一種對(duì)光伏逆變器調(diào)相運(yùn)行能力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的方法與系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光伏逆變器調(diào)相運(yùn)行領(lǐng)域，具體設(shè)及一種對(duì)光伏逆變器調(diào)相運(yùn)行能力 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的方法與系統(tǒng)。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 國標(biāo)《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》（GB/T19964-2012)明確規(guī)定光伏發(fā)電 站的無功電源包括光伏并網(wǎng)逆變器及光伏發(fā)電站無功補(bǔ)償裝置，光伏發(fā)電站要充分利用并 網(wǎng)逆變器的無功容量及其調(diào)節(jié)能力；當(dāng)逆變器的無功容量不能滿足系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)需要時(shí)， 應(yīng)在光伏發(fā)電站集中加裝適當(dāng)容量的無功補(bǔ)償裝置，必要時(shí)加裝動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置?；?此標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的各家光伏發(fā)電站均配置了動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置。然而，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置 在實(shí)際運(yùn)行中廣泛存在故障率高的問題，為光伏發(fā)電站日常運(yùn)維工作帶來了諸多不便，不 但影響并網(wǎng)點(diǎn)調(diào)壓效果，而且消耗大量的光伏發(fā)電站站用電量。因而，充分利用并網(wǎng)逆變器 的無功容量及其調(diào)節(jié)能力的重要性愈發(fā)凸顯，對(duì)光伏發(fā)電站并網(wǎng)逆變器調(diào)相運(yùn)行能力進(jìn)行 開發(fā)并大量推廣應(yīng)用，充分發(fā)揮各家光伏發(fā)電站并網(wǎng)逆變器的無功調(diào)節(jié)能力將會(huì)產(chǎn)生巨大 的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0004] 當(dāng)前，國內(nèi)并網(wǎng)光伏發(fā)電站均要求配置占裝機(jī)容量20%左右的容性和5%左右的感 性無功補(bǔ)償裝置，還常常要求是動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)腟VG，造價(jià)比較昂貴。國內(nèi)對(duì)光伏發(fā)電站的無功 功率控制主要針對(duì)的對(duì)象是無功補(bǔ)償裝置（SVC或SVG)及有載調(diào)壓變的分接頭。隨著電力 電子技術(shù)和工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展，逆變器的調(diào)制方式和控制策略也有了很大的提升。通過 遠(yuǎn)方遙調(diào)的控制器將可W遠(yuǎn)方群控調(diào)節(jié)各臺(tái)逆變器的無功出力，實(shí)現(xiàn)大功率電力電子裝置 PWM(脈寬調(diào)制)的四象限運(yùn)行，達(dá)到理想的無功動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)效果，將為造價(jià)昂貴的光伏發(fā)電站 節(jié)省大量資金，也可避免無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行損耗。
[0005] 早期的光伏發(fā)電站并網(wǎng)逆變器由于技術(shù)原因，使逆變器發(fā)出無功功率并參與整站 無功功率調(diào)節(jié)的能力尚未開發(fā)出來。然而，隨著逆變器技術(shù)的發(fā)展，對(duì)逆變器參與光伏發(fā)電 站無功功率調(diào)節(jié)能力的重視程度越來越高。采用具備無功調(diào)相能力的新型逆變器逐漸成為 新建光伏發(fā)電站的主流選擇，運(yùn)類逆變器能夠?qū)崿F(xiàn)輸出有功功率、無功功率的解禪控制，可 按系統(tǒng)運(yùn)行方式要求及采用的控制策略發(fā)出適量無功(容性或感性)，一定程度上可參與接 入地區(qū)的電網(wǎng)無功功率調(diào)節(jié)。因此，對(duì)大規(guī)模集中式并網(wǎng)光伏發(fā)電站開展技術(shù)改造，開發(fā)并 網(wǎng)逆變器的無功功率調(diào)節(jié)潛力成為解決上述問題的新思路。
[0006] 目前，由于光伏發(fā)電投資商缺少協(xié)同，電網(wǎng)公司對(duì)光伏發(fā)電站技術(shù)平臺(tái)尚未進(jìn)行 統(tǒng)一協(xié)調(diào)，光伏發(fā)電站建成投運(yùn)后，無功功率運(yùn)行成為一大盲點(diǎn)，光伏逆變器和光伏發(fā)電站 內(nèi)的無功補(bǔ)償裝置尚不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)合調(diào)節(jié)無功功率的能力。相關(guān)測(cè)試單位在參與并網(wǎng)光伏發(fā) 電站開展技術(shù)改造時(shí)，對(duì)光伏發(fā)電站并網(wǎng)逆變器無功調(diào)節(jié)能力缺乏標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法，基于 此現(xiàn)狀，本發(fā)明將研究開發(fā)一種逆變器調(diào)相運(yùn)行能力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的方法與系統(tǒng)。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種對(duì)逆變器調(diào)相運(yùn)行能力進(jìn)行驗(yàn)證性測(cè)試的 方法與系統(tǒng)，可W實(shí)現(xiàn)對(duì)并網(wǎng)大功率光伏發(fā)電站逆變器無功功率(容性或感性）的有效控 審IJ。測(cè)試方法是通過投切光伏發(fā)電站低壓母線上的光伏饋線產(chǎn)生電壓擾動(dòng)，進(jìn)而測(cè)試具備 調(diào)相運(yùn)行能力的各臺(tái)逆變器對(duì)電壓擾動(dòng)的響應(yīng)時(shí)間、響應(yīng)幅值。
[0009] 一種對(duì)光伏逆變器調(diào)相運(yùn)行能力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的方法與系統(tǒng)，所述測(cè)試方法可通過投 切光伏發(fā)電站低壓母線上的光伏饋線產(chǎn)生電壓擾動(dòng)，進(jìn)而測(cè)試具備調(diào)相運(yùn)行能力的逆變器 對(duì)電壓擾動(dòng)的響應(yīng)時(shí)間、響應(yīng)幅值，所述方法與系統(tǒng)可W實(shí)現(xiàn)對(duì)大功率光伏發(fā)電站并網(wǎng)逆 變器無功功率(容性或感性）的有效控制；所述測(cè)試的系統(tǒng)包括具備無線發(fā)送功能的電壓 \電流采集終端、基于Labview的數(shù)據(jù)記錄與分析系統(tǒng)。
[0010] 優(yōu)選地，所述電壓擾動(dòng)包括電壓上階躍擾動(dòng)與電壓下階躍擾動(dòng)，上階躍擾動(dòng)通過 切除光伏發(fā)電站低壓母線上的光伏饋線實(shí)現(xiàn)，下階躍擾動(dòng)通過投入光伏發(fā)電站低壓母線上 的光伏饋線實(shí)現(xiàn)，電壓擾動(dòng)量可W通過調(diào)整光伏饋線所帶負(fù)荷容量來調(diào)節(jié)。
[0011] 優(yōu)選地，所述上階躍擾動(dòng)是在切除光伏發(fā)電站低壓母線上的光伏饋線后，并網(wǎng)點(diǎn) 電壓升高，所述下階躍擾動(dòng)在投入光伏發(fā)電站低壓母線上的光伏饋線后，并網(wǎng)點(diǎn)電壓降低， 逆變器根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓目標(biāo)值提高或降低電壓，直至并網(wǎng)點(diǎn)電壓達(dá)到目標(biāo)值。
[0012] 優(yōu)選地，所述采集終端采集逆變器交流側(cè)電壓\電流，經(jīng)無線發(fā)送終端發(fā)送給管 理服務(wù)器；所述基于Ubview的數(shù)據(jù)記錄與分析系統(tǒng)，能夠同時(shí)測(cè)試多臺(tái)逆變器的調(diào)相運(yùn) 行情況，比對(duì)各臺(tái)逆變器調(diào)相運(yùn)行的動(dòng)作時(shí)序和動(dòng)作幅度，最終自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告。
[0013] 本發(fā)明的技術(shù)方案具有W下有益效果： 本發(fā)明提供一種對(duì)光伏逆變器調(diào)相運(yùn)行能力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的方法與系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)并網(wǎng)大功 率光伏發(fā)電站逆變器無功功率(容性或感性)的有效控制。通過投切光伏發(fā)電站低壓母線上 的光伏饋線產(chǎn)生電壓擾動(dòng)，進(jìn)而測(cè)試具備調(diào)相運(yùn)行能力的各臺(tái)逆變器對(duì)電壓擾動(dòng)的響應(yīng)時(shí) 間、響應(yīng)幅值。測(cè)試系統(tǒng)包括具備無線發(fā)送功能的電壓\電流采集終端、基于Ubview的數(shù) 據(jù)記錄與分析系統(tǒng)，該測(cè)試系統(tǒng)能夠同時(shí)測(cè)試多臺(tái)逆變器調(diào)相運(yùn)行狀況，比對(duì)各臺(tái)逆變器 調(diào)相運(yùn)行動(dòng)作時(shí)序及動(dòng)作幅度，最終自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告。逆變器調(diào)相運(yùn)行能力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的 方法與系統(tǒng)具有測(cè)試效率高、測(cè)試準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)推廣光伏發(fā)電站并網(wǎng)逆變器調(diào)相運(yùn) 行，發(fā)揮光伏發(fā)電站并網(wǎng)逆變器無功調(diào)節(jié)能力具有良好的促進(jìn)作用。
[0014]
【附圖說明】
[0015] 下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0016] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例中逆變器調(diào)相運(yùn)行能力測(cè)試方法示意圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中逆變器調(diào)相運(yùn)行能力測(cè)試系統(tǒng)示意圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例中基于Labview的數(shù)據(jù)記錄與分析系統(tǒng)軟件流程示意圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例中逆變器調(diào)相運(yùn)行能力測(cè)試系統(tǒng)的硬件組成示意圖：
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為了清楚了解本發(fā)明的技術(shù)方案，將在下面的描述中提出其詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。顯然，本 發(fā)明實(shí)施例的具體施行并不足限于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí) 施例詳細(xì)描述如下，除詳細(xì)描述的運(yùn)些實(shí)施例外，還可W具有其他實(shí)施方式。
[0018] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019] 本發(fā)明提供一種逆變器調(diào)相運(yùn)行能力測(cè)試方法，所述方法通過投切光伏發(fā)電站低 壓母線上的光伏饋線產(chǎn)生電壓擾動(dòng)；電壓擾動(dòng)包括電壓上階躍擾動(dòng)與電壓下階躍擾動(dòng)，上 階躍擾動(dòng)是通過切除光伏發(fā)電站低壓母線上的光伏饋線來實(shí)現(xiàn)，下階躍擾動(dòng)則通過投入光 伏發(fā)電站低壓母線上的光伏饋線來實(shí)現(xiàn)，電壓擾動(dòng)量可通過調(diào)整相應(yīng)光伏饋線所帶的負(fù)荷 容量來調(diào)節(jié)。
[0020] 光伏發(fā)電站的無功控制效果取決于其無功輸出能力，光伏逆變器發(fā)出無功功率的 能力并不是無限的，而是受多方面因素制約的。逆變器的無功輸出能力與逆變器出口電壓、 接入點(diǎn)電壓、交流側(cè)電感及當(dāng)前的有功功率輸出有關(guān)。由于視在功率的限制，若逆變器所發(fā) 的有功功率多了，則必然引起輸出無功功率的減少。若要增加無功功率輸出，就必須減少有 功功率的輸出。
[0021] 設(shè)每臺(tái)逆變器的無功極限為fuK.gW't，對(duì)于具有n臺(tái)光伏逆變器的光伏電站而 言，其總的無功功率極限為：
一般來說，逆變器允許短時(shí)工作在視在功率的1. 1倍，即無功功率極限受有功功率影 響，
，S為視在功率。當(dāng)P=LOp.U時(shí)，^《0.46P.U;當(dāng)P=O時(shí)，^ < 1. Ip.Ud
[0022] 為了實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)并控制全站無功的目標(biāo)，制造電壓擾動(dòng)量所需要投切的光伏饋線所 帶的負(fù)荷容量大小，可由光伏饋線有功功率出力改變量進(jìn)行計(jì)算，并網(wǎng)光伏饋線可向并網(wǎng) 點(diǎn)注入有功功率或無功功率。當(dāng)光伏饋線W單位功率因數(shù)控制并網(wǎng)時(shí)，若并網(wǎng)點(diǎn)電壓U發(fā) 生Au的變化，則相應(yīng)電流i發(fā)生Ai的變化，光伏發(fā)電站饋線有功功率出力改變引起的并 網(wǎng)點(diǎn)電壓變動(dòng)可按下式計(jì)算：
式中，A為光伏饋線有功功率出力改變量，巧J并網(wǎng)點(diǎn)額定電壓值，4為并網(wǎng)點(diǎn)處短 路容量，勞為等效阻抗角，A/p為光伏系統(tǒng)有功電流改變量。由式上可知，當(dāng)光伏饋線所帶 有功功率出力大于一定值時(shí)，必然引起并網(wǎng)點(diǎn)足夠范圍的電壓階躍量，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定光伏發(fā)電 站并網(wǎng)點(diǎn)電壓運(yùn)行允許范圍為95^^110%額定電壓。測(cè)試時(shí)，首先調(diào)節(jié)并網(wǎng)電電壓至100% 額定電壓，根據(jù)上式，采用收集到的并網(wǎng)點(diǎn)短路容量，按照正負(fù)5%電壓波動(dòng)，通過AVC系統(tǒng) 分別計(jì)算出具體無功補(bǔ)償裝置所需投切的無功容量，之后一鍵下發(fā)給各臺(tái)并網(wǎng)逆變器，由 各臺(tái)逆變器共同發(fā)出全站所需的無功功率。
[0023] 進(jìn)一步地，所述測(cè)試方法是通過在光伏發(fā)電站并網(wǎng)點(diǎn)處、各臺(tái)逆變器輸出側(cè)布置 測(cè)量點(diǎn)，同時(shí)通過測(cè)試終端測(cè)量場(chǎng)內(nèi)所有逆變器電壓、電流。通過投切光伏饋線使站內(nèi)并 網(wǎng)點(diǎn)電壓產(chǎn)生一定范圍的階躍量，將采集到的逆變器無功出力變化情況經(jīng)測(cè)試軟件計(jì)算并 轉(zhuǎn)換為無功電壓，即可驗(yàn)證光伏發(fā)電站內(nèi)同時(shí)參與測(cè)試的多臺(tái)光伏逆變器無功分配情況及 無功調(diào)節(jié)同時(shí)性，最終獲得逆變器調(diào)相運(yùn)行對(duì)光伏發(fā)電站電壓的控制能力。
[0024] 本發(fā)明還提供一種逆變器調(diào)相運(yùn)行能力的測(cè)試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)通過多臺(tái)具備無線 發(fā)送功能的電壓\電流采集終端同時(shí)采集并網(wǎng)點(diǎn)、場(chǎng)內(nèi)所有逆變器數(shù)據(jù)，并通過4G無線網(wǎng) 絡(luò)發(fā)送至管理服務(wù)器；通過安裝于管理服務(wù)器上的基于Ubview的數(shù)據(jù)記錄與分析系統(tǒng)， 將采集終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)計(jì)算并轉(zhuǎn)換成無功功率值，并對(duì)各逆變器無功出力分配情況、無 功出力同時(shí)性進(jìn)行分析，自動(dòng)生成含光伏發(fā)電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓曲線、各逆變器無功出力曲線 的分析報(bào)告。
[00巧]進(jìn)一步地，所述具備無線發(fā)送功能的電壓\電流采集終端采樣率高于2曲Z，采集 各臺(tái)光伏逆變器=相電壓、=相電流信號(hào)，所述終端加裝4GSIM卡，其測(cè)試數(shù)據(jù)通過4G移 動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送至主站管理服務(wù)器。電壓\電流采集終端系統(tǒng)由光伏逆變器、采集終 端、4G移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、主站管理服務(wù)器組成，分為數(shù)據(jù)采集、無線傳輸和