一种光伏发电的低电压穿越测试系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及新能源发电测试领域，尤其是设及一种光伏发电的低电压穿越测试系 统及方法。
【背景技术】
[0002] 经过近年来的不断发展，光伏发电已成为人类解决能源危机与环境问题的重要手 段。随着越来越多的光伏发电系统接入电网，为保证电力系统安全稳定运行，世界各国均制 订出相应标准要求所有大中型并网光伏发电系统具备低电压穿越能力，即在电网故障时保 持不脱网运行并在故障切除后迅速恢复正常。
[0003] 低电压穿越测试是验证光伏发电系统关键性能的重要实验，目前所有大中型光伏 发电系统必须经过相关机构对低电压穿越功能进行测试认证，光伏发电系统低电压穿越测 试的基本原理是将被测系统与模拟电源相连接（其中模拟电源模拟电网运行），通过模拟 电源人为产生故障条件对光伏发电系统的低电压穿越性能进行测试。为模拟电网故障，目 前的测试方法主要包括；变压器模拟、阻抗模拟W及变流器模拟=种方法，其中阻抗模拟法 是目前广泛采用的低电压穿越测试技术。W现场测试为例，现有的车载移动式测试系统将 一系列阻抗构成的故障模拟装置装载在卡车上，现场测试时驱车前往光伏电站现场，然后 将阻抗式故障模拟器串联在电网和光伏电站并网点之间，通过配置各相阻抗的大小模拟各 类不同严重程度的电网故障完成被测光伏发电系统的低电压穿越测试。
[0004] 现有技术存在测试设备成本高、运输与安装较复杂、测试过程可能威胁电网安全 等不足，因此实际工程中需要更为简便、经济W及安全的光伏发电系统低电压穿越测试技 术。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种光伏发电的低 电压穿越测试系统及方法。
[0006] 本发明的目的可W通过W下技术方案来实现：
[0007] -种光伏发电的低电压穿越测试系统，该系统包括依次连接的电网、升压站、电站 输出汇总点开关和光伏电站输出汇总点，W及分别与光伏电站输出汇总点连接的模拟电网 和被测光伏发电装置，所述的升压站内设有升压站变压器，所述的模拟电网包括一个或多 个并联的电网模拟单元，所述的电网模拟单元和被测光伏发电装置均包括光伏阵列和光伏 并网逆变器，所述的光伏电站输出汇总点、光伏并网逆变器和光伏阵列依次连接。
[0008] 所述的光伏并网逆变器为隔离型光伏并网逆变器或非隔离型光伏并网逆变器，当 光伏并网逆变器为隔离型光伏并网逆变器时，所述的光伏并网逆变器包括依次连接的网侧 变流器、LC滤波器、升压变压器和并网开关，当光伏并网逆变器为非隔离型光伏并网逆变器 时，所述的光伏并网逆变器包括依次连接的网侧变流器、LC滤波器和并网开关，所述的并网 开关与光伏电站输出汇总点连接，所述的网侧变流器与光伏阵列连接。
[0009] 所述的电网模拟单元的光伏阵列和网侧变流器之间的直流母线上并联设有直流 母线电容和外置crowbar电路，所述的被测光伏发电装置的光伏阵列和网侧变流器之间的 直流母线上并联设有直流母线电容，所述的外置crowbar电路包括相互连接的投切开关和 crowbar电阻，所述的投切开关和crowbar电阻分别与直流母线连接。
[0010] 一种光伏发电的低电压穿越测试方法，包括W下步骤：
[0011] 1)测试准备；
[0012] 2)启动电网模拟单元；
[001引如启动被测光伏发电装置，包括W下步骤：
[0014] 31)启动被测光伏发电装置的光伏阵列并完成直流母线电容预充电；
[0015] 32)通过被测光伏发电装置网侧变流器控制直流母线电压，实现最大功率点跟踪 运行；
[0016] 33)投入各电网模拟单元的外置crowbar电路消耗被测光伏发电装置输出的有功 功率，将电网模拟单元的直流母线电压控制在一定限值；
[0017] 4)进行低电压穿越测试，包括W下步骤：
[0018] 41)电网模拟单元模拟电网故障运行产生故障电压，电网故障包括S相对地故障、 单相对地故障和相间故障；
[0019] 42)被测光伏发电装置进入低电压穿越运行状态；
[0020] 43)电网模拟单元恢复电网电压正常运行；
[0021] 44)被测光伏发电装置恢复正常运行；
[0022] 45)低电压穿越测试结束；
[0023] 5)完成测试并安全停机。
[0024] 所述的步骤1)具体包括W下步骤：
[00巧]11)根据被测光伏发电装置的容量和光伏电站的实际条件，确定电网模拟单元并 联组数，所述的电网模拟单元并联组数符合W下条件：
[002引 EPg…(n)>PTest-max(n= 1，2,…Ng)
[0027] 其中Ng为电网模拟单元并联组数，Pt。,^。"为被测光伏发电装置最大输出功率， Pgww为第n台电网模拟单元的额定功率；
[0028] 12)配置电网模拟单元外置crowbar电路的额定容量；
[0029] 电网模拟单元通过装设外置crowbar电路W满足测试过程中能量泄放的要求，第 n台外置crowbar电路的额定容量满足W下条件：
[0030] Ect("bar(n) >k(n)XETestjiax巧口id(n)
[0031] k(n) =Pg…(n)/EPg…(n)(n= 1，2,…Ng)
[003引Eg"d(n)=P巧id(n)XTte曰t
[003引ETest_max=PTest_maxXTtest;
[0034] 其中，Ea"b"w为第n台电网模拟单元外置crowbar电路的额定容量，ETe日。为被 巧恍伏发电装置最大输出能量，EgwdW为第n台电网模拟单元的输出能量，Pgww为第n台 电网模拟单元的额定功率，被测光伏发电装置最大输出功率，Tt。,,为测试过程总 时间，kw为第n台电网模拟单元额定容量占模拟电网总容量的比例系数；
[00巧]13)确定被测光伏发电系统测试运行工作点，包括直流母线电压、有功功率和无功 功率。
[0036] 所述的步骤2)具体包括W下步骤：
[0037] 21)启动首台电网模拟单元，其网侧变流器按电网正常运行条件模拟产生电网电 压，包括W下步骤：
[003引 211)启动第一台电网模拟单元的光伏阵列并将直流母线电容预充电；
[0039] 212)确定光伏电站并网点位置及网络等效阻抗；
[0040] 213)根据光伏电站并网点位置和网络等效阻抗确定补偿阻抗，并控制第一台电网 模拟单元网侧变流器使电网电压达到给定值，第一台电网模拟单元网侧变流器输出电压的 空间矢量为：
[00川Vgc(i) =V址(1)+Igc_meas(l)XZv山 [004引 Zy山一ZG_eq-狂了_耐山?Zp山）；
[004引其中；V山为第一台电网模拟单元网侧变流器输出电压的空间矢量，Vgref山为第 一台电网模拟单元输出电压指令的空间矢量，为测量得到的第一台电网模拟单元 网侧变流器输入电流的空间矢量，Zvw为第一台电网模拟单元的补偿阻抗，Z。。为光伏电站 网络等效阻抗，Ztjvw为第一台电网模拟单元升压变压器短路阻抗，对于非隔离型光伏并网 逆变器ZtMVW为零，ZUW为第一台电网模拟单元LC滤波器中电感L的阻抗；
[0044] 22)依次启动和并联其余电网模拟单元。
[0045] 所述的步骤212)中的光伏电站并网点位置在实际系统中可分为两种情况：
[0046] (1)对于有升压站的光伏电站，光伏电站并网点是升压站变压器高压侧母线或节 点，此时光伏电站网络等效阻抗2。。。=Zuv，其中Zthv是升压站变压器的短路阻抗；
[0047] (2)对于无升压站的光伏电站，并网点是光伏电站的输出汇总点，此时的光伏电站 网络等效阻抗而。。=0,为防止等效阻抗过小引起电网模拟单元间出现环流振荡，应增加正 电阻阻巧使而eq=Rdamp，Rdamp为正电阻阻巧。
[0048] 所述的步骤22)具体包括W下步骤：
[0049] 221)启动第n台电网模拟单元光伏阵列并完成直流母线电容预充电；
[0050] 222)测量光伏电站输出汇总点电压相位作为待投入的第n台电网模拟单元输出 电压指令VgufW的初始相位0。<。>，第n台电网模拟单元输出电压指令的计算式为：
[005。Vgc (n)二V g_rrf (n)+1gc-meas (n) XZv(n)
[005引Zv(n) -ZG_eq-狂了_服(。)~1~2。(。)）；
[005引其中；为第n台电网模拟单元网侧变流器输出电压的空间矢量，Vgufw为第n台电网模拟单元输出电压指令的空间矢量，Ig。为测量得到的第n台电网模拟单元网 侦峻流器输入电流的空间矢量，Zvw为第n台电网模拟单元的补偿阻抗，Z。。。为光伏电站网 络等效阻抗，Ztjvw为第n台电网模拟单元升压变压器短路阻抗，对于非隔离型光伏并网逆 变器ZtMVW为零，ZPW为第n台电网模拟单元LC滤波器中电感L的阻抗；
[0054] 223)投