台中急停按钮的动作信号，以及电网扰动装置中变频电源的安全链回路的动作信号后，工作于故障态。同时，当控制操作失败时，检测系统也转入故障态。本实施例中故障态用于表征，移动检测系统出现异常情况。在故障态下，PLC设备分断所有断路器，取消变频电源使能信号。④：在急停按钮和安全链回路均未动作的情况下，PLC设备接收到操作台中试验/停止旋钮的停止动作信号后，工作于停机态。本实施例中停机态用于表征，移动检测系统处于停止运行状态。(3)PLC设备的工作状态转移过程为：如图7所示，当PLC设备的初始状态为停机态时，分/合闸旋钮CB1分闸、分/合闸旋钮CB2分闸：①：按下试验/停止旋钮，分/合闸旋钮CB1合闸，分/合闸旋钮CB2保持分闸状态，移动检测系统进入待机状态；②：分/合闸旋钮CB1保持合闸状态，分/合闸旋钮CB2合闸，移动检测系统进入试验态；③：分/合闸旋钮CB2保持合闸状态，分/合闸旋钮CB1分闸或者安全链回路动作或者按下急停按钮，移动检测系统进入故障态；④：若安全链回路未动作且未按下急停按钮时，分/合闸旋钮CB1分闸、分/合闸旋钮CB2分闸、按下故障复归按钮、按下试验/停止旋钮，移动检测系统进入停机态。四、海拔4500米大气条件较平原地区区别很大，对高压设备的一次绝缘、大功率设备的散热带来一定要求，因此需要确定一种高海拔环境下一次设备的适应技术要求，具体包括：①：一次高压设备变压器、开关柜、电缆等设备的出厂测试应符合高海拔修整后的国家标准。②：移动检测系统内的一次设备在所有设备完成集装箱内车载安装后进行集装箱内工频耐压测试，一次系统(除电压、电流互感器)均按照85kV绝缘耐压1分钟进行测试，且测试地点为高海拔地区，如在平原地区，则按照国家标准进行海拔修整，从而确保设备整体安装过程的电气绝缘性能安全。③：强迫风冷、或自然风冷设备散热要求按照平原地区散热能力的1.5倍设计，从而弥补高海拔地区空气稀薄带来的影响。最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。