[发明专利]发电场变流器全功率测试方法

说明书

本发明公开了一种发电场变流器全功率测试方法。该方法包括：断开机侧断路器和网侧断路器，以断开变流器与发电机和电网的电气连接的步骤；将网侧断路器和网侧滤波器之间的三相母线短接的步骤；为发电场变流器的直流侧电容连接直流预充电装置的步骤；执行如下步骤(a)和/或(b)：(a)断开机侧交流熔断器以断开机侧变流器与网侧滤波器的电气连接，以及闭合网侧交流熔断器以进行发电场变流器的网侧全功率测试；(b)将机侧交流熔断器的发电机侧与网侧滤波器进行电气连接，断开网侧交流熔断器以断开网侧变流器与网侧滤波器的电气连接，闭合机侧交流熔断器以进行发电场变流器的机侧全功率测试。

技术领域

本发明属于变流器技术领域，尤其涉及一种发电场变流器全功率测试方法。

背景技术

典型的发电场发电机组的工作过程是：发电机将自然能源转化为电能后，再通过变流器将发电机输出的电能转化为与电网电压幅值、频率和相位相匹配的能量形式，并稳定输送到电网，最终实现并网。在这个过程中，变流器是发电机组能否顺利并网发电的关键部件之一，变流器的性能指标会直接影响电网的电能质量；甚至如果变流器的指标达不到要求，会威胁到电网的安全。

例如在风力发电中，以直驱式风力发电机组为例，因其良好的电网和电机友好性能，出色的电网故障穿越能力，以及无齿轮箱传动等众多优点，在风力发电领域的应用日益广泛。

典型的直驱式风力发电机组的工作过程是：风能带动发电机桨叶转动，桨叶的动能由同步发电机转化为电能，通过变流器将发电机输出的电能转化为与电网电压幅值、频率和相位相匹配的能量形式，并稳定输送到电网，最终实现并网。在这个过程中，变流器是机组能否顺利并网发电的关键部件之一，变流器的性能指标会直接影响电网的电能质量；甚至如果变流器的指标达不到要求，会威胁到电网的安全。

因此，在风电机组正式上线并网发电之前，必须对其进行性能测试。测试包括变流器厂家的出厂测试，以及风电整机厂家在风场的现场测试。《GB T25387.2-2010风力发电机组全功率变流器第2部分：试验方法》规定了变流器性能测试的实验室模拟测试方法。但是试验台的测试环境不能全面模拟风场的各种工作条件，无法预见和如实反映变流器的现场使用性能，所以，试验台模拟测试之外，还必须进行现场测试。在现场测试中，风机出现故障，需要精确定位故障点和故障原因；现场工况与工厂的测试环境不同，如风场电网电压的波动、对称性、谐波含量等，也需要现场重新调试设定变流器性能参数；若能实现现场变流器现场全功率测试，则有条件确定所有变流器本身的故障和性能问题，并且能够在现场进行较为复杂的测试和改造工作，其为成本最低且最安全的现场变流器故障检测方案和调试方案。

图1是现有风电变流器环流全功率试验系统结构示意图。其中，风电变流器9主要由以下部分构成：网侧断路器1依次与网侧滤波器3、网侧交流熔断器4、网侧变流器5、直流侧电容6、机侧变流器7串联连接，机侧交流熔断器8与机侧变流器7串联连接。其中网侧断路器1用于控制风电变流器并网隔离变压器30的通断；网侧滤波器3用于风电变流器电流谐波的滤除，以保证电流的电能质量；网侧交流熔断器4用于在交流过流故障下保护变流器；网侧变流器5、直流侧电容6和机侧变流器7共同组成风电变流器的功率部分。一些较新型号的变流器还设置有与网侧断路器1并联的预充电电路2，预充电电路2用于在变流器启动前对风电直流侧电容电容6进行充电。

在环流试验中，将风电变流器的网侧断流器1与电网隔离变压器30通过电缆27相连接，机侧交流熔断器8与外接机侧电抗器22、机侧断路器24依次通过电缆21、23串联，并通过电缆25接入电网26。实验时，网侧断路器1和机侧断路器24都处于闭合状态，使得网侧变流器5和机侧变流器7都与电网或通过隔离变压器与电网相连接，机侧变流器7通过电网吸收有功能量，通过直流侧连接的机侧变流器5将有功能量回馈给电网，以达到变流器全功率运行的功能实现。