[发明专利]风电机组主控制系统低电压穿越一致性测试系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新能源发电、风电机组测试技术领域，具体涉及一种风电机组主控制系统低电压穿越一致性测试系统及其方法。

背景技术

近年来风电装机容量飞速发展，风电在电网中的发电比重逐年增加，大规模风电并网对电力系统的安全稳定运行已经造成不可忽视的影响。特别是2010年以来，“三北”地区多次发生由于风电机组不具备低电压穿越能力造成的大规模风机脱网事故，对电网安全稳定运行产生严重影响。

风电机组的低电压穿越（LVRT）功能要求电网故障造成机端电压跌落时，风电机组能够保持不脱网连续运行且有功功率和无功电流满足风电并网导则的要求。国家电网企业标准Q/GDW 392-2009《风电场接入电网技术规定》和国家标准GB/T 19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》均对风电机组的低电压穿越能力提出要求。同时，国家能源局于2010年12月发布《风电机组并网检测管理暂行办法》（国能新能〔2010〕433号），要求风电机组应通过有资质机构的并网检测方可并网运行，其中并网检测中的重要一项内容便是低电压穿越特性检测。

风电机组是由机械系统和电气部件等组成的复杂系统，研究发现，任意一项部件的变化都有可能影响到风电机组的低电压穿越特性。为此，国家能源局国能新能〔2010〕433号文件中规定“发电机、变流器、主控制系统、变桨控制系统和叶片等影响并网性能的技术参数发生变化的风电机组视为不同型号，需要重新检测”。然而国内风电机组的配置组合较多，总共有数百种的机型配置，无法对每一种机型都进行电压跌落现场测试。因此，考虑采用一致性评估的方法对部件变化后风电机组的低电压穿越特性进行评估。

风电机组的主控制系统对整机的LVRT特性有着至关重要的作用。主控制系统负责协调风电机组变桨、变流控制，完成远程通信、桨距控制、温度控制、偏航控制、功率控制等功能。一般而言，主控制系统的硬件变化、程序框架变化、软件升级等都应视为主控制系统发生了变化，需要对主控制系统进行测试评估。

目前一些公司和研究机构搭建的主控制系统测试平台，一种是针对局部性能测试，如载荷计算、硬件测试、静态测试等，另一种是核心算法的全面动态测试。这两种测试平台第一种未针对LVRT功能的测试；另外一种测试平台由于功能较多，不是专门针对LVRT功能的测试，测试平台往往过于复杂，且实现难度相对较大。如何开发一种适用于风电机组主控制系统LVRT功能的测试方法，用于判断主控制系统的LVRT功能的一致性是迫切需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种风电机组主控制系统低电压穿越一致性测试系统及其方法，该测试系统由硬件系统和软件设置组成。按照本发明提供的测试方法，可对风电机组的主控制系统进行现场测试，测试结果可用于判断主控的LVRT功能的一致性。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种风电机组主控制系统低电压穿越一致性测试系统，其改进之处在于，所述测试系统包括：

可控直流电压源：用于制造虚拟的电压跌落控制信号；

数据采集仪：用于记录测试期间的测试数据；

电压互感器PT：用于测量风电机组三相电压；

电流互感器CT：用于测量风电机组三相电流；

至少一路测试信号线：用于传送机舱风速、发电机转速、桨距角、主控转矩指令和变流器测出的实际电磁转矩。

其中，所述可控直流电压源与主控制系统的PLC之间通讯，作为低电压穿越状态的虚拟信号；

所述可控直流电压源与变流器的DSP之间通讯，用于控制在虚拟的电压跌落期间主控转矩指令的产生方式；

所述可控直流电压源与数据采集仪连接，用于控制测试数据记录的触发；

所述测试数据包括三相电压、三相电流、机舱风速、发电机转速、桨距角、主控转矩指令和变流器测出的实际电磁转矩。

其中，所述主控制系统的PLC通过主控转矩指令测试信号线与所述数据采集仪连接；

所述变流器的DSP通过实际电磁转矩测试信号线与所述数据采集仪连接。

其中，所述电压互感器PT和电流互感器CT依次连接在风电机组出口变压器的低压侧，分别用于测量风电机组三相电压和三相电流；

所述风电机组出口变压器的高压侧接入电网中。

其中，所述电压互感器PT和电流互感器CT分别通过电压测试信号线和电流测试信号线与数据采集仪连接。

其中，与数据采集仪相连的测试信号线包括发电机转速测试信号线、桨距角测试信号线和机舱风速测试信号线。