一种对光伏逆变器调相运行能力现场测试的方法与系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光伏逆变器调相运行领域，具体设及一种对光伏逆变器调相运行能力 现场测试的方法与系统。
[0002]
【背景技术】
[0003] 国标《光伏发电站接入电力系统技术规定》（GB/T19964-2012)明确规定光伏发电 站的无功电源包括光伏并网逆变器及光伏发电站无功补偿装置，光伏发电站要充分利用并 网逆变器的无功容量及其调节能力；当逆变器的无功容量不能满足系统电压调节需要时， 应在光伏发电站集中加装适当容量的无功补偿装置，必要时加装动态无功补偿装置。基于 此标准，现场运行的各家光伏发电站均配置了动态无功补偿装置。然而，动态无功补偿装置 在实际运行中广泛存在故障率高的问题，为光伏发电站日常运维工作带来了诸多不便，不 但影响并网点调压效果，而且消耗大量的光伏发电站站用电量。因而，充分利用并网逆变器 的无功容量及其调节能力的重要性愈发凸显，对光伏发电站并网逆变器调相运行能力进行 开发并大量推广应用，充分发挥各家光伏发电站并网逆变器的无功调节能力将会产生巨大 的经济效益和社会效益。
[0004] 当前，国内并网光伏发电站均要求配置占装机容量20%左右的容性和5%左右的感 性无功补偿装置，还常常要求是动态补偿的SVG，造价比较昂贵。国内对光伏发电站的无功 功率控制主要针对的对象是无功补偿装置（SVC或SVG)及有载调压变的分接头。随着电力 电子技术和工业控制技术的发展，逆变器的调制方式和控制策略也有了很大的提升。通过 远方遥调的控制器将可W远方群控调节各台逆变器的无功出力，实现大功率电力电子装置 PWM(脉宽调制)的四象限运行，达到理想的无功动态调节效果，将为造价昂贵的光伏发电站 节省大量资金，也可避免无功补偿装置的运行损耗。
[0005] 早期的光伏发电站并网逆变器由于技术原因，使逆变器发出无功功率并参与整站 无功功率调节的能力尚未开发出来。然而，随着逆变器技术的发展，对逆变器参与光伏发电 站无功功率调节能力的重视程度越来越高。采用具备无功调相能力的新型逆变器逐渐成为 新建光伏发电站的主流选择，运类逆变器能够实现输出有功功率、无功功率的解禪控制，可 按系统运行方式要求及采用的控制策略发出适量无功(容性或感性)，一定程度上可参与接 入地区的电网无功功率调节。因此，对大规模集中式并网光伏发电站开展技术改造，开发并 网逆变器的无功功率调节潜力成为解决上述问题的新思路。
[0006] 目前，由于光伏发电投资商缺少协同，电网公司对光伏发电站技术平台尚未进行 统一协调，光伏发电站建成投运后，无功功率运行成为一大盲点，光伏逆变器和光伏发电站 内的无功补偿装置尚不能实现联合调节无功功率的能力。相关测试单位在参与并网光伏发 电站开展技术改造时，对光伏发电站并网逆变器无功调节能力缺乏标准的测试方法，基于 此现状，本发明将研究开发一种逆变器调相运行能力现场测试的方法与系统。
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【发明内容】
[0008] 针对现有技术的不足，本发明提供一种对逆变器调相运行能力进行验证性测试的 方法与系统，可W实现对并网大功率光伏发电站逆变器无功功率(容性或感性）的有效控 审IJ。测试方法是通过投切光伏发电站低压母线上的光伏馈线产生电压扰动，进而测试具备 调相运行能力的各台逆变器对电压扰动的响应时间、响应幅值。
[0009] 一种对光伏逆变器调相运行能力现场测试的方法与系统，所述测试方法可通过投 切光伏发电站低压母线上的光伏馈线产生电压扰动，进而测试具备调相运行能力的逆变器 对电压扰动的响应时间、响应幅值，所述方法与系统可W实现对大功率光伏发电站并网逆 变器无功功率(容性或感性）的有效控制；所述测试的系统包括具备无线发送功能的电压 \电流采集终端、基于Labview的数据记录与分析系统。
[0010] 优选地，所述电压扰动包括电压上阶跃扰动与电压下阶跃扰动，上阶跃扰动通过 切除光伏发电站低压母线上的光伏馈线实现，下阶跃扰动通过投入光伏发电站低压母线上 的光伏馈线实现，电压扰动量可W通过调整光伏馈线所带负荷容量来调节。
[0011] 优选地，所述上阶跃扰动是在切除光伏发电站低压母线上的光伏馈线后，并网点 电压升高，所述下阶跃扰动在投入光伏发电站低压母线上的光伏馈线后，并网点电压降低， 逆变器根据并网点电压目标值提高或降低电压，直至并网点电压达到目标值。
[0012] 优选地，所述采集终端采集逆变器交流侧电压\电流，经无线发送终端发送给管 理服务器；所述基于Ubview的数据记录与分析系统，能够同时测试多台逆变器的调相运 行情况，比对各台逆变器调相运行的动作时序和动作幅度，最终自动生成测试报告。
[0013] 本发明的技术方案具有W下有益效果： 本发明提供一种对光伏逆变器调相运行能力现场测试的方法与系统，实现对并网大功 率光伏发电站逆变器无功功率(容性或感性)的有效控制。通过投切光伏发电站低压母线上 的光伏馈线产生电压扰动，进而测试具备调相运行能力的各台逆变器对电压扰动的响应时 间、响应幅值。测试系统包括具备无线发送功能的电压\电流采集终端、基于Ubview的数 据记录与分析系统，该测试系统能够同时测试多台逆变器调相运行状况，比对各台逆变器 调相运行动作时序及动作幅度，最终自动生成测试报告。逆变器调相运行能力现场测试的 方法与系统具有测试效率高、测试准确度高的优点，对推广光伏发电站并网逆变器调相运 行，发挥光伏发电站并网逆变器无功调节能力具有良好的促进作用。
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【附图说明】
[0015] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0016] 图1是本发明实施例中逆变器调相运行能力测试方法示意图； 图2是本发明实施例中逆变器调相运行能力测试系统示意图； 图3是本发明实施例中基于Labview的数据记录与分析系统软件流程示意图； 图4是本发明实施例中逆变器调相运行能力测试系统的硬件组成示意图：
【具体实施方式】
[0017] 为了清楚了解本发明的技术方案，将在下面的描述中提出其详细的结构。显然，本 发明实施例的具体施行并不足限于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的优选实 施例详细描述如下，除详细描述的运些实施例外，还可W具有其他实施方式。
[0018] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
[0019] 本发明提供一种逆变器调相运行能力测试方法，所述方法通过投切光伏发电站低 压母线上的光伏馈线产生电压扰动；电压扰动包括电压上阶跃扰动与电压下阶跃扰动，上 阶跃扰动是通过切除光伏发电站低压母线上的光伏馈线来实现，下阶跃扰动则通过投入光 伏发电站低压母线上的光伏馈线来实现，电压扰动量可通过调整相应光伏馈线所带的负荷 容量来调节。
[0020] 光伏发电站的无功控制效果取决于其无功输出能力，光伏逆变器发出无功功率的 能力并不是无限的，而是受多方面因素制约的。逆变器的无功输出能力与逆变器出口电压、 接入点电压、交流侧电感及当前的有功功率输出有关。由于视在功率的限制，若逆变器所发 的有功功率多了，则必然引起输出无功功率的减少。若要增加无功功率输出，就必须减少有 功功率的输出。
[0021] 设每台逆变器的无功极限为fuK.gW't，对于具有n台光伏逆变器的光伏电站而 言，其总的无功功率极限为：
一般来说，逆变器允许短时工作在视在功率的1. 1倍，即无功功率极限受有功功率影 响，
，S为视在功率。当P=LOp.U时，^《0.46P.U;当P=O时，^ < 1. Ip.Ud
[0022] 为了实现调节并控制全站无功的目标，制造电压扰动量所需要投切的光伏馈线所 带的负荷容量大小，可由光伏馈线有功功率出力改变量进行计算，并网光伏馈线可向并网 点注入有功功率或无功功率。当光伏馈线W单位功率因数控制并网时，若并网点电压U发 生Au的变化，则相应电流i发生Ai的变化，光伏发电站馈线有功功率出力改变引起的并 网点电压变动可按下式计算：
式中，A为光伏馈线有功功率出力改变量，巧J并网点额定电压值，4为并网点处短 路容量，勞为等效阻抗角，A/p为光伏系统有功电流改变量。由式上可知，当光伏馈线所带 有功功率出力大于一定值时，必然引起并网点足够范围的电压阶跃量，标准规定光伏发电 站并网点电压运行允许范围为95^^110%额定电压。测试时，首先调节并网电电压至100% 额定电压，根据上式，采用收集到的并网点短路容量，按照正负5%电压波动，通过AVC系统 分别计算出具体无功补偿装置所需投切的无功容量，之后一键下发给各台并网逆变器，由 各台逆变器共同发出全站所需的无功功率。
[0023] 进一步地，所述测试方法是通过在光伏发电站并网点处、各台逆变器输出侧布置 测量点，同时通过测试终端测量场内所有逆变器电压、电流。通过投切光伏馈线使站内并 网点电压产生一定范围的阶跃量，将采集到的逆变器无功出力变化情况经测试软件计算并 转换为无功电压，即可验证光伏发电站内同时参与测试的多台光伏逆变器无功分配情况及 无功调节同时性，最终获得逆变器调相运行对光伏发电站电压的控制能力。
[0024] 本发明还提供一种逆变器调相运行能力的测试系统，所述系统通过多台具备无线 发送功能的电压\电流采集终端同时采集并网点、场内所有逆变器数据，并通过4G无线网 络发送至管理服务器；通过安装于管理服务器上的基于Ubview的数据记录与分析系统， 将采集终端所发送的数据计算并转换成无功功率值，并对各逆变器无功出力分配情况、无 功出力同时性进行分析，自动生成含光伏发电站并网点电压曲线、各逆变器无功出力曲线 的分析报告。
[00巧]进一步地，所述具备无线发送功能的电压\电流采集终端采样率高于2曲Z，采集 各台光伏逆变器=相电压、=相电流信号，所述终端加装4GSIM卡，其测试数据通过4G移 动数据网络实时传送至主站管理服务器。电压\电流采集终端系统由光伏逆变器、采集终 端、4G移动数据网络、主站管理服务器组成，分为数据采集、无线传输和