風電機組高電壓穿越測試平臺

近年來，隨著風電在電網(wǎng)中比重的大幅提高，由于風電機組不具備高電壓穿越（HVRT）能力導致的大規(guī)模風電機組脫網(wǎng)事故頻繁發(fā)生，已經(jīng)引起業(yè)界的高度重視。相關(guān)研究表明，風電場并網(wǎng)接入的高壓線路可能發(fā)生過電壓，風電場負載的突減、大容量電容補償器的投入也會引起電網(wǎng)電壓的驟升，并隨即引起風電場脫網(wǎng)。

“NB/T風電機組高電壓穿越測試規(guī)程”等相關(guān)標準規(guī)定，當電網(wǎng)發(fā)生故障或擾動引起測試點電壓升高時，風電機組測試點各線電壓（相電壓）在標準規(guī)定中電壓輪廓線及以下的區(qū)域內(nèi)時，風電機組必須保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行。為提高電力系統(tǒng)的運行安全性，群菱能源嚴格按照相關(guān)標準的要求，研制出的風電機組高電壓穿越檢測平臺解決方案，為風電的HVRT能力檢測提供有效的途徑。

圖1、風電機組高電壓穿越檢測平臺

一、高電壓穿越測試系統(tǒng)功能概述

（1）整體功能概述

任何測試引起的測試系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)電壓波動均小于5%；

實現(xiàn)類型：三相電壓升高、任何兩相電壓升高、單相電壓升高；

電壓升高幅度：至少可實現(xiàn)電壓升高至110%Un、115%Un、120%Un、125%Un 、130%Un等類型，精度優(yōu)于2%Un；

電壓升高持續(xù)時間：依據(jù)標準100ms~3min任意可設(shè)；

可擴展低電壓穿越測試功能，以及擴展高-低電壓故障穿越連鎖測試功能；

具備遠程/就地的控制、測量及保護功能。

（2）控制系統(tǒng)概述

具備風電機組高電壓穿越測試流程，按照要求可自動完成每個測試任務(wù)；

可實現(xiàn)對測試系統(tǒng)所有斷路器、刀閘的手動或自動控制；

具有2路以上開出量輸出通道，用于測試開始時啟動測量系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)；

具有2路以上開入量輸入通道，用于和測量系統(tǒng)以及外部信號進行交互；

控制系統(tǒng)主界面有遙信顯示功能。

（3）測量系統(tǒng)要求

測量系統(tǒng)整體精度優(yōu)于0.2級；

各個PT和CT須有良好的瞬態(tài)響應(yīng)特性；

具有電抗器溫度測量和顯示功能；

測量系統(tǒng)能精確測量記錄試驗過程中的全部數(shù)據(jù)，包括電壓升高前至電壓恢復后任意時間段內(nèi)所有暫態(tài)過程和穩(wěn)態(tài)過程；

測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備可同時采集至少15路模擬量信號，用于風電機組出口變壓器高壓側(cè)電壓和電流測量，并完成相關(guān)計算和分析；

數(shù)據(jù)采集設(shè)備具有實時數(shù)據(jù)計算和分析功能，以便實時計算電流、電壓、有功功率等值并送遠方后臺以曲線等類型顯示；

數(shù)據(jù)采集設(shè)備具備1路以上開關(guān)量輸入，通過開關(guān)量輸入觸發(fā)數(shù)據(jù)記錄的啟動和停止。

（4）保護功能要求

具有過電流保護功能，在電流超過設(shè)定值時將測試設(shè)備自動從電網(wǎng)切出；

集裝箱門限開關(guān)位置變化自動切出測試設(shè)備；

電抗器溫度過限自動切出測試設(shè)備；

其它測試系統(tǒng)異常時自動切出測試設(shè)備。

二、 測試系統(tǒng)參數(shù)

表1  測試系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)

三、 測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

測試系統(tǒng)的測量系統(tǒng)和就地控制系統(tǒng)均安裝于集裝箱內(nèi)。集裝箱內(nèi)安裝的設(shè)備及功能如下：

圖2、測試系統(tǒng)外觀

1）集裝箱

集裝箱用于安裝限流電抗器及其輔助設(shè)備，集裝箱經(jīng)過特殊設(shè)計和保溫處理，集裝箱內(nèi)安裝有暖氣和空調(diào)，使得限流電抗器始終保持在一定的環(huán)境溫度下工作。

2）電抗器

限流電抗器根據(jù)接入的電網(wǎng)情況以及測試風電機組容量整體進行考慮，能夠適應(yīng)各種電網(wǎng)情況和風電機組，限流電抗器設(shè)計為阻值可調(diào)，確保在進行測試時，對電網(wǎng)的影響在允許范圍之內(nèi)。電容器阻抗值可調(diào)，電容器和限流電抗器配合調(diào)節(jié)實現(xiàn)不同程度的電壓升高。

3）電抗器溫度監(jiān)測儀

試驗過程中可能會在電抗器中流過很大的短路電流，使得電抗器發(fā)熱，根據(jù)需要安裝電抗器溫度監(jiān)測儀，隨時監(jiān)測電抗器溫度，通過設(shè)定電抗器溫度保護限值，當溫度過高可以將電抗器以及整個測試系統(tǒng)從電網(wǎng)中切出。

4）緊急報警系統(tǒng)

電抗器溫度過高或集裝箱門誤開時，緊急報警系統(tǒng)啟動，進入相應(yīng)的控制程序。

5）斷路器組合

斷路器組合由SF6氣體絕緣開關(guān)柜組合和SF6氣體絕緣戶內(nèi)斷路器共同組成，SF6氣體絕緣開關(guān)柜體積小，所有帶電部分均有氣體密閉，沒有任何帶電體裸露，每一個斷路器均和三工位開關(guān)配合，安全可靠，操作簡單安裝方便。開關(guān)柜組合和戶內(nèi)斷路器配合，共同實現(xiàn)試驗設(shè)備要求功能。

6）就地控制系統(tǒng)

就地控制系統(tǒng)用來控制所有斷路器、隔離刀閘和接地刀閘的開斷，自動完成所有試驗項目。

7）測量系統(tǒng)

測量系統(tǒng)根據(jù)觸發(fā)指令開始測量和記錄試驗過程中的所有測試信息，并完成相關(guān)計算。

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