XXXX0424风电场电能质量测试方法与实践-江苏电科院陈兵

风电场电能质量测试方法与实践二〇一四年五月陈兵1风力发电的电能质量问题目录2风电场电能质量测试标准3风电场电能质量测试方法4风电场电能质量测试案例一、风力发电的电能质量问题1、风电并网对电能质量的影响电压闪变：风速波动、风剪切、塔影效应、无功功率变化、控制参数改变、频繁切换操作均会引起风电并网点电压波动和闪变。谐波：风电机组变流器的采用不可避免地会产生各种频率的谐波，对电网电能质量产生明显影响。电压偏差：在系统运行水平和负荷水平不变的条件下，并网节点的电压偏差由风电场输出有功功率和无功功率共同决定。一、风力发电的电能质量问题2、电能质量对风力发电的影响电网电压跌落：(1)机械、电气功率的不平衡影响机组稳定运行；(2)暂态过程导致发电机中出现过流，可能损坏器件；(3)附加的转矩、应力可能损坏机械部分。系统三相电压不对称：导致风电机组频繁出现负序电流，风电机组因”电流不对称”故障而停机。12风电场电能质量测试标准3风电场电能质量测试方法风力发电的电能质量问题4风电场电能质量测试案例•Electromagneticcompatibility(EMC)-Testingandmeasurementtechniques-PowerqualitymeasurementmethodsIEC61000-4-30•MeasurementandassessmentofpowerqualitycharacteristicsofgridconnectedwindturbinesIEC61400-21二、风电场电能质量测试标准国际标准•Testingandmeasurementtechniques–Flickermeter–FunctionalanddesignspecificationsIEC61000-4-15二、风电场电能质量测试标准国家标准•《风电场接入电力系统技术规定》内容：有功功率、功率预测、无功容量、电压控制、低电压穿越、运行适应性、电能质量、仿真模型、二次系统、接入测试。GB/T19963-2011•《风力发电机组电能质量测量和评估方法》内容：机组电能质量特性参数、测量程序、功率质量评估。GB/T20320-2006二、风电场电能质量测试标准国网企业标准•《风电场接入电网技术规定》内容：有功功率、功率预测、无功配置、电压控制、低电压穿越、运行频率、电能质量、模型参数、通信信号、接入测试。Q/GDW392-2009•《风电场功率调节能力和电能质量测试规程》内容：测试条件、测试项目、测试设备、测试方法、测试结果评价。Q/GDW630-2011二、风电场电能质量测试标准标准联系Q/GDW630-2011《风电场功率调节能力和电能质量测试规程》测试方法：IEC61000-4-30IEC61000-4-15满足要求：GB/T19963-2011指标评价：GB/T14549-93GB/T24337-2009GB/T12326-200813风电场电能质量测试方法2风电场电能质量测试标准风力发电的电能质量问题4风电场电能质量测试案例三、风电场电能质量测试方法测试条件（1）风电场测试之前，风电场应完成全部机组并网调试，测试期间，风电机组应全部投入运行；（2）测试期间，风电场最大实际运行容量应大于风电场额定容量的95％，测试过程包含0-95%额定容量以上出力；（3）风电场应具备独立的测风塔，测试时风电场的风速应从该测风塔获得；（4）测试期间，风电场实际并网的状况不能变化，包括硬件部件和控制系统；（5）测试应由具备相应资质的机构进行。三、风电场电能质量测试方法测试设备Q/GDW630-20111、电压互感器精度至少为1级频率响应≥2500Hz2、电流互感器精度至少为1级频率响应≥2500Hz3、数据采集系统采样频率≥5kHz分辨率≥12位设备型号DEWE-5000FLUKE1760电压量程(rms)1400V1000V基本精度0.1%0.1%A/D(bits)12-24可选1650Hz系统采样频率(kS/s)10010.24每周期采样点2000205测量带宽20kHz4.6kHz数据内存160GB2GBIEC61000-4-30A级是是三、风电场电能质量测试方法测量点220kV升压站风机箱变…………….………其它用电负载风机箱变…………….35kV………风电场升压变高压侧测试内容频率谐波间谐波电压闪变电压偏差电压不平衡度测试周期连续测试至少24h覆盖0-100%Pn出力三、风电场电能质量测试方法分功率区段（1）输出功率从0至额定功率的100％，以10％的额定功率为区间；（2）每个功率区间、每相至少应采集风电场并网点5个10min时间序列瞬时电压和瞬时电流值的测量值；（3）通过计算得到所有功率区间的风电场有功功率的0.2s平均值；（4）以测试开始零时刻，计算零时刻至60s时间段内风电场输出功率最大值和最小值，两者之差为1min有功功率变化；同样计算0.2s至60.2s时间段内风电场输出功率最大值和最小值，得出1min有功功率变化，依此类推，计算出1min有功功率变化；（5）10min有功功率变化的计算方法与1min有功功率变化的计算方法相同。三、风电场电能质量测试方法谐波测试注入的谐波电流、并网点的电压总谐波畸变率、各次谐波电压、间谐波电压测试功率范围需包括0-100%Pn按10%Pn划分10个区间每个区间至少采集5个10min时间序列按0.2s平均值计算，得到10个区间的每相各次谐波最大值、最小值、平均值、95%值分别按10个区间评价三、风电场电能质量测试方法谐波计算算法：谐波子组、间谐波子组。谐波（子组）：测量至50次。间谐波（子组）：测量至2kHz时间窗：10周期测量间隔：10min5022100hhnITHCIIh：第h次谐波电流（均方根值）In：基波电流（均方根值）谐波群谐间波群THC三、风电场电能质量测试方法闪变测试短时间闪变Pst、长时间闪变Plt测试功率范围需包括0-100%Pn按10%Pn划分10个区间每个区间至少采集12个10min时间序列计算10个区间的每相短时间闪变值Pst计算10个区间的每相长时间闪变值Plt分别按10个区间闪变最大值评价三、风电场电能质量测试方法闪变计算框1：用来实现把不同等级的电源电压降到适用于仪器内部电路电压值。框2、3、4：综合模拟了灯-眼-脑环节对电压波动的反应。框5：用积累概率函数CPF的方法进行分析，计算Pst。三、风电场电能质量测试方法闪变计算（1）风电场停运时，电网背景长时间闪变值Plt0；（2）风电场投运运行时，并网点长时间闪变值Plt1；（3）计算风电场单独引起的长时间闪变值Plt2；（1）测量时段内包含的12个短时间闪变值Pst；（2）计算2个小时的长时间闪变值Plt；三、风电场电能质量测试方法其它指标测试电压偏差、电压不平衡度、频率测试功率范围需包括0-100%Pn测量时间窗口为10周波不分功率区段，时间计算长度1min、10min每相最大值、最小值、平均值、95%值整体评价三、风电场电能质量测试方法评价依据（1）谐波：GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》（2）间谐波：GB/T24337-2009《电能质量公用电网间谐波》（3）闪变：GB/T12326-2008《电能质量电压波动和闪变》（4）电压偏差：GB/T12325-2008《电能质量供电电压偏差》（5）电压不平衡度：GB/T15543-2008《电能质量三相电压不平衡》（6）频率：GB/T15945-2008《电能质量电力系统频率偏差》14风电场电能质量测试案例2风电场电能质量测试标准3风电场电能质量测试方法风力发电的电能质量问题四、风电场电能质量测试案例江苏灌云风电场电能质量测试案例风场概况：地点：江苏连云港灌云县装机容量：100MW并网风机数量：50台机组厂家：中船重工单机容量：2MW并网电压等级：110kV并网线路：867邓风线测试时间：2012年11月10日-2012年11月22日测试位置：风电场高压控制室邓风线计量用PT、CT二次侧测试设备：德维创DEWE-5000、FLUKE1760测试内容：基波电压/电流、谐波电压/电流、间谐波电压、电压闪变、电压不平衡、电压偏差、频率、功率变化测试设置：采样频率10kHZ；测量间隔为1分钟，短时间闪变基本记录周期为10分钟，长时间闪变基本记录周期为2小时测试工况：覆盖测试所需功率区间0-100%Pn。测试依据：Q/GDW630-2011《风电场功率调节能力和电能质量测试规程》四、风电场电能质量测试案例测试作业流程四、风电场电能质量测试案例数据分析处理（1）德维创DEWE-5000、FLUKE1760仪器录波数据导出；（2）MATLAB编程要点：（a)划分10个功率区段；（b）按要求选出每个功率区段5个和12个10min时间序列数据；（c）按10周波窗计算1min和10min值，每区间各项电能质量指标值和功率变化值（谐波计算到50次）；（d）与国标限值自动比较。（3）输入原始数据，运行MATLAB程序；（4）自动生成报表58个：谐波电压报表10个、谐波电流报表10个、间谐波电压报表10个、短时间闪变报表10个、长时间闪变报表10个、汇总的谐波电压/谐波电流/间谐波电压/短时间电压闪变/长时间电压闪变报表各1个、三相电压不平衡/电压偏差/频率报表各1个。（5）评价：10个功率区间的电能质量指标都要满足标准要求。四、风电场电能质量测试案例测试结果功率区间参数A相B相C相最大值平均值最小值95%值最大值平均值最小值95%值最大值平均值最小值95%值基波电压（KV）66.99566.00364.82166.63767.09466.06464.86366.71967.06766.10464.95266.72420.0420.0230.0120.0330.0510.0210.0110.0310.0350.0190.0110.02930.2480.1640.0930.2160.4050.2880.1840.3560.2990.2240.1590.2650～10%Pn2-50次：：：：：：：：：：：：：490.2030.0700.0140.1350.1890.0680.0150.1210.1890.0790.0150.150500.1830.0680.0150.1280.1820.0680.0150.1350.1520.0570.0150.107电压总畸变率(％)0.8480.5830.3390.7290.9260.6430.4080.7950.8870.5980.3570.7511、0～10%Pn功率区间三相各次谐波电压值MATLAB程序四、风电场电能质量测试案例测试结果2、0～10%Pn功率区间注入的三相各次谐波电流值功率区间参数A相B相C相最大值平均值最小值95%值最大值平均值最小值95%值最大值平均值最小值95%值基波电流（A）42.11012.2500.17035.71041.13011.9210.99035.05039.57011.5720.55033.60020.4900.2370.0260.4540.5530.2680.0270.5100.4450.2100.0290.3950～10%Pn31.0830.5520.1950.9491.2790.5200.0991.0430.9260.4920.1530.8352-50次：：：：：：：：：：：：：490.2540.1010.0460.1680.2440.1070.0500.1670.2440.1130.0440.189500.2040.0910.0430.1480.2140.0950.0450.1640.1790.0800.0440.1283、0～10%Pn功率区间三相25～800HZ间谐波电压值功率区间参数A相B相C相最大值平均值最小值95%值最大值平均值最小值95%值最大值平均值最小值95%值基波电压（KV）66.99566.00364.82166.63767.09466.0