[发明专利]一种虚拟同步发电机故障穿越检测装置及方法

说明书

本发明提供了一种虚拟同步发电机故障穿越检测装置及方法，包括：控制装置、阻抗分压装置和动态补偿装置；所述阻抗分压装置和动态补偿装置串联；所述控制装置分别与所述阻抗分压装置和所述动态补偿装置连接；所述阻抗分压装置与待测虚拟同步发电机装置连接。本发明提供的技术方案，给阻抗分压装置串联动态补偿装置限制了阻抗分压装置接入电网时引起的电压/电流幅值突变、频率异常、相位畸变以及低次谐波，从而消除电网故障穿越实验时对电网的扰动。

技术领域

本发明属于新能源及节能技术领域，具体涉及一种虚拟同步发电机故障穿越检测装置及方法。

背景技术

目前光伏发电、风力发电等新能源电源与负荷呈逆向分布，以集中大规模的方式接入输电网为主。在光资源和风资源丰富的地区，电网架构多数比较薄弱，发展特高压交直流输电，有助于新能源的有效消纳，但同时电力系统的故障也从传统的横向故障和纵向故障扩展到直流闭锁、直流功率损失等系统故障。

由于电力电子变流器控制策略各异，加之新能源电源功率具有波动性、不确定性等特点，很难实现即插即用与自主协调运行，这对以传统同步发电机理论构建的电网的安全稳定运行带来了严峻挑战。目前已有采用电力电子变流器的新能源电源通过采用虚拟同步发电机技术模拟同步发电机组的机电暂态特性，使其具有同步发电机组的惯量、一次调频、无功调压等并网运行外特性的技术。然而，由于电力电子半导体器件自身耐压和电流容量的限制，在电网出现故障时，通常伴随着短时的过电压或者大电流，对虚拟了同步发电机外特性的电力电子能量变换器提出了严峻挑战。

因此如何测量评定虚拟同步发电机电力电子变换器的面对电网故障引起的高/低电压穿越能力，对电网安全运行来说尤为重要。在进行电网故障实验时，通常用模拟电网(电力电子变频器)串联来模拟电网电压的骤升骤降，或者用更真实的阻抗分压方式逼近真实的电网故障。模拟电网的故障波形过于平滑，与真实的电网故障波形相差较远，而电网故障类实验通常伴随着巨大的电压和频率扰动，阻抗分压的方式必然会对电网造成冲击，威胁电网的安全稳定运行。

发明内容

本发明通过基于动态补偿的阻抗分压方式集成了阻抗分压装置和模拟电网装置的优点，又规避了两者的缺陷，能够充分逼近电网故障时的电压/频率工况，同时前端的动态补偿装置可以限制阻抗分压装置接入电网时引起的电压/电流幅值突变、频率异常、相位畸变以及低次谐波，从而消除电网故障穿越实验时对电网的扰动。

本发明提供的一种虚拟同步发电机故障穿越检测装置，包括：

控制装置、阻抗分压装置和动态补偿装置；

所述阻抗分压装置和动态补偿装置串联；

所述控制装置分别与所述阻抗分压装置和所述动态补偿装置连接；

所述阻抗分压装置与待测虚拟同步发电机装置连接。

所述阻抗分压装置包括：串联的限流电抗器Z1和短路阻抗Z2。

所述控制装置包括：

上位机，用于向PLC集成控制器下发执行指令和接收PLC集成控制器的反馈信息；

PLC集成控制器，用于读取上位机下发的执行指令，向阻抗分压装置和动态补偿装置下发执行指令并接收阻抗分压装置和动态补偿装置的反馈信息。

所述待测虚拟同步发电机装置包括：储能单元输出检测点、光伏发电单元输出检测点、风电机组输出检测点。

所述阻抗分压装置与待测虚拟同步发电机装置之间设有进线开关；

所述进线开关设有检测点。

所述的虚拟同步发电机故障穿越检测装置还包括：数字录波仪，用于在检测过程中记录待检测虚拟同步发电机的电参数。

本发明提供的一种虚拟同步发电机故障穿越检测方法，包括：