CN104101801A - 光伏太阳能一站式并网检测*** - Google Patents

光伏太阳能一站式并网检测*** Download PDF

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Abstract

本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种光伏太阳能一站式并网检测***，具体是一种光伏发电站在正常运行或电网异常时的响应能力的检测***，是针对国家要求的光伏发电站的并网能力测试而设计的一种检测***。本发明是将检测***串于并网逆变器与升压变压器之间，通过开关S1为设备上电，S2、S3分别为电压跌落装置和电网扰动装置的旁路开关，测试时断开相应旁路开关，可调负载RLC通过开关S4接入***。本发明能够利用该设备完成光伏发电站及发电***的所有并网检测内容。可一次性完成光伏发电站的电压／频率响应特性、防孤岛保护特性、功率输出特性、有功/无功控制能力、低电压穿越能力以及电能质量等测试，从而达到验证光伏发电站并网性能的目的。

Description

光伏太阳能一站式并网检测***
技术领域
本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种光伏太阳能一站式并网检测***，具体是一种光伏发电站在正常运行或电网异常时的响应能力的检测***，是针对国家要求的光伏发电站的并网能力测试而设计的一种检测***。
背景技术
针对目前国内太阳能光伏电站广泛接入电网的情况，为促进太阳能发电与电网协调发展，国家电网公司出台了最新的《光伏电站接入电力***技术规定》和《光伏发电***接入配电网技术规定》，规定中对并网光伏电站在电网异常时的响应特性、防孤岛保护特性、功率输出特性、有功/无功控制能力、低电压穿越能力以及电能质量等指标作出了明确要求。
目前，国内外关于光伏并网的检测工作主要针对单一技术指标的单独检测，很难一次性完成一个光伏发电站所有并网检测，增加检测成本，也延长了检测周期。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种光伏太阳能一站式并网检测***，其目的是利用该设备完成光伏发电站或发电***的所有并网检测内容。
本发明是通过以下技术方案实现的：
光伏太阳能一站式并网检测***，是将检测***串于并网逆变器与升压变压器之间，通过开关S1为设备上电，S2、S3分别为电压跌落装置和电网扰动装置的旁路开关，测试时断开相应旁路开关即可，可调负载RLC通过开关S4接入***；
包括：
（1）低压穿越能力验证；
（2）并网光伏电站的电压／频率响应特性测试；
（3）光伏发电站有功功率输出特性测试；
（4）光伏发电站有功/无功控制能力测试；
（5）光伏发电站防孤岛保护特性测试；
（6）光伏发电站电能质量测试。
所述的低电压穿越能力验证是这样实现的： 
低电压穿越能力检测选取被测光伏发电站的典型光伏发电单元进行；基于阻抗分压法的装置安装在电网和光伏发电单元之间，电压跌落通过无源电抗器接地短路或相间短路实现；测试设备能够精确模拟低电压穿越曲线在对称故障或不对称故障下电压跌落发生、持续及恢复的全过程，能够进行零电压穿越；
检测的光伏发电单元在高于额定功率的70%和额定功率的10%-30%两种工况下、三相、两相及单相电压跌落至零电压、0%-25%、25%-50%、50%-75%、75%-90%额定电压时，检测验证光伏发电单元是否具备低电压穿越功能；
测试步骤如下：
a)空载试验；
b）低电压穿越能力测试选择辐照度达到标准辐照度70%及以上的良好时段进行；
c)低电压穿越能力测试点设置在光伏发电单元的并网点处；
d)分别检测光伏发电单元在>70%额定功率的大功率和10%-30%额定功率的小功率工况下、三相、两相及单相电压跌落至零电压、0%-25%、25%-50%、50%-75%、75%-90%额定电压时，光伏发电单元是否具备低电压穿越功能。
所述的并网光伏电站的电压／频率响应特性测试；采用电网扰动装置，测试过程中需要被测光伏发电单元在整个过程中保证光伏发电单元输出功率达到其所配逆变器总额定功率的70%以上；
A电压响应特性：
a)在电网标称频率条件下，调节电网扰动装置，使得并网点电压分别至90% UN和110% UN，并保持时间至少为20s，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态；
b）在电网标称频率条件下，调节电网扰动装置，使得并网点电压分别至111%UN、119%UN、111%UN-119%UN之间的任意值，并保持时间为10s，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态；
c）在电网标称频率条件下，调节电网扰动装置，使得并网点电压分别至120%UN、130%UN、120%UN-130%UN之间的任意值，并保持时间为0.5s，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态；UN为电网标称电压；
B频率适应性：
a)在电网标称电压条件下，调节电网扰动装置，使得并网点频率分别至48Hz、49.45Hz 、48Hz-49.45Hz之间的任意值，并保持时间为10min，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态；
b）在电网标称电压条件下，调节电网扰动装置，使得并网点频率分别至49.5Hz和50.2Hz，并保持时间至少为10min，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态；
c）在电网标称电压条件下，调节电网扰动装置，使得并网点频率至50.25Hz、50.5Hz，并保持时间为2min，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态；
d）确定被测光伏发电单元逆变器最低运行频率F和该频率下的运行时间T，在电网标称电压条件下，调节电网模拟装置，使得并网点频率分别至F、47.95Hz和F-47.95Hz之间的任意值，并保持时间至少为T，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态。
所述的光伏发电站有功功率输出特性测试是：测量依据光伏发电站所在地的气象条件，选择太阳辐照度可覆盖100W/m2到700W/m2的完整日开展检测，通过采集辐照度和组件温度并测量光伏发电站出口有功功率，拟合出光伏发电站有功功率输出特性。
所述的光伏发电站有功/无功控制能力测试：主要包括光伏发电站有功功率调节测试和无功功率调节测试两个部分；有功功率调节能力测试时辐照度应不小于700W/m2，输出功率大于70%额定功率，光伏发电站是否能够利用有功功率控制***跟踪设定值运行；无功功率调节测试时设定被测光伏发电单元输出有功功率至其所配逆变器总额定功率的50%，不限制光伏发电单元的无功功率变化，考核光伏发电单元是否能够利用无功功率控制***跟踪设定值运行。
所述的光伏发电站防孤岛保护特性测试：是通过调节RLC交流负载，在满足测试要求的所有电压、功率等级等情况下，断开并网开关，检测光伏发电单元是否具备快速检测孤岛并立即断开与电网连接的能力，同时校核其防孤岛保护应是否能够与电网侧线路保护相配合。
所述的光伏发电站电能质量测试包括：
a)闪变测试：测试光伏发电站连续运行时产生的长时间闪变值；
b)谐波和间谐波测试：测试光伏发电站内光伏发电单元全部停机时，测试背景谐波。测试光伏发电站正常运行时，在不同的输出功率区间，测试光伏发电站引起的实际谐波情况；
c)三相电压不平衡度测试：测试光伏发电站正常运行时，在不同的输出功率区间，测试光伏发电站引起的三相电压不平衡情况。
本发明为一种新型的光伏并网检测集成***，能够利用该设备完成光伏发电站及发电***的所有并网检测内容。此***可以一次性完成光伏发电站的电压／频率响应特性、防孤岛保护特性、功率输出特性、有功/无功控制能力、低电压穿越能力以及电能质量等测试，从而达到验证光伏发电站并网性能的目的。
以下结合附图与具体实施方式对本发明作进行进一步的详细说明。
附图说明
图1是并网光伏发电站并网检测集成***简图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种光伏太阳能一站式并网检测***，测试时将检测***串于并网逆变器与升压变压器之间，通过开关S1为设备上电，S2、S3分别为电压跌落装置和电网扰动装置的旁路开关，测试时断开相应旁路开关即可，可调负载RLC通过开关S4接入***。
本发明可以一次性完成光伏发电站的电压／频率响应特性、防孤岛保护特性、功率输出特性、有功/无功控制能力、低电压穿越能力以及电能质量测试，从而达到验证光伏发电站并网性能的目的。主要方法如下：
1、低电压穿越能力验证。
低电压穿越能力检测选取被测光伏发电站的典型光伏发电单元进行。基于阻抗分压法的装置安装在电网和光伏发电单元之间，电压跌落通过无源电抗器接地短路或相间短路实现。测试设备能够精确模拟低电压穿越曲线在对称故障或不对称故障下电压跌落发生、持续及恢复的全过程，能够进行零电压穿越。
测试前S1、S2、S3开关闭合、S4开关断开，测试时通过控制S2及电压跌落装置进行低电压穿越测试。
检测的光伏发电单元在高于额定功率的70%和额定功率的10%-30%两种工况下、三相、两相及单相电压跌落至零电压、0%-25%、25%-50%、50%-75%、75%-90%额定电压时，检测验证光伏发电单元是否具备低电压穿越功能。
测试步骤如下：
a)空载试验；
b）低电压穿越能力测试选择辐照度达到标准辐照度70%及以上的良好时段进行；
c)低电压穿越能力测试点设置在光伏发电单元的并网点处；
d)分别检测光伏发电单元在高于额定功率的70%和额定功率的10%-30%两种工况下、三相、两相及单相电压跌落至零电压、0%-25%、25%-50%、50%-75%、75%-90%额定电压时，光伏发电单元是否具备低电压穿越功能。
2、电压／频率响应特性。
电网电压／频率响应特性测试采用电网扰动装置，测试过程中需要被测光伏发电单元在整个过程中保证光伏发电单元输出功率达到其所配逆变器总额定功率的70%以上。
测试前S1、S2、S3开关闭合、S4开关断开，测试时S3开关断开，通过控制电网扰动装置进行低电压穿越测试。
A电压响应特性：
a)在电网标称频率条件下，调节电网扰动装置，使得并网点电压分别至90% UN和110% UN，并保持时间至少为20s，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态；
b）在电网标称频率条件下，调节电网扰动装置，使得并网点电压分别至111%UN、119%UN、111%UN-119%UN之间的任意值，并保持时间为10s，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态；
c）在电网标称频率条件下，调节电网扰动装置，使得并网点电压分别至120%UN、130%UN、120%UN-130%UN之间的任意值，并保持时间为0.5s，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态。UN为电网标称电压。
B频率适应性：
a)在电网标称电压条件下，调节电网扰动装置，使得并网点频率分别至48Hz、49.45Hz 、48Hz-49.45Hz之间的任意值，并保持时间为10min，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态；
b）在电网标称电压条件下，调节电网扰动装置，使得并网点频率分别至49.5Hz和50.2Hz，并保持时间至少为10min，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态；
c）在电网标称电压条件下，调节电网扰动装置，使得并网点频率至50.25Hz、50.5Hz，并保持时间为2min，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态；
d）确定被测光伏发电单元逆变器最低运行频率F和该频率下的运行时间T，在电网标称电压条件下，调节电网模拟装置，使得并网点频率分别至F、47.95Hz和F-47.95Hz之间的任意值，并保持时间至少为T，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态。
3、光伏发电站有功功率输出特性测试。
测试时S1、S2、S3开关闭合、S4开关断开，实测网侧进线口或输出口电压电流并同时记录太阳辐照度和组件温度，达到测试目的。
测量依据光伏发电站所在地的气象条件，选择太阳辐照度可覆盖100W/m2到700W/m2的完整日开展检测，通过采集辐照度和组件温度并测量光伏发电站出口有功功率，拟合出光伏发电站有功功率输出特性。
4、光伏发电站有功/无功控制能力测试。
测试时S1、S2、S3开关闭合、S4开关断开，实测网侧进线口或输出口电压电流。
测试主要包括光伏发电站有功功率调节测试和无功功率调节测试两个部分。
有功功率调节能力测试时辐照度应不小于700W/m2，输出功率大于70%额定功率，光伏发电站是否能够利用有功功率控制***跟踪设定值运行；无功功率调节测试时设定被测光伏发电单元输出有功功率至其所配逆变器总额定功率的50%，不限制光伏发电单元的无功功率变化，考核光伏发电单元是否能够利用无功功率控制***跟踪设定值运行。
5、光伏发电站防孤岛保护测试。
测试前S1、S2、S3开关闭合、S4开关断开，测试时通过控制S1、S3和S4开关并调整RLC负载参数，达到测试目的。
光伏发电站防孤岛效应保护测试通过调节RLC交流负载，在满足测试要求的所有电压、功率等级等情况下，断开并网开关，检测光伏发电单元是否具备快速检测孤岛并立即断开与电网连接的能力，同时校核其防孤岛保护应是否能够与电网侧线路保护相配合。
6、光伏发电站电能质量测试。
测试时S1、S2、S3开关闭合、S4开关断开，实测网侧进线口或输出口电压电流。
a)闪变测试：测试光伏发电站连续运行时产生的长时间闪变值。
b)谐波和间谐波测试：测试光伏发电站内光伏发电单元全部停机时，测试背景谐波。测试光伏发电站正常运行时，在不同的输出功率区间，测试光伏发电站引起的实际谐波情况。
c)三相电压不平衡度测试：测试光伏发电站正常运行时，在不同的输出功率区间，测试光伏发电站引起的三相电压不平衡情况。

Claims (7)

1.光伏太阳能一站式并网检测***，其特征是：将检测***串于并网逆变器与升压变压器之间，通过开关S1为设备上电，S2、S3分别为电压跌落装置和电网扰动装置的旁路开关，测试时断开相应旁路开关即可，可调负载RLC通过开关S4接入***；
包括：
（1）低压穿越能力验证；
（2）并网光伏电站的电压／频率响应特性测试；
（3）光伏发电站有功功率输出特性测试；
（4）光伏发电站有功/无功控制能力测试；
（5）光伏发电站防孤岛保护特性测试；
（6）光伏发电站电能质量测试。
2.根据权利要求1所述的光伏太阳能一站式并网检测***，其特征是：所述的低电压穿越能力验证是这样实现的： 
低电压穿越能力检测选取被测光伏发电站的典型光伏发电单元进行；基于阻抗分压法的装置安装在电网和光伏发电单元之间，电压跌落通过无源电抗器接地短路或相间短路实现；测试设备能够精确模拟低电压穿越曲线在对称故障或不对称故障下电压跌落发生、持续及恢复的全过程，能够进行零电压穿越；
检测的光伏发电单元在高于额定功率的70%和额定功率的10%-30%两种工况下、三相、两相及单相电压跌落至零电压、0%-25%、25%-50%、50%-75%、75%-90%额定电压时，检测验证光伏发电单元是否具备低电压穿越功能；
测试步骤如下：
a)空载试验；
b）低电压穿越能力测试选择辐照度达到标准辐照度70%及以上的良好时段进行；
c)低电压穿越能力测试点设置在光伏发电单元的并网点处；
d)分别检测光伏发电单元在>70%额定功率的大功率和10%-30%额定功率的小功率工况下、三相、两相及单相电压跌落至零电压、0%-25%、25%-50%、50%-75%、75%-90%额定电压时，光伏发电单元是否具备低电压穿越功能。
3.根据权利要求1所述的光伏太阳能一站式并网检测***，其特征是：所述的并网光伏电站的电压／频率响应特性测试；采用电网扰动装置，测试过程中需要被测光伏发电单元在整个过程中保证光伏发电单元输出功率达到其所配逆变器总额定功率的70%以上；
A电压响应特性：
a)在电网标称频率条件下，调节电网扰动装置，使得并网点电压分别至90% UN和110% UN，并保持时间至少为20s，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态；
b）在电网标称频率条件下，调节电网扰动装置，使得并网点电压分别至111%UN、119%UN、111%UN-119%UN之间的任意值，并保持时间为10s，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态；
c）在电网标称频率条件下，调节电网扰动装置，使得并网点电压分别至120%UN、130%UN、120%UN-130%UN之间的任意值，并保持时间为0.5s，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态；UN为电网标称电压；
B频率适应性：
a)在电网标称电压条件下，调节电网扰动装置，使得并网点频率分别至48Hz、49.45Hz 、48Hz-49.45Hz之间的任意值，并保持时间为10min，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态；
b）在电网标称电压条件下，调节电网扰动装置，使得并网点频率分别至49.5Hz和50.2Hz，并保持时间至少为10min，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态；
c）在电网标称电压条件下，调节电网扰动装置，使得并网点频率至50.25Hz、50.5Hz，并保持时间为2min，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态；
d）确定被测光伏发电单元逆变器最低运行频率F和该频率下的运行时间T，在电网标称电压条件下，调节电网模拟装置，使得并网点频率分别至F、47.95Hz和F-47.95Hz之间的任意值，并保持时间至少为T，验证光伏发电单元是否能够保持并网运行状态。
4.根据权利要求1所述的光伏太阳能一站式并网检测***，其特征是：所述的光伏发电站有功功率输出特性测试是：
测量依据光伏发电站所在地的气象条件，选择太阳辐照度可覆盖100W/m2到700W/m2的完整日开展检测，通过采集辐照度和组件温度并测量光伏发电站出口有功功率，拟合出光伏发电站有功功率输出特性。
5.根据权利要求1所述的光伏太阳能一站式并网检测***，其特征是：所述的光伏发电站有功/无功控制能力测试：主要包括光伏发电站有功功率调节测试和无功功率调节测试两个部分；有功功率调节能力测试时辐照度应不小于700W/m2，输出功率大于70%额定功率，光伏发电站是否能够利用有功功率控制***跟踪设定值运行；无功功率调节测试时设定被测光伏发电单元输出有功功率至其所配逆变器总额定功率的50%，不限制光伏发电单元的无功功率变化，考核光伏发电单元是否能够利用无功功率控制***跟踪设定值运行。
6.根据权利要求1所述的光伏太阳能一站式并网检测***，其特征是：所述的光伏发电站防孤岛保护特性测试：是通过调节RLC交流负载，在满足测试要求的所有电压、功率等级等情况下，断开并网开关，检测光伏发电单元是否具备快速检测孤岛并立即断开与电网连接的能力，同时校核其防孤岛保护应是否能够与电网侧线路保护相配合。
7.根据权利要求1所述的光伏太阳能一站式并网检测***，其特征是：所述的光伏发电站电能质量测试包括：
a)闪变测试：测试光伏发电站连续运行时产生的长时间闪变值；
b)谐波和间谐波测试：测试光伏发电站内光伏发电单元全部停机时，测试背景谐波；测试光伏发电站正常运行时，在不同的输出功率区间，测试光伏发电站引起的实际谐波情况；
c)三相电压不平衡度测试：测试光伏发电站正常运行时，在不同的输出功率区间，测试光伏发电站引起的三相电压不平衡情况。
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