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风力发电机组低电压穿越能力测试规程.doc

风力发电机组低电压穿越能力测试规程.doc

上传者: wangjiesetar 2012-07-17 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《风力发电机组低电压穿越能力测试规程doc》,可适用于工程科技领域,主题内容包含ICS FORMTEXT点击此处添加ICS号点击此处添加中国标准文献分类号     NB中华人民共和国能源行业标准NBTXXXXXXXXX     符等。

ICS FORMTEXT点击此处添加ICS号点击此处添加中国标准文献分类号     NB中华人民共和国能源行业标准NBTXXXXXXXXX     风力发电机组低电压穿越能力测试规程点击此处添加标准英文译名TestprocedureofwindturbinelowvoltageridethroughabilityFORMDROPDOWN     XXXXXXXX发布XXXXXXXX实施国家能源局   发布目  次II前言 范围 规范性引用文件 术语和定义 符号与单位 测试条件 测试内容 电压跌落规格 测量内容 测试设备 电压跌落发生装置 测量设备 测试程序 空载测试 负载测试 数据处理 测试结果评价 总则 基本评价 基本要求 有功恢复附录A(资料性附录) 报告格式样本附录B(规范性附录) 有功功率、无功功率和电压测量附录C(规范性附录) 无功电流注入的判定及计算方法参考文献前  言根据根“国家发展改革委办公厅关于印发年行业标准项目计划的通知(发改办工业〔〕号)”的安排编制风力发电机组低电压穿越能力测试规程。本规程参考的标准见正文中的“规范性引用文件”。本规程的主要内容包括并网运行风力发电机组的低电压穿越能力现场测试的基本要求、测试内容、测试设备和测试步骤。本规程的附录A为资料性附录附录B和附录C为规范性附录。本规程由中国电力企业联合会提出。本规程由能源行业风电标准化技术委员会归口。本规程主要起草单位:中国电力科学研究院。本规程主要起草人:风力发电机组低电压穿越能力测试规程 范围本标准规定了风力发电机组低电压穿越能力的测试要求、测试内容、测试设备和测试步骤。本标准适用于与电网三相连接的风力发电机组。 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB电磁式电压互感器GB电流互感器GBT电工术语基本术语GBT电工术语风力发电机组JJF测量不确定度评定与表示IEC:风力发电机组电能质量测量和评估方法(Measurementandassessmentofpowerqualitycharacteristicsofgridconnectedwindturbines)IEC–数字数据采集系统及相关软件的性能特征和校准方法(Performancecharacteristicsandcalibrationmethodsfordigitaldataacquisitionsystemsandrelevantsoftware) 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。风力发电机组低电压穿越能力lowvoltageridethroughabilityofwindturbine当电网故障或扰动引起电压跌落时在一定的电压跌落范围和时间间隔内风力发电机组能够保证不脱网连续运行。电压跌落发生装置voltagedipgenerator基于阻抗分压原理在风力发电机组升压变压器高压侧产生电压跌落的试验设备。测试点testpoint电压跌落发生装置与风力发电机组升压变压器的连接点位于风力发电机组升压变压器的高压侧。恢复时间recoverytime从电网电压恢复至正常值开始至风力发电机组输出有功功率恢复到实际风况对应输出功率所需的时间。电压跌落幅值depthofvoltagedip电压跌落期间线电压最小值与额定电压的比值以标幺值或百分比表示。空载测试noloadtesting风力发电机组与电网断开的情况下利用电压跌落发生装置在测试点产生电网电压跌落的测试。负载测试onloadtesting风力发电机组并网运行的情况下利用电压跌落发生装置在测试点产生电网电压跌落的测试。本标准采用的其它术语和定义参见GBT。 符号与单位本标准使用下列符号和单位:f基波频率In风力发电机组额定电流Iq(t)电压跌落期间风力发电机组的无功电流注入瞬时值Iq无功电流注入有效值IQ风力发电机组无功电流注入参考值P风力发电机组有功功率输出Pn风力发电机组额定功率(MW)R电阻值Sn风力发电机组额定容量(MVA)STP限流电抗接入后测试点的短路容量(MVA)t电压跌落开始时刻t电压跌落结束时刻t电压恢复开始时刻t电压恢复结束时刻t风力发电机组有功功率输出恢复结束时刻tr风力发电机组无功电流注入持续大于IQ的起始时刻tr风力发电机组无功电流注入持续大于IQ的结束时刻tres无功电流注入响应时间tlast无功电流注入持续时间uaa相电压Ua基波电压有效值U基波正序分量电压有效值Un额定电压(kV)UTP空载测试时测试点电压(kV)X电抗Xsr限流电抗Xsc短路电抗 测试条件测试结果仅适用于特定配置和型号的风力发电机组。测试时应满足以下基本条件:()测试点的短路容量至少应为风力发电机组额定容量的倍()电压跌落引起风电场中压电网母线电压偏差应在当地电网允许的电压偏差范围内。 测试内容 电压跌落规格表为风力发电机组低电压穿越测试的电压跌落规格表。当风力发电机组有功功率输出分别在以下范围内时测试风力发电机组在电网电压跌落时的响应特性:)大功率输出P>Pn)小功率输出Pn<P<Pn。表中规定的电压跌落规格为空载测试时测试点的电压跌落情况。对表中列出的各种电压跌落规格分别在三相电压跌落和两相电压跌落故障下进行测试。表 电网电压跌落规格规格电压跌落幅值(UTPUn)故障持续时间(ms)电压跌落波形 测量内容在电压跌落发生前s至电网电压恢复正常后至少s的时间范围内分别在风力发电机组升压变压器高压侧和风力发电机组输出端采集测量数据包括如下参数数据:)测试点的电压、电流)电压跌落过程中流经短路电抗的电流)限流电抗风力发电机组侧电压、电流)风力发电机组输出端的三相电压、电流数据)风速信号)桨距角信号)发电机转速信号)风力发电机组并网开关状态信号。测试时可采集下列数据:)发电机定子及转子三相电压、电流数据)变流器电网侧及电机侧三相电压、电流数据)变流器直流母线电压数据。注:电压跌落导致风力发电机组脱网的原因不仅与电气部件有关也可能与机械振动或附属系统的低电压承受能力有关。因此建议在对风力发电机组进行低电压穿越测试时进行风电机组载荷相关测试。 测试设备 电压跌落发生装置图为电压跌落装置示意图电压跌落发生装置串联接入风力发电机组升压变压器高压侧利用阻抗分压原理在测试点产生电压跌落。图 电压跌落发生装置示意图图中Xsr为限流电抗用于限制电压跌落对电网及风电场内其他在运行风力发电机组的影响。测试时应根据现场情况调整限流电抗阻值的大小确保电压跌落测试不会对电网造成不可接受的影响同时也不会显著影响风力发电机组的暂态响应。在电压跌落发生前后限流电抗可利用旁路开关短接。图中Xsc为短路电抗闭合短路开关将短路电抗三相或两相连接在一起通过模拟电网故障在测试点产生要求的电压跌落。限流电抗和短路电抗的阻值均可调测试时通过调节电抗阻值可以产生不同深度的电压跌落。短路开关应能精确控制所有三相或两相电路中短路电抗的投入及切除时间产生的电压跌落时间误差应在图所示容许误差范围内。短路开关可以是机械断路器或电力电子开关。限流电抗和短路电抗的XR均应大于。 测量设备测量设备包括电压传感器电流传感器数据采集系统等设备。数据采集系统用于测试数据的记录、计算及保存。测量设备每个通道采样率最小为kHz分辨率至少为bit。表为测量设备精度的最低要求。表 测量设备的精度要求设备精度要求电压传感器级电流传感器级数据采集系统级 测试程序 空载测试风力发电机组处于停机状态时断开风力发电机组升压变压器高压侧与测试系统的连接开关按照图所示操作流程在测试点产生电压跌落测试时具体的测量内容参见条。在空载测试满足要求时才能进行负载测试。图 空载测试操作流程图图为空载测试时对应的电压跌落容许误差。图 空载测试时电压跌落容许误差 负载测试在测试点短路容量和空载测试结果满足要求的情况下可进行低电压穿越负载测试。负载测试时限流电抗及短路电抗阻值应与空载测试保持一致。当风力发电机组有功功率输出在条规定的范围内时按照图操作流程在测试点产生电压跌落负载测试时具体的测量内容参见条。图 负载测试操作流程图进行风力发电机组低电压穿越负载测试相同规格的测试应连续重复两次。 数据处理附录B给出了风力发电机组低电压穿越测试的有功功率、无功功率和电压的推荐计算方法。空载测试及负载测试结束后按照附录B推荐方法对测试数据进行处理。对于空载测试应计算得出风力发电机组升压变压器高压侧及风力发电机组输出端电压值曲线。对于负载测试经过分析处理后应得到以下曲线:风力发电机组升压变压器高压侧线电压有效值曲线风力发电机组升压变压器高压侧和低压侧线电压基波正序分量曲线风力发电机组升压变压器高压侧和低压侧有功电流和无功电流曲线风力发电机组升压变压器高压侧和低压侧有功功率和无功功率曲线风力发电机组升压变压器高压侧线电压基波正序分量和风速曲线风力发电机组升压变压器高压侧线电压基波正序分量和发电机转速曲线风力发电机组升压变压器高压侧线电压基波正序分量和桨距角曲线条中需要分析、处理的其它曲线。 测试结果评价 总则风力发电机组测试结果评价分为基本评价和分区评价两部分。负载测试时按照基本评价指标和分区评价指标判定风力发电机组是否具备标准要求的低电压穿越能力。负载测试时风力发电机组同时满足基本评价指标和分区评价指标时可判定风力发电机组此次测试满足要求。对于表中各种电压跌落规格当风力发电机组有功功率输出分别在大功率输出和小功率输出范围内时风力发电机组连续通过两次满足评价指标要求的负载测试时可判定风力发电机组在该电压跌落规格下具备低电压穿越能力。当风力发电机组完成条所述所有电压规格下的负载测试且全部满足评价指标要求时判定风力发电机组具备标准要求的低电压穿越能力。低电压穿越测试过程中更换发电机、变流器、主控制系统、变桨控制系统和叶片等机组关键零部件或更改控制系统软件及参数会对测试结果产生影响已完成的测试项目无效风力发电机组需要重新检测。 基本评价 基本要求图为风力发电机组低电压穿越能力要求示意图电网发生故障引起风力发电机组输出端电压跌落当风力发电机组在图中电压轮廓线及以上区域内时风力发电机组应能保证不脱网连续运行。b)风力发电机组输出端电压跌落至额定电压时风力发电机组能够保证不脱网连续运行ms。c)风力发电机组输出端电压在发生跌落后s内能够恢复到额定电压的%时风力发电机组应能保证不脱网连续运行。图 风力发电机组低电压穿越能力要求 有功恢复对于电压跌落期间维持并网运行的风力发电机组其有功功率输出在电网电压正常后应快速恢复。自电网电压正常时刻开始至少以额定功率秒的功率变化率恢复至故障前的值。附 录 A(资料性附录)报告格式样本A 测试项目基本信息风力发电机组制造商名称风力发电机组型号风电场名称测试机构名称测试地点测试周期测试标准报告编号A 风力发电机组及其升压变压器信息测试结果仅适用于特定配置的风力发电机组类型。测试过程中更换风力发电机组主要零部件或更改控制系统软件及参数会导致测试结果发生变化需要重新检测。a)风力发电机组基本信息风力发电机组类型(水平轴垂直轴)风力发电机组序列号叶片数目风轮直径(m)轮毂高度(m)叶片控制(变桨失速)速度控制(定速变速)额定功率,(kW)额定风速,(ms)额定视在功率,(kVA)额定电流,(A)额定电压,(V)额定频率,(Hz)b)风力发电机组主要零部件信息部件名称制造商类型型号序列号软件版本号额定功率发电机齿轮箱变流器主控系统变桨控制系统叶片撬棒(Crowbar)电路斩波(Chopper)电路与低电压穿越能力相关的其它部件c)风力发电机组升压变压器额定数据额定视在功率额定电压(高压侧)额定电压(低压侧)短路阻抗负载损耗除以上信息外测试报告中还应包含下表中规定的信息:信息类型图表或文字描述测试场地和电网连接情况描述测试期间风力发电机组的检修、维护情况测试设备描述测量及分析软件描述测试内容测量设备校准证书报告中参数、符号说明报告编写、审查及批准信息报告签发日期A 测试数据分析采用附录B所述方法对风力发电机组低电压穿越空载测试和负载测试数据进行分析处理分别得到以下测试波形。A 空载测试图A 风力发电机组升压变压器高压侧线电压有效值曲线A 负载测试图A 风力发电机组升压变压器高压侧和低压侧线电压基波正序分量曲线图A 风力发电机组升压变压器高压侧和低压侧有功电流和无功电流曲线图A 风力发电机组升压变压器高压侧和低压侧有功功率和无功功率曲线图A 风力发电机组升压变压器高压侧线电压基波正序分量和风速曲线图A 风力发电机组升压变压器高压侧线电压基波正序分量和发电机转速曲线图A 风力发电机组升压变压器高压侧线电压基波正序分量和桨距角曲线A 不确定度评估分别对风力发电机组升压变压器高压侧和风力发电机组输出端的测试数据进行不确定度评估得到对应的综合标准不确定度。A 测试结果汇总表d)风力发电机组低电压穿越测试结果汇总表故障类型故障前有功功率(pu)电压跌落幅值(pu)电压跌落持续时间(s)有功功率恢复时间(s)风力发电机组是否脱网测试结果是否满足标准要求…………………附 录 B(规范性附录)有功功率、无功功率和电压测量本附录给出了基于瞬时电压及电流测量值计算基波正序分量的有功功率、无功功率、有功电流、无功电流和电压的推荐方法。测量电压及电流的基波正序分量时需要高采样速率的多通道数据记录仪。为防止出现相位误差所有输入电压及电流模拟抗混叠滤波器(低通滤波器)应具有相同的频率响应。此外基波频率下由抗混叠滤波器引起的幅值误差应可以忽略不计。测量相电压及相电流后首先计算一个基波周期内基波分量的傅里叶系数。(这里仅给出a相电压ua的计算等式其他相电压及电流的计算方法与之类似)。………………………(B)………………………(B)式中:f――基波频率。其基波相电压有效值为:………………………………(B)利用下式计算基波正序分量的电压及电流矢量分量:…………(B)………(B)…(B)…(B)则基波正序分量的有功功率和无功功率为…(B)…(B)基波正序分量的线电压有效值为:…(B)基波正序分量的有功电流及无功电流有效值为:…(B)…(B)基波正序分量的功率因数为…(B)附 录 C(规范性附录)无功电流注入的判定及计算方法图C为电压跌落期间风力发电机组无功电流注入的判定方法示意图。图中各参数的含义如下:IQ无功电流注入参考值的Iq(t)电压跌落期间风力发电机组无功电流曲线t电压跌落开始时刻tr电压跌落期间风力发电机组无功电流注入持续大于IQ的起始时刻tr电压跌落期间风力发电机组无功电流注入持续大于IQ的结束时刻Udip风力发电机组输出端电压与额定电压比值图A 无功电流注入判定方法示意图参照图C可以得出电压跌落期间风力发电机组无功电流注入的相关特性参数如下:无功电流输出响应时间:…(C)无功电流注入持续时间:…(C)无功电流注入有效值:…(C)参 考 文 献IEC:MeasurementandassessmentofpowerqualitycharacteristicsofgridconnectedwindturbinesProcedureforverificationvalidationandcertificationoftherequirementsofthePOontheresponseofwindfarmsintheeventsofvoltagedips,Version,NovemberFGWTG,DeterminationofelectricalcharacteristicsofpowergeneratingunitsconnectedtoMV,HVandEHVgrids,RevisionGLWindTechnicalNote(TN),GridCodeComplianceaccordingtoGridCodes(GCC)Lowvoltageridethrough(LVRT),Testprocedure,Revision:unknownvsdvsd风电机组可以从电网切出要求风电机组不脱网连续运行电网故障引起电压跌落时间(s)风电机组输出端电压(pu)vsdvsd断开旁路开关投入限流电抗闭合短路开关投入短路电抗产生电压跌落断开短路开关电网电压恢复正常vsdtttrtrtU(pu)UdipIQIq(t)unknownvsd断开旁路开关投入限流电抗闭合短路开关投入短路电抗产生电压跌落断开短路开关电网电压恢复正常闭合旁路开关限流电抗退出被测风电机组正常运行unknownunknownunknownvsd时间电压unknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknown

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