[实用新型]一种风电场电网运行模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型属于新能源接入与控制技术领域，具体涉及一种风电场电网运行模拟装置。

背景技术

风电机组作为网内的发电单元之一，其既是风电场扰动与故障问题的制造者之一同时又是问题的承受者之一。高穿透率的风电并网运行给电力系统安全稳定运行带来了巨大的挑战，具备电网扰动抗干扰能力和电网故障穿越能力已成为对风电机组/风电场的必然要求。

世界各主要风电发达国家的并网导则中，均对风电机组/风电场的电网扰动抗干扰能力与电网故障穿越能力作出了不同程度的要求。而风资源的波动性、间歇性等自然属性与风电机组的系统复杂性及电网高度敏感性，决定了风电机组电网扰动抗干扰能力与电网故障穿越能力试验检测必须在并网运行条件下开展，实验室模拟或工厂试验无法准确全面地反映风电机组的电网扰动抗干扰能力与电网故障穿越能力。

为适应并网导则要求，风电机组须进行电网扰动抗干扰能力与电网故障穿越能力测试，其主要包括低电压穿越（Low Voltage Ride Through）测试、高电压穿越（High Voltage Ride Through）测试和电网适应性（Grid Adaptability）测试。而目前三个测试项目均有各自不同的测试装置来完成，其测试周期长，且无法一次完成上述的三项电网扰动抗干扰能力与电网故障穿越能力测试，经过上述单项电网扰动、低电压穿越与高电压穿越故障的测试风电机组仍然无法正常并网运行。例如2012年我国西北地区某风电场发生电网两相跌落故障，具备风电机组低电压穿越能力的风电机组成功渡过低电压故障连续运行未脱网；而在随后的电网电压恢复过程中，由于电力系统内部分无功补偿装置不具备自投切功能，造成局部电网无功过剩，电网发生了高电压故障，使的部分不具备高电压穿越能力的机组因高电压故障而切除；此外，由于低电压故障、高电压故障造成了大批风电机组脱网，导致了系统内有功功率的不平衡，使得系统电网频率降低，部分风电机组因不具备电网频率适应能力而从电网切除。

为保障大规模风电接入后的电力系统安全稳定运行，须加快风电机组电网扰动抗干扰能力与电网故障穿越能力测试，急需研发集风电机组低电压穿越、高电压穿越、电网适应性测试于一体的电网扰动抗干扰能力与电网故障穿越能力测试装置。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种风电场电网运行模拟装置，其可在风电机组升压变压器高压侧在线准确模拟产生真实的电网电压偏差、频率变化、三相电压不平衡、电压闪变与谐波、电网低电压故障与电网高电压故障，实现电网扰动与故障的在线混合模拟，采集和分析风电机组测试期间的实际运行数据，可以对风电机组进行电网适应性测试、低电压穿越能力测试和高电压穿越能力试验与检测，对风电机组的电网扰动抗干扰能力与电网故障穿越能力进行综合的试验与评价。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下方案：

提供一种风电场电网运行模拟装置，所述装置包括降压变压器、电网扰动模拟发生装置与电网故障模拟发生装置；所述降压变压器的一端连接中高压电网，另一端连接电网扰动模拟发生装置的输入端，所述电网扰动模拟发生装置的输出端连接电网故障模拟发生装置的输入端，所述电网故障模拟发生装置的输出端连接中高压电网。

通过改变所述降压变压器的一次绕组匝数将该装置接入不同的电压等级；通过改变所述降压变压器的二次绕组匝数选择不同电压等级的背靠背变流器，满足不同电网接入等级的风电场/风电机组的测试需求。

所述电网扰动模拟发生装置包括背靠背变流器，所述背靠背变流器包括整流电路和逆变电路，两者均由电力电子半导体开关器件组成。

所述整流电路采用三相整流桥或单相H桥整流电路，整流电路的电力电子半导体开关器件采用晶闸管、绝缘栅双极型晶体管或集成栅极换流晶闸管；所述逆变电路采用三相全桥逆变、单相H桥或单相H桥级联电路，逆变电路的电力电子半导体开关器件采用绝缘栅双极型晶体管或集成栅极换流晶闸管。

所述背靠背变流器采用的变流拓扑方式包括低压三相AC-DC-AC变流方式、中压三相AC-DC-AC变流方式或三个单相AC-DC-AC变流方式，通过背靠背变流器的并联运行以扩充所述电网扰动模拟发生装置的容量。

所述电网扰动模拟发生装置模拟电网扰动状态，输出电网扰动波形，通过修改背靠背变流器逆变侧的调制波指令，即可在电网扰动模拟发生装置的输出端得到电网扰动波形。

所述电网扰动状态包括电网电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动与闪变及电网谐波电压。