CN112269087A - 无功补偿装置的高低电压穿越能力检测*** - Google Patents

Abstract

本发明适用于电压穿越性能检测技术领域，提供了一种无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***，该***包括：故障模拟模块和数据记录分析模块，故障模拟模块与待测无功补偿装置连接，数据记录分析模块分别与故障模拟模块和待测无功补偿装置连接。故障模拟模块生成二次电压模拟信号发送至待测无功补偿装置；待测无功补偿装置根据二次电压模拟信号输出对应的二次无功电流，数据记录分析模块采集二次电压模拟信号和二次无功电流，并根据二次无功电流和二次电压模拟信号检测待测无功补偿装置的高低电压穿越能力。本发明可以避免在高压侧检测待测无功补偿装置的高低电压穿越能力，提高安全性。

Description

无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***

技术领域

本发明属于电压穿越性能检测技术领域，尤其涉及一种无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***。

背景技术

随着社会经济发展，光伏、风电等具备清洁高效、可再生特点的新能源在能源消费结构中的占比越来越大。对于包括新能源发电的电网来说，要求并网新能源机组具备高低电压穿越能力，以避免在电网故障时，新能源机组采取被动保护式解列，会增加整个电网***的恢复难度，甚至导致电网瘫痪的问题。

高低电压穿越是指在新能源机组并网点电压升高或跌落的时候，新能源机组能够保持一段时间的并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个高低电压时间(区域)。

无功补偿装置是维持包括新能源发电的电网的稳定运行的重要装置，无功补偿装置可以产生电网中所需要的反向的同样大小的无功电流，以实现无功补偿、保持电网电压的稳定。因此，无功补偿装置应具备与新能源机组同样的高低电压穿越能力。

目前检测无功补偿装置的高低电压穿越能力通常采用大型高低电压穿越检测***完成，大型高低电压穿越检测***体积大、运输困难，开展检测试验需要在35kV或10kV高压侧进行，存在接线困难、安全风险大、检测时间长的问题，急需一种用于无功补偿装置的高低电压穿越能力的检测***克服上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***，以解决现有技术中无功补偿装置的高低电压穿越能力的检测***体积大、在高压侧开展检测试验接线困难、安全风险大的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***，包括：故障模拟模块和数据记录分析模块；

所述故障模拟模块的一端与待测无功补偿装置的并网点二次电压采集端连接，所述故障模拟模块的另一端与所述数据记录分析模块的一端连接，所述数据记录分析模块的另一端与所述待测无功补偿装置的二次电流输出端连接；

所述故障模拟模块生成二次电压模拟信号，并将所述二次电压模拟信号发送至所述待测无功补偿装置；所述待测无功补偿装置根据所述二次电压模拟信号输出对应的二次无功电流；所述数据记录分析模块采集所述二次电压模拟信号以及所述二次无功电流，并根据所述二次无功电流和所述二次电压模拟信号检测所述待测无功补偿装置的高低电压穿越能力。

可选的，所述二次电压模拟信号包括降压模拟信号；所述降压模拟信号为所述故障模拟模块生成的在某一时间段内电压值降低的信号；

所述根据所述二次无功电流以及所述二次电压模拟信号检测所述待测无功补偿装置的高低电压穿越能力，包括：

基于所述降压模拟信号对应的二次无功电流的持续时间和所述降压模拟信号的持续时间检测所述待测无功补偿装置的低电压穿越能力。

可选的，所述降压模拟信号包括多个第一模拟信号；各个第一模拟信号电压值的降低幅度均不相同。

可选的，所述二次电压模拟信号包括升压模拟信号；所述升压模拟信号为所述故障模拟模块生成的在某一时间段内电压值升高的信号；

所述根据所述二次无功电流以及所述二次电压模拟信号检测所述待测无功补偿装置的高低电压穿越能力，包括：

基于所述升压模拟信号对应的二次无功电流的持续时间和所述升压模拟信号的持续时间检测所述待测无功补偿装置的高电压穿越能力。

可选的，所述升压模拟信号包括多个第二模拟信号；各个第二模拟信号电压值的升高幅度均不相同。

可选的，所述故障模拟模块为电压扰动发生装置；所述数据记录分析模块为数据记录分析仪。

可选的，所述电压扰动发生装置为三相四线式输出的电压扰动发生装置。

可选的，所述三相四线式输出的电压扰动发生装置的电压输出范围大于0V～135V；

所述三相四线式输出的电压扰动发生装置的电压输出误差小于等于0.1％；

所述三相四线式输出的电压扰动发生装置的相位输出范围为0°～360°；

所述三相四线式输出的电压扰动发生装置的相位输出误差小于等于0.1°。

可选的，所述数据记录分析仪的采样频率大于等于20kHz。

可选的，所述数据记录分析仪的带宽大于等于2.5kHz。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过故障模拟模块一端与待测无功补偿装置的并网点二次电压采集端连接，另一端与数据记录分析模块的一端连接，数据记录分析模块的另一端与待测无功补偿装置的二次电流输出端连接，利用故障模拟模块生成二次电压模拟信号，通过数据记录分析模块采集二次电压模拟信号和待测无功补偿装置输出的二次无功电流，进而可以根据二次无功电流和二次电压模拟信号检测待测无功补偿装置的高低电压穿越能力，本发明提供的无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***可以避免在高压侧检测待测无功补偿装置的高低电压穿越能力，进而简化无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***的接线方式，提高无功补偿装置的高低电压穿越能力检测工作的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的现有技术中无功补偿装置与包含新能源场站的电网的接线图；

图2是本发明实施例提供的无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***的接线图；

图3是本发明实施例提供的风电场的低电压穿越要求的示意图；

图4是本发明实施例提供的风电场中并网点二次电压降低至20V的数据分析示意图；

图5是本发明实施例提供的风电场中并网点二次电压降低至40V的数据分析示意图；

图6是本发明实施例提供的风电场中并网点二次电压降低至60V的数据分析示意图；

图7是本发明实施例提供的风电场中并网点二次电压降低至80V的数据分析示意图；

图8是本发明实施例提供的风电场中并网点二次电压降低至90V的数据分析示意图；

图9是本发明实施例提供的光伏电站的低电压穿越要求的示意图；

图10是本发明实施例提供的风电场中并网点二次电压升高至105V的数据分析示意图；

图11是本发明实施例提供的风电场中并网点二次电压升高至109V的数据分析示意图；

图12是本发明实施例提供的风电场中并网点二次电压升高至111V的数据分析示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

如图1所示，其中，电压互感器(PotentialTransformer，PT)为把高电压按规定比例转换为较低电压的特殊变压器。电流互感器(CurrentTransformer，CT)为把大电流按规定比例转换为小电流的电气设备。

现有技术中，无功补偿装置通过主变35kV侧的PT1和CT1，以及主变110kV侧的PT2和CT2连接到包含新能源场站的电网，其中，无功补偿装置可以根据PT2和CT2采集包含新能源场站的电网的并网点二次电压和并网点二次电流，根据PT2和CT2采集得到的并网点二次电压和并网点二次电流判断需要提供的无功电流。无功补偿装置将无功电流提供给包含新能源场站的电网后，可以通过CT1将输出的一次无功电流转换为二次无功电流，进而采集得到无功补偿装置输出的二次无功电流。

其中，PT1、CT1、PT2、CT2的精度可以不低于0.2级，以便于精确的采集并转换并网点二次电压和并网点二次电流。

示例性的，无功补偿装置可以为静止无功发生器(Static Var Generator，SVG)，SVG又称高压动态无功补偿发生装置，或静止同步补偿器，是将自换相桥式电路通过电抗器或者直接并联到电网上，调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，或者直接控制其交流侧电流，使该电路吸收或者发出满足要求的无功功率，实现动态无功补偿的目的。SVG是目前无功功率控制领域内的最佳方案。相对于传统的调相机、电容器电抗器、以晶闸管控制电抗器(Thyristor Controlled Reactor，TCR)为主要代表的传统静止无功补偿装置(Static Var Compensator，SVC)等方式，SVG有着无可比拟的优势。因此，SVG广泛应用于新能源场站，不仅克服了早期传统无功补偿装置维护成本高、响应速度慢的问题，而且还可以实现无功功率的连续调节，还具有抑制电压不平衡、电流谐波等功能。

参见图2，本发明实施例的无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***，包括：故障模拟模块和数据记录分析模块。

其中，故障模拟模块的一端与待测无功补偿装置的并网点二次电压采集端C连接，故障模拟模块的另一端与数据记录分析模块的一端连接，数据记录分析模块的另一端与待测无功补偿装置的二次电流输出端A连接。

其中，故障模拟模块生成二次电压模拟信号，并将二次电压模拟信号发送至待测无功补偿装置；待测无功补偿装置根据二次电压模拟信号输出对应的二次无功电流；数据记录分析模块采集二次电压模拟信号以及二次无功电流，并根据二次无功电流和二次电压模拟信号检测待测无功补偿装置的高低电压穿越能力。

本发明实施例中，待测无功补偿装置实际工作时，是通过并网点二次电压采集端C采集的PT2输出的并网点二次电压，调节自身输出的无功电流，因此通过故障模拟模块，生成二次电压模拟信号，模拟并网点二次电压的升高或降低，再通过数据记录分析模块采集待测无功补偿装置输出的二次无功电流，即可判断待测无功补偿装置在并网点二次电压升高或降低时对应的高低电压穿越能力。本发明实施例通过故障模拟模块一端与待测无功补偿装置的并网点二次电压采集端连接，另一端与数据记录分析模块的一端连接，数据记录分析模块的另一端与待测无功补偿装置的二次电流输出端连接，利用故障模拟模块生成二次电压模拟信号，模拟并网点二次电压的升高或者降低，进而根据并网点二次电压升高或者降低时对应的二次无功电流检测待测无功补偿装置的高低电压穿越能力，可以避免在高压侧检测待测无功补偿装置的高低电压穿越能力，进而简化无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***的接线方式，提高无功补偿装置的高低电压穿越能力检测工作的安全性。

可选的，二次电压模拟信号可以包括降压模拟信号。其中，降压模拟信号为故障模拟模块生成的在某一时间段内电压值降低的信号。

其中，根据二次无功电流以及二次电压模拟信号检测待测无功补偿装置的高低电压穿越能力，可以包括：基于降压模拟信号对应的二次无功电流的持续时间和降压模拟信号的持续时间检测待测无功补偿装置的低电压穿越能力。

可选的，降压模拟信号可以包括多个第一模拟信号；各个第一模拟信号电压值的降低幅度均不相同。

示例性的，新能源场站可以包括风电场，基于图3所示的风电场的低电压穿越要求，可以通过故障模拟模块生成并网点二次电压降低至20V、40V、60V、80V、90V的信号，即第一模拟信号为20V、40V、60V、80V、90V的信号，其中故障模拟模块可以模拟风电场中单相的并网点二次电压降低，也可以模拟风电场中三相的并网点二次电压降低，对应的，根据风电场的低电压穿越要求，可以确定每个第一模拟信号的持续时间为0.625s、1.02s、1.41s、1.80s、2.00s。参见图4至图8，Uab为并网点一次电压，可以通过第一模拟信号20V、40V、60V、80V或者90V和PT2的变比转换得到，U0为基准电压0.000kV，7.6716kV代表纵向每个小格代表的电压值，IA2代表待测无功补偿装置输出的一次无功电流，可以通过第一模拟信号对应的二次无功电流和CT1的变比转换得到，IA0为基准电流0.000A，5.2777A、4.2221A或者3.3777A代表纵向每个小格代表的电流值。当IA2的持续时间大于对应的第一模拟信号的持续时间时，则风电场中的待测无功补偿装置的低电压穿越能力满足要求，否则不满足要求。

示例性的，新能源场站也可以包括光伏电站，基于图9所示的光伏电站的低电压穿越要求，可以通过故障模拟模块生成并网点二次电压降低至0V、20V、40V、60V、80V、90V的信号，即第一模拟信号为0V、20V、40V、60V、80V、90V的信号，同样的，故障模拟模块可以模拟光伏电站中单相的并网点二次电压降低，也可以模拟光伏电站中三相的并网点二次电压降低，对应的，根据光伏电站的低电压穿越要求，可以确定每个第一模拟信号的持续时间为0.15s、0.625s、1.02s、1.41s、1.80s、2.00s。通过数据记录分析模块记录每个第一模拟信号、每个第一模拟信号的持续时间、每个第一模拟信号对应的二次无功电流和每个第一模拟信号对应的二次无功电流的持续时间，并通过PT2的变比和CT1的变比将第一模拟信号转换为并网点一次电压，将第一模拟信号对应的二次无功电流转换为一次无功电流，当一次无功电流的持续时间大于对应的第一模拟信号的持续时间时，则光伏电站中的待测无功补偿装置的低电压穿越能力满足要求，否则不满足要求。

可选的，二次电压模拟信号可以包括升压模拟信号。其中，升压模拟信号为故障模拟模块生成的在某一时间内电压值升高的信号。

其中，根据二次无功电流以及二次电压模拟信号检测待测无功补偿装置的高低电压穿越能力，可以包括：基于升压模拟信号对应的二次无功电流的持续时间和升压模拟信号的持续时间检测待测无功补偿装置的高电压穿越能力。

可选的，升压模拟信号可以包括多个第二模拟信号；各个第二模拟信号电压值的升高幅度均不相同。

示例性的，根据风电场的高电压穿越要求，可以通过故障模拟模块生成并网点二次电压升高至105V、109V的信号，即第二模拟信号为105V、109V的信号，同样的，故障模拟模块可以模拟风电场中单相的并网点二次电压升高，也可以模拟风电场中三相的并网点二次电压升高，对应的，根据风电场的高电压穿越要求，可以确定每个第二模拟信号的持续时间为1800s、1800s。参见图10和图11，同样的，Uab为并网点一次电压，可以通过第二模拟信号105V或者109V转换和PT2的变比得到，U0为基准电压0.000kV，4.9098kV、3.9278kV代表纵向每个小格代表的电压值，IA2代表待测无功补偿装置输出的一次无功电流，可以通过第二模拟信号对应的二次无功电流和CT1的变比转换得到，IA0为基准电流0.000A，4.2221A代表纵向每个小格代表的电流值。当IA2的持续时间大于对应的第二模拟信号的持续时间时，则风电场中的待测无功补偿装置的高电压穿越能力满足要求，否则不满足要求。

示例性的，根据风电场的高电压穿越要求，可以通过故障模拟模块生成并网点二次电压升高至111V的信号，即第二模拟信号为111V的信号，其中故障模拟模块可以模拟风电场中单相的并网点二次电压升高，也可以模拟风电场中三相的并网点二次电压升高，对应的，根据风电场的高电压穿越要求，可以确定第二模拟信号的持续时间为10s。参见图12，同样的，Uab为并网点一次电压，可以通过第二模拟信号111V和PT2的变比转换得到，U0为基准电压0.000kV，4.9098kV代表纵向每个小格代表的电压值，IA2代表待测无功补偿装置输出的一次无功电流，可以通过第二模拟信号对应的二次无功电流和CT1的变比转换得到，IA0为基准电流0.000A，3.3777A代表纵向每个小格代表的电流值。当风电场中的并网点二次电压升高至111V时，允许风电场中的待测无功补偿装置立即停止运行。

示例性的，根据光伏电站的高电压穿越要求，可以通过故障模拟模块生成并网点二次电压升高至109V、115V、125V的信号，即第二模拟信号为109V、115V、125V的信号，同样的，故障模拟模块可以模拟光伏电站中单相的并网点二次电压升高，也可以模拟光伏电站中三相的并网点二次电压升高，对应的，根据光伏电站的高电压穿越要求，可以确定每个第二模拟信号的持续时间为20s、10s、0.5s。通过数据记录分析模块记录每个第二模拟信号、每个第二模拟信号的持续时间、每个第二模拟信号对应的二次无功电流和每个第二模拟信号对应的二次无功电流的持续时间，并通过PT2的变比和CT1的变比将第二模拟信号转换为并网点一次电压，将第二模拟信号对应的二次无功电流转换为一次无功电流，当一次无功电流的持续时间大于对应的第二模拟信号的持续时间时，则光伏电站中的待测无功补偿装置的高电压穿越能力满足要求，否则不满足要求。

示例性的，根据光伏电站的高电压穿越要求，可以通过故障模拟模块生成并网点二次电压升高至131V的信号，即第二模拟信号为131V的信号，其中故障模拟模块可以模拟光伏电站中单相的并网点二次电压升高，也可以模拟光伏电站中三相的并网点二次电压升高，对应的，根据光伏电站的高电压穿越要求，可以确定第二模拟信号的持续时间为0.2s。通过数据记录分析模块记录第二模拟信号、第二模拟信号的持续时间、第二模拟信号对应的二次无功电流和第二模拟信号对应的二次无功电流的持续时间，并通过PT2的变比和CT1的变比将第二模拟信号转换为并网点一次电压，将第二模拟信号对应的二次无功电流转换为一次无功电流，当光伏电站中的并网点二次电压升高至131V时，允许光伏电站中的待测无功补偿装置立即停止运行。

可选的，故障模拟模块可以为电压扰动发生装置，电压扰动发生装置可以为三相四线式输出的电压扰动发生装置。

其中，三相四线式输出的电压扰动发生装置的电压输出范围可以宽于0V～135V；三相四线式输出的电压扰动发生装置的电压输出误差可以小于等于0.1％；三相四线式输出的电压扰动发生装置的相位输出范围可以为0°～360°；三相四线式输出的电压扰动发生装置的相位输出误差可以小于等于0.1°，三相四线式输出的电压扰动发生装置的信号发生周期可以不超过100ms，能够进行电压曲线编辑。

可选的，数据记录分析模块可以为数据记录分析仪。

其中，数据记录分析仪的采样频率可以大于等于20kHz，数据记录分析仪的带宽可以大于等于2.5kHz。

上述无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***，通过故障模拟模块一端与待测无功补偿装置的并网点二次电压采集端连接，另一端与数据记录分析模块的一端连接，数据记录分析模块的另一端与待测无功补偿装置的二次电流输出端连接，利用故障模拟模块生成多个第一模拟信号和多个第二模拟信号，模拟并网点二次电压的升高或降低，进而根据并网点二次电压升高或降低时对应的二次无功电流检测待测无功补偿装置的高低电压穿越能力，可以避免在高压侧检测待测无功补偿装置的高低电压穿越能力，进而简化无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***的接线方式，提高无功补偿装置的高低电压穿越能力检测工作的安全性，解决了传统无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***体积大、运输困难、检测时间长的问题。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***，其特征在于，包括：故障模拟模块和数据记录分析模块；

所述故障模拟模块的一端与待测无功补偿装置的并网点二次电压采集端连接，所述故障模拟模块的另一端与所述数据记录分析模块的一端连接，所述数据记录分析模块的另一端与所述待测无功补偿装置的二次电流输出端连接；

所述故障模拟模块生成二次电压模拟信号，并将所述二次电压模拟信号发送至所述待测无功补偿装置；所述待测无功补偿装置根据所述二次电压模拟信号输出对应的二次无功电流；所述数据记录分析模块采集所述二次电压模拟信号以及所述二次无功电流，并根据所述二次无功电流和所述二次电压模拟信号检测所述待测无功补偿装置的高低电压穿越能力。

2.如权利要求1所述的无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***，其特征在于，所述二次电压模拟信号包括降压模拟信号；所述降压模拟信号为所述故障模拟模块生成的在某一时间段内电压值降低的信号；

所述根据所述二次无功电流以及所述二次电压模拟信号检测所述待测无功补偿装置的高低电压穿越能力，包括：

基于所述降压模拟信号对应的二次无功电流的持续时间和所述降压模拟信号的持续时间检测所述待测无功补偿装置的低电压穿越能力。

3.如权利要求2所述的无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***，其特征在于，所述降压模拟信号包括多个第一模拟信号，各个第一模拟信号电压值的降低幅度均不相同。

4.如权利要求1所述的无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***，其特征在于，所述二次电压模拟信号包括升压模拟信号；所述升压模拟信号为所述故障模拟模块生成的在某一时间段内电压值升高的信号；

所述根据所述二次无功电流以及所述二次电压模拟信号检测所述待测无功补偿装置的高低电压穿越能力，包括：

基于所述升压模拟信号对应的二次无功电流的持续时间和所述升压模拟信号的持续时间检测所述待测无功补偿装置的高电压穿越能力。

5.如权利要求4所述的无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***，其特征在于，所述升压模拟信号包括多个第二模拟信号；各个第二模拟信号电压值的升高幅度均不相同。

6.如权利要求1至5任一项所述的无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***，其特征在于，所述故障模拟模块为电压扰动发生装置；所述数据记录分析模块为数据记录分析仪。

7.如权利要求6所述的无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***，其特征在于，所述电压扰动发生装置为三相四线式输出的电压扰动发生装置。

8.如权利要求7所述的无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***，其特征在于，

所述三相四线式输出的电压扰动发生装置的电压输出范围大于0V～135V；

所述三相四线式输出的电压扰动发生装置的电压输出误差小于等于0.1％；

所述三相四线式输出的电压扰动发生装置的相位输出范围为0°～360°；

所述三相四线式输出的电压扰动发生装置的相位输出误差小于等于0.1°。

9.如权利要求6所述的无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***，其特征在于，所述数据记录分析仪的采样频率大于等于20kHz。

10.如权利要求9所述的无功补偿装置的高低电压穿越能力检测***，其特征在于，所述数据记录分析仪的带宽大于等于2.5kHz。

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