專利名稱：新型移動式模塊化多功能mw級低電壓穿越能力檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于實現(xiàn)低電壓穿越能力檢測的裝置，尤其是涉及一種新型移動式模塊化多功能MW級低電壓穿越能力檢測裝置。
背景技術(shù)：
近年來，我國正大力支持發(fā)展新能源發(fā)電技術(shù)，隨著太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電裝機比例的快速增加，電力系統(tǒng)對接入電網(wǎng)的大中型光伏電站和風(fēng)力發(fā)電機組在電網(wǎng)發(fā)生暫態(tài)故障時的運行能力提出了要求。國家電網(wǎng)公司《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》和《風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》明確要求大中型光伏電站和風(fēng)力發(fā)電機組必須具備低電壓穿越能力 (LVRT, Low Voltage Ride-Through)?，F(xiàn)有的低電壓穿越能力檢測裝置主要有基于電抗器和基于變壓器兩種實現(xiàn)方式。 基于電抗器形式LVRT檢測裝置采用組合電抗器分檔投切的方案，如

圖1所示，由限流阻抗
1和接地電抗器X2組成。接地電抗器可由多只多抽頭電抗器串聯(lián)實現(xiàn)，使測試點電壓產(chǎn)生跌落，通過控制接地電抗器的值來控制電壓跌落的深度。限流電抗器用來維持住PCC點電壓，將檢測時PCC點電壓跌落控制在允許范圍之內(nèi)。采用這種方法實現(xiàn)的低電壓穿越能力檢測裝置，結(jié)構(gòu)較為簡單，但是由于電抗在電壓跌落時流過功率，因此必須選擇大功率的電抗器，裝置體積很大。另一方面由于電網(wǎng)阻抗X sys的存在，檢測時PCC點產(chǎn)生電壓跌落， 對電網(wǎng)電壓產(chǎn)生影響。并且由于電抗值的投切是固定的，導(dǎo)致電壓跌落深度不能連續(xù)可調(diào)， 恢復(fù)曲線呈階梯形。變壓器形式的低電壓穿越能力檢測裝置有2類(1)采用繼電器將變壓器并聯(lián)或串聯(lián)到主電路中，來實現(xiàn)電壓跌落；(2)利用中心抽頭在變壓器副邊相互切換實現(xiàn)電壓跌落。當采用變壓器并聯(lián)方式時，其中1個變壓器要工作在副邊對地短路的故障狀態(tài)才能實現(xiàn)電壓跌落，這要求其具有較強的抗電流沖擊能力。此外，這一方案存在電壓跌落深度不可調(diào)的缺點。而中心抽頭變壓器形式的低電壓穿越能力檢測裝置設(shè)計工藝復(fù)雜，不易實現(xiàn)。另外，受開關(guān)器件的限制，變壓器形式的低電壓穿越能力檢測裝置，電壓跌落時間無法精確控制，當功率較大時，變壓器體積和重量都很大，造成安裝使用的不便。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于現(xiàn)有電抗器形式和變壓器形式的低電壓穿越測試裝置技術(shù)中存在的問題(1)體積大；(2)對并網(wǎng)點電壓產(chǎn)生影響；(3)電壓跌落深度不能連續(xù)調(diào)節(jié)，恢復(fù)曲線呈階梯形；(4)電壓跌落時間和跌落精度無法控制；(5)兩次測試間隔時間較長。針對上述問題，本實用新型提出一種新型移動式模塊化多功能的低電壓穿越檢測技術(shù)， 用以完成大中型光伏電站和風(fēng)力發(fā)電機組的低電壓穿越能力和電壓/頻率響應(yīng)特性的測試ο為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案。組成包括斷路器集裝箱、降壓變壓器集裝箱、功率單元集裝箱和升壓變壓器集裝箱。各集裝箱之間的一次回路通過高壓電纜相連接，箱與箱之間信號線通過矩形接插件直接相連?？傮w性能為能夠真實模擬包括電網(wǎng)單相短路、兩相短路和三相短路在內(nèi)的各種類型的電壓跌落故障以及電網(wǎng)電壓/頻率的擾動，可以方便地控制跌落類型、跌落持續(xù)時間、跌落深度和跌落相位，輸出曲線可編程實現(xiàn)，并將電站發(fā)出的功率饋入電網(wǎng)。裝置可對容量1.5MW以內(nèi)的功率單元進行檢測，輸入/輸出電壓等級為10kV、20kV和35kV。具備與遠方上位機通訊的能力，可上傳/下載各開關(guān)量和模擬量，準確模擬遠程控制系統(tǒng)下發(fā)的各類實驗測試曲線。斷路器集裝箱，為檢測裝置與電站和電網(wǎng)間提供連接接口。內(nèi)置輸入斷路器、輸出斷路器、電纜卷筒、測量用高精度PT/CT和綜保裝置。電纜卷筒所載電纜分別用來連接電網(wǎng)和輸入斷路器、被測電站和輸出斷路器。降壓變壓器集裝箱完成電網(wǎng)額定電壓到功率單元額定輸入電壓的轉(zhuǎn)換。內(nèi)置降壓變壓器和電纜卷筒。降壓變壓器將電壓降低后供功率單元集裝箱使用，電纜卷筒所載電纜用來連接降壓變壓器和輸入斷路器。功率單元集裝箱采用高壓變頻器方案，能夠真實模擬各種類型的電壓跌落故障和電壓/頻率的擾動，可以方便地控制跌落類型、跌落持續(xù)時間、跌落深度和跌落相位。內(nèi)置H 橋變頻功率單元多電平串聯(lián)電壓源型四象限高壓變頻器、裂相變壓器和控制柜。可模擬電壓跌落故障、電壓/頻率擾動、電網(wǎng)電壓不平衡、電網(wǎng)電壓波動以及諧波疊加輸出等功能。升壓變壓器集裝箱完成功率單元額定輸入電壓到電網(wǎng)額定電壓的轉(zhuǎn)換。內(nèi)置降壓變壓器和電纜卷筒。升壓變壓器將電壓升高后，連接到輸出斷路器。電纜卷筒所載電纜用來連接升壓變壓器和輸出斷路器。本實用新型提供的新型移動式模塊化多功能麗級低電壓穿越能力檢測裝置，可以完成低電壓穿越能力測試和電壓/頻率響應(yīng)特性測試。采用高壓變頻器、配有多抽頭輸入輸出變壓器的方案，以4臺20英尺標準集裝箱為載體。本實用新型的有益效果在于可以完成大中型光伏電站和風(fēng)力發(fā)電機組的低電壓穿越能力和電壓/頻率擾動響應(yīng)特性測試，具有可移動性、模塊化結(jié)構(gòu)、多種功能為一體的特點。該裝置與現(xiàn)有電抗器形式和變壓器形式的低電壓穿越測試裝置相比，有以下有益效果1)相較于傳統(tǒng)的組合電抗器方式體積較??；2)檢測時不考慮網(wǎng)側(cè)阻抗因素，對電網(wǎng)電壓基本無影響；3)采用電力電子全控器件，輸出曲線可編程，電壓跌落及恢復(fù)過程平滑，控制精度高?？梢苑奖愕乜刂齐妷旱漕愋?、跌落持續(xù)時間、跌落深度和跌落相位。4)同時具備對低電壓穿越能力和電壓/頻率擾動響應(yīng)特性測試的功能，電壓調(diào)節(jié)范圍0到1. 35倍額定電壓，頻率調(diào)節(jié)范圍45 55Hz。5)相較于電抗器不需考慮運行時裝置發(fā)熱問題，能夠連續(xù)進行測試，提高了測試效率。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。[0021]圖1為基于電抗器形式的低電壓穿越能力檢測裝置原理圖。圖2為本實用新型“新型移動式模塊化多功能MW級低電壓穿越能力檢測裝置”電氣框圖。圖3為本實用新型一次回路接線圖。圖4為本實用新型二次回路接線圖。
具體實施方式
本實施例的新型移動式模塊化多功能MW級低電壓穿越能力檢測裝置如圖2所示， 其組成包括斷路器集裝箱、降壓變壓器集裝箱、功率單元集裝箱和升壓變壓器集裝箱。下面結(jié)合實施方式對本裝置的主要各功能進行描述(見圖2、圖3和圖4)。如圖2所示，被測電站并網(wǎng)總斷路器斷開運行，低電壓穿越能力檢測試驗的一次回路如圖3所示。被測電站并網(wǎng)點通過進路斷路器連接設(shè)備，并通過35kV電纜與降壓變壓器集裝箱相連。經(jīng)過降壓變降壓后通過3kV電纜進入功率單元集裝箱。功率單元集裝箱出口與升壓變壓器相連接，經(jīng)過升壓變后再通過35kV電纜與低電壓穿越檢測裝置出線斷路器對接，出線斷路器通過35kV電纜與被測電站相連。低電壓穿越檢測裝置四個集裝箱的地線兩兩相連，并通過功率單元集裝箱接地。低電壓穿越能力檢測試驗的二次回路如圖4所示。功率單元集裝箱從電站現(xiàn)場或者應(yīng)急電源車取380V用電，配給低電壓穿越檢測裝置的4臺集裝箱二次用電。整套低電壓穿越檢測裝置的4臺集裝箱通訊信號由功率單元箱與遠程控制平臺相連或通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸信號，箱與箱之間信號線通過矩形接插件直接相連。檢測時，斷路器集裝箱中輸入斷路器和輸出斷路器分別接至并網(wǎng)總斷路器兩側(cè)， 并通過降壓變壓器集裝箱和升壓變壓器集裝箱與功率單元集裝箱相連接。試驗人員通過遠程平臺向本裝置下發(fā)指令，首先，閉合輸入斷路器，被測電站并網(wǎng)點通過輸入斷路器連接設(shè)備。然后，閉合輸出斷路器，將被測電站通過輸出斷路器連接至電網(wǎng)。裝置按照指令要求輸出相應(yīng)的電壓跌落、電壓擾動和頻率擾動曲線，檢測電站的低電壓穿越能力和電壓/頻率擾動響應(yīng)特性，并通過控制系統(tǒng)將響應(yīng)曲線進行處理分析。除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形式的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求的保護范圍。
權(quán)利要求1.新型移動式模塊化多功能MW級低電壓穿越能力檢測裝置，其特征在于，包括斷路器集裝箱、降壓變壓器集裝箱、功率單元集裝箱和升壓變壓器集裝箱，各集裝箱之間的一次回路通過高壓電纜相連接，箱與箱之間信號線通過矩形接插件直接相連。
2.2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型移動式模塊化多功能MW級低電壓穿越能力檢測裝置， 其特征在于，斷路器集裝箱內(nèi)置輸入斷路器、輸出斷路器、電纜卷筒、測量用高精度PT/CT 和綜保裝置，電纜卷筒所載電纜分別用來連接電網(wǎng)和輸入斷路器、被測電站和輸出斷路器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型移動式模塊化多功能MW級低電壓穿越能力檢測裝置， 其特征在于，降壓變壓器集裝箱內(nèi)置降壓變壓器和電纜卷筒，降壓變壓器將電壓降低后供功率單元集裝箱使用，電纜卷筒所載電纜用來連接降壓變壓器和輸入斷路器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型移動式模塊化多功能MW級低電壓穿越能力檢測裝置， 其特征在于，功率單元集裝箱內(nèi)置H橋變頻功率單元多電平串聯(lián)電壓源型四象限高壓變頻器、裂相變壓器和控制柜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型移動式模塊化多功能MW級低電壓穿越能力檢測裝置， 其特征在于，升壓變壓器集裝箱內(nèi)置降壓變壓器和電纜卷筒，升壓變壓器將電壓升高后，連接到輸出斷路器；電纜卷筒所載電纜用來連接升壓變壓器和輸出斷路器。
專利摘要新型移動式模塊化多功能MW級低電壓穿越能力檢測裝置，包括斷路器集裝箱、降壓變壓器集裝箱、功率單元集裝箱和升壓變壓器集裝箱，各集裝箱之間的一次回路通過高壓電纜相連接，箱與箱之間信號線通過矩形接插件直接相連。本實用新型的有益效果在于可以完成大中型光伏電站和風(fēng)力發(fā)電機組的低電壓穿越能力和電壓／頻率擾動響應(yīng)特性測試，具有可移動性、模塊化結(jié)構(gòu)、多種功能為一體的特點。
文檔編號G01R31/34GK202003012SQ20112007580
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者包斯嘉, 吳蓓蓓, 崔效毓, 張軍軍, 李紅濤, 郭自勇 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院, 榮信電力電子股份有限公司