一種風電場無功補償裝置并網性能測試方法與流程

本發明涉及新能源接入與控制領域，具體涉及一種風電場無功補償裝置并網性能測試方法。
背景技術：
：風力發電作為可再生能源開發中技術最成熟的、最具有規模開發和商業化發展前景的發電方式之一，由于其在減輕環境污染、調整能源結構、解決偏遠地區居民用電問題等方面的突出作用，越來越受到世界各國的重視并得到了廣泛的開發和應用。近年來我國風力發電發展勢頭迅猛，風電裝機每年翻番，大規模并網風電機組的運行對電網及用戶的影響也日趨重要。對大容量、遠距離送出的風電場，當風電出力較高時，大量風電功率的遠距離外送會造成線路壓降增大，送端系統的電壓穩定裕度會降低；當風電出力較小時，線路的充電功率會造成線路末端電壓較高，電壓控制困難。通過采用具備無功調節能力的風電機組及在風電場裝設無功補償設備可實時調節風電場的無功出力，可以改善風電接入地區電網的電壓水平與電壓穩定性，但是，目前還缺乏對風電場無功電壓控制能力的測試手段。近年來，我國發生了多起風電大規模脫網事故，對電網的運行造成了較大的影響。分析表明：風電場內或電網故障是事故的起始誘因、風電機組不具備低電壓穿越能力、風電場無功配置及其動作響應不合理導則是故障進一步擴大蔓延的重要原因。其中風電場配置的無功補償裝置有相當部分未按照要求的時間及時響應動作，配置容量不能滿足故障情況下的無功補償要求。風電大面積脫網事故分析及相關試驗結果表明，風電場無功補償裝置運行特性對風電場并網性能有著重要的影響，在部分脫網事故中，由于無功補償裝置不能及時響應系統故障狀態，直接導致了事故的蔓延和擴大。為此，綜合考慮技術及電網實際運行情況，根據風電的特殊發電原理和運行特性，對風電場無功補償設備進行測試方法的建立，以進一步提升電網對風電接納能力和系統安全水平是十分必要且亟待施行的。技術實現要素：為了滿足現有技術的需要，本發明提供了一種風電場無功補償裝置并網性能測試方法。本發明的技術方案是：所述方法包括：步驟1：依據無功補償裝置的類型和接線方式，確定對所述無功補償裝置進行并網性能測試的測試點；步驟2：將所述無功補償裝置并網運行預置的時間后，對其進行并網性能測試；所述并網性能測試的測試項目包括容量及連續運行能力測試，電壓控制能力及電壓控制精度測試，控制方式切換能力測試，以及電能質量測試。優選的，所述容量及連續運行能力測試包括SVC測試和SVG測試；所述SVC測試具體為：將SVC調整為手動控制模式，逐漸改變MCR或者TCR的觸發角度，使得無功補償裝置輸出的無功功率從零遞增；每次改變所述MCR或者TCR的觸發角度后，無功補償裝置持續運行15min；當所述無功功率達到額定值后，所述無功補償裝置持續運行至少30min；所述SVG測試具體為：步驟11：將無功補償裝置持續運行在恒無功運行模式，向所述無功補償裝置發送下調10％Qn指令，當所述無功補償裝置完成所述下調10％Qn指令后持續運行15min，最后依據所述無功補償裝置的電流和母線電壓計算無功補償裝置的控制精度；其中，Qn為無功補償裝置的額定無功功率；步驟12：繼續向所述無功補償裝置發送下調10％Qn指令，直至無功補償裝置輸出的感性無功功率達到最大值或者母線電壓越限后，記錄所述無功補償裝置的最大感性無功容量，并依據無功補償裝置的電流和母線電壓計算無功補償裝置的控制精度；步驟13：向所述無功補償裝置發送上調10％Qn指令，當所述無功補償裝置完成所述上調10％Qn指令后持續運行15min，最后依據所述無功補償裝置的電流和母線電壓計算無功補償裝置的控制精度；步驟14：繼續向所述無功補償裝置發送上調10％Qn指令，直至無功補償裝置輸出的容性無功功率達到最大值或者母線電壓越限后，記錄所述無功補償裝置的最大容性無功容量，并依據無功補償裝置的電流和母線電壓計算無功補償裝置的控制精度；優選的，所述電壓控制能力及電壓控制精度測試的步驟為：步驟21：將無功補償裝置運行在恒電壓運行模式，以1kV為步長下調所述無功補償裝置的電壓目標值，直至所述電壓目標值的下限值；依據所述無功補償裝置的電流和母線電壓計 算無功補償裝置的控制精度；步驟22：以1kV為步長上調所述無功補償裝置的電壓目標值，直至所述電壓目標值的上限值；依據所述無功補償裝置的電流和母線電壓計算無功補償裝置的控制精度；優選的，所述控制方式切換能力測試的步驟為：步驟31：將無功補償裝置運行在恒電壓運行模式，向所述無功補償裝置發送由恒電壓運行模式切換至恒功率因數運行模式的切換指令，依據無功補償裝置完成運行模式切換后的電流和母線電壓計算無功補償裝置的控制精度；步驟32：向所述無功補償裝置發送由恒功率因數運行模式切換至恒無功運行模式的切換指令，依據無功補償裝置完成運行模式切換后的電流和母線電壓計算無功補償裝置的控制精度；步驟33：向所述無功補償裝置發送由恒無功運行模式切換至恒電壓運行模式的切換指令，依據無功補償裝置完成運行模式切換后的電流和母線電壓計算無功補償裝置的控制精度；優選的，所述電能質量測試的步驟為：步驟41：停止運行無功補償裝置，測試風電場正常運行條件下的背景閃變和諧波電壓；步驟42：在風電場不同輸出功率，以及無功補償裝置不同輸出的感性功率或者容性功率的條件下，測量所述無功補償裝置的閃變，以及母線的諧波電壓和注入風電場的諧波電流；優選的，所述步驟42中風電場不同輸出功率，以及無功補償裝置不同輸出的感性功率或者容性功率至少包括：第一工況條件：當風電場輸出有功功率小于30％Pn時，無功補償裝置輸出的感性無功小于30％Qn或者大于90％Qn；其中，Pn為風電場的額定輸出功率，Qn為無功補償裝置的額定無功功率；當風電場輸出有功功率小于30％Pn時，無功補償裝置輸出的容性無功小于30％Qn或者大于90％Qn；第二工況條件：當風電場輸出有功功率大于80％Pn時，無功補償裝置輸出的感性無功小于30％Qn或者大于90％Qn；當風電場輸出有功功率大于80％Pn時，無功補償裝置輸出的容性無功小于30％Qn或者大于90％Qn。與最接近的現有技術相比，本發明的優異效果是：1、本發明提供的一種風電場無功補償裝置并網性能測試方法，測試項目全面包含了容量及連續運行能力測試，電壓控制能力及電壓控制精度測試，控制方式切換能力測試，以及電能質量測試，對風電場無功補償裝置在不同狀態下的參數指標進行全面檢測，能夠如實反映風電場無功補償裝置的并網性能指標；2、本發明提供的一種風電場無功補償裝置并網性能測試方法，整個測試過程中均是在實際并網運行的風電場無功補償裝置進行的，測試點覆蓋無功補償裝置并網點及其跟蹤點，更加真實的反映風電場無功補償裝置的并網性能指標。附圖說明下面結合附圖對本發明進一步說明。圖1：本發明實施例中一種風電場無功補償裝置并網性能測試方法流程圖；圖2：本發明實施例中SVC測試點分布圖；圖3：本發明實施例中SVG測試點分布圖。具體實施方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。本發明基于風電場和風電場內無功補償裝置的運行特點提出了一種風電場無功補償裝置并網性能測試方法，包括風電場內無功補償裝置現場檢測的測試點、測試條件、測試內容和測試方法，其實施例如圖1所示，具體為：本實施例中風電場無功補償裝置并網性能測試方法的步驟為：一、依據無功補償裝置的類型和接線方式，確定對無功補償裝置進行并網性能測試的測試點。(1)SVC測試點本實施例中靜止無功補償器(StaticVarCompensator，SVC)的測試點分布如圖2所示，實心點表示三相電壓測試點，空心點表示三相電流測試點，各測試點如表1所示。表1測試點序號測試點測試對象1主變高壓側220kV三相電壓2主變高壓側220kV三相電流3主變低壓側35kV三相電壓4SVCTCR/MCR支路并網點35kV三相電流5SVCFC支路并網點35kV三相電流SVC主要分為TCR+FE型和MCR+FC型，兩個的測試點相同，但是對于不同風電場FC支路的連接方法會有所不同，例如多組FC支路共用同一斷路器控制或者FC支路單獨使用各自斷路器控制等，因此測試點需要根據不同的接線方式進行調整。(2)SVG測試點本實施例中靜止型動態無功補償裝置(StaticVarGenerator，SVG)的測試點分布如圖3所示，實心點表示三相電壓測試點，空心點表示三相電流測試點，各測試點如表2所示。表2測試點序號測試點測試對象1主變高壓側220kV三相電壓2主變高壓側220kV三相電流3主變低壓側35kV三相電壓4SVG側35kV三相電流當風電場采用多臺無功補償裝置時，需要根據各無功補償裝置的特點和接線方式增加相應的測試點。二、將無功補償裝置并網運行預置的時間后，對其進行并網性能測試。同時，本實施例中測試條件還包括除去被測無功補償裝置以外，同一個風電場內的其他無功電源不參與調節，風電場的母線電壓應當在被測地允許的限值內。1、并網性能測試的測試項目內容本實施例中并網性能測試包括容量及連續運行能力測試，電壓控制能力及電壓控制精度測試，控制方式切換能力測試，以及電能質量測試。①：容量及連續運行能力測試該項測試內容根據SVC和SCG的特點進行測試。SVC的特點需要注意FC支路、MCR和TCR的運行范圍，SVG的特點需要注意SVG的運行范圍。SCV測試時通過投入各次濾波電容支路，測試并計算FC支路的實際容量。SVG測試時首先設定其運行在恒無功方式，依次設定容性無功電流參考值為數個依次增大的典型值，并相應調整容性無功電流輸出直至達到典型值，計算實際容性無功容量；以及 依次設定感性無功電流參考值為數個依次減小的典型值，并相應調整感性無功電流輸出直至達到典型值，計算實際感性無功容量。②：電壓控制能力及電壓控制精度測試SVC或者SVG運行在恒電壓方式時，通過下發不同的電壓控制目標值，驗證無功補償裝置是否正確動作，并計算靜態偏差。SVC或者SVG運行在恒無功方式時，通過下發不同的電壓控制目標，采集SVC或者SCG的電壓、電流和所述電壓控制目標的跟蹤情況。③：控制方式切換能力測試風電場的無功補償裝置基本控制功能主要有恒無功控制、恒電壓控制、恒功率因數控制。無功補償裝置依次運行在恒無功方式、恒電壓方式和恒功率因數方式，通過不同運行方式下電壓控制目標的不同，驗證無功補償裝置是否正確動作，并計算靜態偏差。④：電能質量測試測量動態無功補償裝置運行引起的母線諧波電壓畸變率和注入風電場系統的諧波電流，以及閃變和電壓波動等電能質量指標。2、并網性能測試中各測試項目方法(1)容量及連續運行能力測試①：SVC測試投入各次濾波電容支路，測量并計算FC支路的實際容量。具體為：將SVC調整為手動控制模式，逐漸改變MCR或者TCR的觸發角度，使得無功補償裝置輸出的無功功率從零遞增。其中，每次改變MCR或者TCR的觸發角度后，無功補償裝置持續運行15min；當無功功率達到額定值后，無功補償裝置持續運行至少30min。測量無功補償裝置穩定運行時的實際輸出容量。測試過程中密切關注并網點電壓變化，必要時應調整主變分接頭，保證電壓在允許范圍內。②：SVG測試I：將無功補償裝置持續運行在恒無功運行模式，向無功補償裝置發送下調10％Qn指令，當無功補償裝置完成所述下調10％Qn指令后持續運行15min，最后依據無功補償裝置的電流和母線電壓計算無功補償裝置的控制精度。其中，Qn為無功補償裝置的額定無功功率；II：繼續向無功補償裝置發送下調10％Qn指令，直至無功補償裝置輸出的感性無功功率達到最大值或者母線電壓越限后，記錄無功補償裝置的最大感性無功容量，并依據無功補償 裝置的電流和母線電壓計算無功補償裝置的控制精度。III：向無功補償裝置發送上調10％Qn指令，當無功補償裝置完成上調10％Qn指令后持續運行15min，最后依據無功補償裝置的電流和母線電壓計算無功補償裝置的控制精度。IV：繼續向無功補償裝置發送上調10％Qn指令，直至無功補償裝置輸出的容性無功功率達到最大值或者母線電壓越限后，記錄無功補償裝置的最大容性無功容量，并依據無功補償裝置的電流和母線電壓計算無功補償裝置的控制精度。本實施例在下調和上調過程中若母線電壓越限應該停止調節，不再向無功補償裝置發送調整指令，必要時調整主變分接頭，將電壓保持在限值范圍內。本實施例中SVG感性無功輸出能力和容性無功輸出能力的數據記錄表如表3所示：表3(2)電壓控制能力及電壓控制精度測試無功補償裝置運行在恒電壓方式，通過下發不同的目標電壓值，記錄無功補償裝置的電壓、電流和對該目標電壓值的跟蹤情況，具體為：I：將無功補償裝置運行在恒電壓運行模式，以1kV為步長下調所述無功補償裝置的電壓目標值，直至電壓目標值的下限值；依據無功補償裝置的電流和母線電壓計算無功補償裝置的控制精度。II：以1kV為步長上調無功補償裝置的電壓目標值，直至電壓目標值的上限值；依據無功補償裝置的電流和母線電壓計算無功補償裝置的控制精度。本實施例中電壓控制能力的數據記錄表如表4所示：表4(3)控制方式切換能力測試本實施中控制方式切換能力測試的步驟為：I：將無功補償裝置運行在恒電壓運行模式，向無功補償裝置發送由恒電壓運行模式切換至恒功率因數運行模式的切換指令，依據無功補償裝置完成運行模式切換后的電流和母線電壓計算無功補償裝置的控制精度。II：向無功補償裝置發送由恒功率因數運行模式切換至恒無功運行模式的切換指令，依據無功補償裝置完成運行模式切換后的電流和母線電壓計算無功補償裝置的控制精度。III：向無功補償裝置發送由恒無功運行模式切換至恒電壓運行模式的切換指令，依據無功補償裝置完成運行模式切換后的電流和母線電壓計算無功補償裝置的控制精度。本實施例中控制方式切換能力測試的數據記錄表如表5所示：表5(4)電能質量測試本實施中電能質量測試的步驟為：I：停止運行無功補償裝置，測試風電場正常運行條件下的背景閃變和諧波電壓。II：在風電場不同輸出功率，以及無功補償裝置不同輸出的感性功率或者容性功率的條件下，測量無功補償裝置的閃變，以及母線的諧波電壓和注入風電場的諧波電流。風電場無功補償裝置電能質量測試工況要求如表6所示：表6通過表6可知，風電場不同輸出功率，以及無功補償裝置不同輸出的感性功率或者容性功率至少包括第一工況條件的任一工況或者第二工況條件的任一工況：第一工況條件①：當風電場輸出有功功率小于30％Pn時，無功補償裝置輸出的感性無功小于30％Qn或者大于90％Qn。②：當風電場輸出有功功率小于30％Pn時，無功補償裝置輸出的容性無功小于30％Qn或者大于90％Qn。其中，Pn為風電場的額定輸出功率；第二工況條件①：當風電場輸出有功功率大于80％Pn時，無功補償裝置輸出的感性無功小于30％Qn或者大于90％Qn。②：當風電場輸出有功功率大于80％Pn時，無功補償裝置輸出的容性無功小于30％Qn或者大于90％Qn。最后應當說明的是：所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域譜通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。當前第1頁1 2 3