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风电机组高电压穿越测试解决方案

    近年来,随着风电在电网中比重的大幅提高,由于风电机组不具备高电压穿越(HVRT)能力导致的大规模风电机组脱网事故频繁发生,已经引起业界的高度重视。相关研究表明,风电场并网接入的高压线路可能发生过电压,风电场负载的突减、大容量电容补偿器的投入也会引起电网电压的骤升,并随即引起风电场脱网。
    “NB/T风电机组高电压穿越测试规程”等相关标准规定,当电网发生故障或扰动引起测试点电压升高时,风电机组测试点各线电压(相电压)在标准规定中电压轮廓线及以下的区域内时,风电机组必须保证不脱网连续运行。为提高电力系统的运行安全性,群菱能源严格按照相关标准的要求,研制出的风电机组高电压穿越检测平台解决方案,为风电的HVRT能力检测提供有效的途径。
 
图1  风电机组高电压穿越检测平台
 
一、 高电压穿越测试系统功能概述
(1)整体功能概述
任何测试引起的测试系统电网侧电压波动均小于5%;
 实现类型:三相电压升高、任何两相电压升高、单相电压升高;
 电压升高幅度:至少可实现电压升高至110%Un、115%Un、120%Un、125%Un 、130%Un等类型,精度优于2%Un;
 电压升高持续时间:依据标准100ms~3min任意可设;
 可扩展低电压穿越测试功能,以及扩展高-低电压故障穿越连锁测试功能;
 具备远程/就地的控制、测量及保护功能。
(2)控制系统概述:
  具备风电机组高电压穿越测试流程,按照要求可自动完成每个测试任务;
 可实现对测试系统所有断路器、刀闸的手动或自动控制;
 具有2路以上开出量输出通道,用于测试开始时启动测量系统采集数据;
 具有2路以上开入量输入通道,用于和测量系统以及外部信号进行交互;
 控制系统主界面有遥信显示功能。
(3)测量系统要求:
 测量系统整体精度优于0.2级;
 各个PT和 CT须有良好的瞬态响应特性;
 具有电抗器温度测量和显示功能;
 测量系统能精确测量记录试验过程中的全部数据,包括电压升高前至电压恢复后任意时间段内所有暂态过程和稳态过程;
 测量系统的数据采集设备可同时采集至少15路模拟量信号,用于风电机组出口变压器高压侧电压和电流测量,并完成相关计算和分析;
 数据采集设备具有实时数据计算和分析功能,以便实时计算电流、电压、有功功率等值并送远方后台以曲线等类型显示;
 数据采集设备具备1路以上开关量输入,通过开关量输入触发数据记录的启动和停止。
(4)保护功能要求:
 具有过电流保护功能,在电流超过设定值时将测试设备自动从电网切出;
 集装箱门限开关位置变化自动切出测试设备;
 电抗器温度过限自动切出测试设备;
 其它测试系统异常时自动切出测试设备。
 
二、 测试系统参数
表1  测试系统主要技术参数
序号 参数名称 单位 数值
1.          额定电压 kV 35(按照客户要求)
2.          额定电流 A 100
3.          额定容量 MVA 6
4.          电压升高   精度优于3%Un
5.          电压升高
故障持续时间
  100ms~3min任意可设定;误差小于10ms。
 

三、 测试系统结构

测试系统的测量系统和就地控制系统均安装于集装箱内。集装箱内安装的设备及功能如下:
图2  测试系统外观
1)集装箱:集装箱用于安装限流电抗器及其辅助设备,集装箱经过特殊设计和保温处理,集装箱内安装有暖气和空调,使得限流电抗器始终保持在一定的环境温度下工作。
2)电抗器:限流电抗器根据接入的电网情况以及测试风电机组容量整体进行考虑,能够适应各种电网情况和风电机组,限流电抗器设计为阻值可调,确保在进行测试时,对电网的影响在允许范围之内。电容器阻抗值可调,电容器和限流电抗器配合调节实现不同程度的电压升高。
3)电抗器温度监测仪:试验过程中可能会在电抗器中流过很大的短路电流,使得电抗器发热,根据需要安装电抗器温度监测仪,随时监测电抗器温度,通过设定电抗器温度保护限值,当温度过高可以将电抗器以及整个测试系统从电网中切出。
4)紧急报警系统:电抗器温度过高或集装箱门误开时,紧急报警系统启动,进入相应的控制程序。
5)断路器组合:断路器组合由SF6气体绝缘开关柜组合和SF6气体绝缘户内断路器共同组成,SF6气体绝缘开关柜体积小,所有带电部分均有气体密闭,没有任何带电体裸露,每一个断路器均和三工位开关配合,安全可靠,操作简单安装方便。开关柜组合和户内断路器配合,共同实现试验设备要求功能。
6)就地控制系统:就地控制系统用来控制所有断路器、隔离刀闸和接地刀闸的开断,自动完成所有试验项目。
7)测量系统:测量系统根据触发指令开始测量和记录试验过程中的所有测试信息,并完成相关计算。
 
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