[发明专利]一种基于串联动态电压恢复装置的高低电压穿越测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及新能源发电以及新能源发电测试领域的测试系统，具体涉及一种基于串联动态电压恢复装置的高低电压穿越测试系统。

背景技术

近年来中国风力发电和光伏发电装机容量飞速发展，风电和光电在电网中的发电比重逐年增加，大规模风电和光电并网对电力系统的安全稳定运行已经造成不可忽视的影响。特别是2010年以来，“三北”地区多次发生大规模风电机组脱网事故，对电网安全稳定运行产生严重影响。在历次大规模的风电脱网事故中，多数因为电网扰动发生电压跌落，部分机组因不具备低电压穿越能力而脱网，电网扰动消失后电压骤升，又有部分机组因不具备高电压穿越能力而脱网。

低电压穿越（LVRT）功能要求电网故障造成机端电压跌落时，风电机组和光伏发电系统能够保持不脱网连续运行且有功功率和无功电流满足风电并网导则的要求。国家标准要求并网点得电压跌落的深度为0.2-0.9倍额定电压，对应的时间为625ms-2000ms。同样，高电压穿越一般要求并网点电压骤升至1.1-1.3倍额定电压时，风电机组和光伏逆变器在一定时间内能够保持不脱网连续运行，直至并网点电压恢复。

目前风电机组和光伏发电系统的低电压穿越能力越来得到重视，国家标准已经发布，各类政策文件陆续出台；各整机厂家、零部件制造商和科研机构也采取相应的技术措施和解决方案；低电压穿越测试设备和方案也已经逐渐成熟，相关专利已经获得授权。但是高电压穿越目前尚未引起足够的重视，相关研究刚刚起步，也没有专门针对高电压穿越能力进行测试的设备和方案。随着风力发电和光伏发电装机容量的继续扩大，具备高电压穿越能力将成为对风电机组和光伏发电系统的必然要求。澳大利亚率先制定了并网风电机组的高电压穿越导则，当高压侧电网电压骤升至额定电压的130%时，风电机组应维持60ms不脱网连续运行，并提供足够大的故障恢复电流，显然已经对高电压穿越能力提出了要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于串联动态电压恢复装置的高低电压穿越测试系统，可模拟实际电力系统故障后的电压跌落和故障清除后的电压骤升现象，可对风电机组/光伏发电系统低电压穿越LVRT和高电压穿越HVRT能力进行测试。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于串联动态电压恢复装置的高低电压穿越测试系统，其改进之处在于，所述系统采用高电压发生装置与低电压发生装置串联的结构，所述系统接入到风电机组与电网之间或光伏发电系统与电网之间，模拟发生电压暂降和电压骤升的过程，采用开关时序对风电机组和光伏发电系统进行单独高电压穿越测试、单独低电压穿越测试以及高低电压穿越的混合测试；

在所述系统与风电机组之间或在所述系统与光伏发电系统之间串联升压变压器。

优选的，所述高电压发生装置采用动态电压恢复装置实现，包括旁路开关S3、逆变器、LC低通滤波器和串联变压器，所述旁路开关S3并联在串联变压器两端，所述LC低通滤波器的电容器与串联变压器的副边连接；所述LC低通滤波器的电感与逆变器连接。

较优选的，当动态电压恢复装置进行控制时包括如下三个控制环节：

环节1：由电压指令减去风电机组或光伏发电系统的升压变压器高压侧电压的测量值，经过带限幅的PI调节器PI_v进行调节，作为电压外环控制环节；带限幅的PI调节器PI_v的输出作为内环LC低通滤波器电容电流的指令；

环节2：由带限幅的PI调节器PI_v的输出作为内环指令，减去LC低通滤波器电容的电流测量值，经过带限幅的PI调节器PI_I进行调节，作为电流内环控制环节；

环节3：带限幅的PI调节器PI_I的输出减去电网电压前馈，再减去风电机组或光伏发电系统的输出电流折合到升压变压器高压侧的电流测量值，作为逆变器控制系统的输出，经过逆变器的功率放大作用后，作为逆变器的电压输出。

优选的，所述低电压发生装置采用阻抗分压式电压跌落发生装置实现，包括旁路开关S1、短路开关S2、限流电抗器和短路电抗器；所述旁路开关S1与限流电抗器并联后通过短路开关-短路电抗器串联支路接地，短路开关-短路电抗器串联支路由短路开关S2和短路电抗器串联组成。

优选的，所述系统进行单独高电压穿越测试、单独低电压穿越测试以及高低电压穿越的混合测试时应用开关时序控制。

较优选的，所述系统进行单独高电压穿越测试时应用下述开关时序：