对电力电子设备二次侧进行电网适应性测试的方法及系统与流程

1.本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种对电力电子设备二次侧进行电网适应性测试的方法及系统。


背景技术：

2.随着新能源在电网中所占比例越来越高，其对电网的影响范围也从局部逐渐扩大。新能源机组出力具有明显的间歇性和波动性，这使风电、光伏大规模接入对局部电网稳定运行带来很大压力，由此导致大规模连锁脱网事故频频发生。由于新能源机组与传统机组相比有本质上的区别，所以风电、光伏对电网的适应能力以及在各种交直流故障下的恢复能力是保障电网安全稳定运行的重要因素。
3.电网适应性测试例如高电压穿越、低电压穿越是指当新能源机组的端电压升高或者降低到一定值的情况下，能够保证机组的不脱网继续运行，甚至可以为系统提供一定的无功支撑。目前新能源机组进行电网适应性测试的主要方法是在变流器并网点一次侧外接测试电源，但使用此种方法进行新能源的高低穿测试时，要断开新能源机组与交流主网的联系，新能源机组反复并网可能对电网造成一定程度的冲击，
4.因此，如何能够减少在进行新能源机组高低穿试验时的机组反复脱网并网，在既兼顾试验准确性的同时，又能减少对于电网的冲击，是目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供一种对电力电子设备二次侧进行电网适应性测试的方法，包括：
6.将新能源机组并网点的电压，转变为二次侧电压信号；并在所述新能源机组并网点串联一个集中信号发生器，所述集中信号发生器接入变流器控制单元；
7.所述变流器控制单元，采集经过所述集中信号发生器的新能源机组并网点的二次侧电压；
8.判断所述二次侧电压与低穿阈值电压的二次值的大小关系，若所述二次侧电压小于所述低电压穿越阈值电压的二次值，则闭锁主控指令，进入低电压穿越控制模式，计算低电压穿越期间的电流；令变流器的控制电流等于所述低电压穿越期间的电流，并将所述变流器的控制电流下发给变流器进行调节；
9.若所述二次侧电压大于所述低电压穿越阈值电压的二次值，则闭锁主控指令，进入高电压穿越控制模式，计算高电压穿越期间的电流；令变流器的控制电流等于所述高电压穿越期间的电流，并将所述变流器的控制电流下发给变流器进行调节，完成电力电子设备二次侧进行电网适应性测试。
10.进一步的，将新能源机组并网点的电压，转变为二次侧电压信号，包括：
11.将新能源机组并网点的电压u
t
，经过电压、电流互感器的测量和采集转变为二次侧电压信号。
12.进一步的，集中信号发生器，用于发出电压扰动信号，所述电压扰动信号接入变流器控制单元。
13.进一步的，所述低电压穿越阈值电压的二次值与低电压穿越阈值电压的关系为：
14.u
lvrt2
＝100
×ulvrt
15.其中，u
lvrt2
为低电压穿越阈值电压的二次值，u
lvrt
为低电压穿越阈值电压。
16.进一步的，计算低电压穿越期间的电流，具体公式为，
17.iq
lvrt
＝k
1_iq_lv
*(u
lvrt2-v
t
)+k
2_iq_lv
*iq0+iq
set_lv
18.其中，k
1_iq_lv
为低穿无功电流计算系数1，u
lvrt2
为低电压穿越阈值，k
2_iq_lv
为低穿无功电流计算系数2，iq
set_lv
为低穿无功电流计算系数3，iq0为初始无功电流；vt为端电压幅值。
19.进一步的，所述高压穿越阈值电压的二次值与高压电压穿越阈值电压的关系为：
20.u
hvrt2
＝100
×uhvrt
21.其中，u
lvrt2
为高电压穿越阈值电压的二次值，u
lvrt
为高电压穿越阈值电压。
22.进一步的，计算高电压穿越期间的电流，具体公式为，
23.iq
hvrt
＝k
1_iq_hv
*(u
hvrt2-v
t
)+k
2_iq_hv
*iq0+iq
set_hv
24.其中，k
1_iq_hv
为高穿无功电流计算系数1，vh
in
为高电压穿越阈值，k
2_iq_hv
为高穿无功电流计算系数2，iq
set_hv
为高穿无功电流计算系数3，iq0为初始无功电流；vt为端电压幅值。
25.本发明同时提供一种对电力电子设备二次侧进行电网适应性测试的系统，包括：
26.电压转变模块，用于将新能源机组并网点的电压，转变为二次侧电压信号；并在所述新能源机组并网点串联一个集中信号发生器，所述集中信号发生器接入变流器控制单元；
27.二次侧电压采集模块，用于所述变流器控制单元，采集经过所述集中信号发生器的新能源机组并网点的二次侧电压；
28.第一调节模块，用于判断所述二次侧电压与低穿阈值电压的二次值的大小关系，若所述二次侧电压小于所述低电压穿越阈值电压的二次值，则闭锁主控指令，进入低电压穿越控制模式，计算低电压穿越期间的电流；令变流器的控制电流等于所述低电压穿越期间的电流，并将所述变流器的控制电流下发给变流器进行调节；
29.第二调节模块，用于若所述二次侧电压大于所述低电压穿越阈值电压的二次值，则闭锁主控指令，进入高电压穿越控制模式，计算高电压穿越期间的电流；令变流器的控制电流等于所述高电压穿越期间的电流，并将所述变流器的控制电流下发给变流器器进行调节，完成电力电子设备二次侧进行电网适应性测试。
30.本发明提供的一种对电力电子设备二次侧进行电网适应性测试的及系统，在进行新能源机组高电压、低电压穿越试验时，无需断开与主网的连接，通过将二次侧测量电压接入变流器控制系统，产生电压扰动的方式来进行电网适应性测试。可以避免试验时需要对新能源场站机组频繁脱网运行，保证新能源高渗透率下电力系统的安全稳定运行。
附图说明
31.图1是本发明提供的一种对电力电子设备二次侧进行电网适应性测试的方法流程
示意图；
32.图2是本发明涉及的集中信号发生器接入变流器控制单元的电网连接结构图；
33.图3是本发明涉及的电网适应性测试的步骤示意图；
34.图4是本发明提供的一种对电力电子设备二次侧进行电网适应性测试的系统结构图。
具体实施方式
35.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
36.下面结合图1提供的一种对电力电子设备二次侧进行电网适应性测试的方法的流程示意图，本发明的技术方案进行详细说明。
37.步骤s101，将新能源机组并网点的电压，转变为二次侧电压信号；并在所述新能源机组并网点串联一个集中信号发生器，所述集中信号发生器接入变流器控制单元。
38.将新能源机组并网点(point of interconnection，poi)的电压u
t
，经过电压、电流互感器的测量和采集转变为二次侧电压信号。并且串联一个集中信号发生器，集中信号发生器，用于发出电压扰动信号，所述电压扰动信号接入变流器控制单元，可实现单相、两相、三相电压的跌落或者抬升。如图2所示，检查集中信号发生器与变流器的运行状态，在通信状态良好的情况下，进行下面的步骤。
39.步骤s102，所述变流器控制单元，采集经过所述集中信号发生器的新能源机组并网点的二次侧电压。
40.步骤s103，判断所述二次侧电压与低穿阈值电压的二次值的大小关系，若所述二次侧电压小于所述低电压穿越阈值电压的二次值，则闭锁主控指令，进入低电压穿越控制模式，计算低电压穿越期间的电流；令变流器的控制电流等于所述低电压穿越期间的电流，并将所述变流器的控制电流下发给变流器进行调节。
41.判断测量得到的新能源机组并网点电压u
t2
与低穿阈值电压的二次值u
lvrt2
的大小关系，若u
t2
＜u
lvrt2
，满足低电压穿越判据，闭锁主控控制指令，触发低电压穿越控制功能，根据故障电压和低电压控制策略进行低电压穿越控制，计算低电压穿越期间的电流iq
lvrt
，令变流器的控制电流iq
cmd
＝iq
lvrt
：
42.iq
lvrt
＝k
1_iq_lv
*(u
lvrt2-v
t
)+k
2_iq_lv
*iq0+iq
set_lv
43.其中，其中，k
1_iq_lv
为低穿无功电流计算系数1，u
lvrt2
为低电压穿越阈值，k
2_iq_lv
为低穿无功电流计算系数2，iq
set_lv
为低穿无功电流计算系数3，iq0为初始无功电流；vt为端电压幅值。
44.将iqcmd下发给变流器进行调节。
45.所述低电压穿越阈值电压的二次值与低电压穿越阈值电压的关系为：
46.u
lvrt2
＝100
×ulvrt
47.其中，u
lvrt2
为低电压穿越阈值电压的二次值，u
lvrt
为低电压穿越阈值电压。
48.步骤s104，若所述二次侧电压大于所述低电压穿越阈值电压的二次值，则闭锁主控指令，进入高电压穿越控制模式，计算高电压穿越期间的电流；令变流器的控制电流等于
所述高电压穿越期间的电流，并将所述变流器的控制电流下发给变流器进行调节，完成电力电子设备二次侧进行电网适应性测试。
49.判断测量得到的新能源机组并网点电压u
t2
与低穿阈值电压的二次值u
lvrt2
的大小关系，若u
t2
＞u
lvrt2
，判断测量得到的新能源机组并网点电压u
t2
与高穿阈值电压的二次值u
hvrt2
的大小关系，若u
t2
＞u
hvrt2
，则满足高电压穿越判据，闭锁主控控制指令，触发高电压穿越控制功能，根据故障电压和低电压控制策略进行高电压穿越控制，计算高电压穿越期间的电流iq
hvrt
，令变流器的控制电流iq
cmd
＝iq
hvrt
：
50.iq
hvrt
＝k
1_iq_hv
*(u
hvrt2-v
t
)+k
2_iq_hv
*iq0+iq
set_hv
51.其中，其中，k
1_iq_hv
为高穿无功电流计算系数1，u
hvrt2
为高电压穿越阈值，k
2_iq_hv
为高穿无功电流计算系数2，iq
set_hv
为高穿无功电流计算系数3，iq0为初始无功电流；vt为端电压幅值。
52.将iqcmd下发给变流器进行调节。
53.所述高压穿越阈值电压的二次值与高压电压穿越阈值电压的关系为：
54.u
hvrt2
＝100
×uhvrt
55.其中，u
lvrt2
为高电压穿越阈值电压的二次值，u
lvrt
为高电压穿越阈值电压。
56.本发明提供的一种对电力电子设备二次侧进行电网适应性测试的方法，，包括如下步骤，如图3所示：
57.(1)将新能源机组并网点(point of interconnection，poi)的电压u
t
，经过电压、电流互感器的测量采集变为二次侧电压信号，并且串联一个集中信号发生器，集中信号发生器发出电压扰动信号接入变流器控制系统中，可实现单相、两相、三相电压的跌落或者抬升。如附图2，检查集中信号发生器与变流器的运行状态，通信状态良好进入步骤(2)，否则返回步骤(1)。
58.(2)变流器控制系统采集经过信号发生器的并网点二次侧电压u
t2
。
59.(3)判断测量得到的新能源机组并网点电压u
t2
与低穿阈值电压的二次值u
lvrt2
的大小关系，若u
t2
＜u
lvrt2
则进入步骤(5)，如u
t2
＞u
lvrt2
，则进入步骤(4)。其中u
lvrt2
与给定的低穿阈值电压u
lvrt
(.p.u)的关系为：
60.u
lvrt2
＝100
×ulvrt
61.(4)判断测量得到的新能源机组并网点电压ut2与高穿阈值电压的二次值uhvrt2的大小关系，若u
t2
＞u
hvrt2
则进入步骤(6)，如u
t2
＜u
hvrt2
，则返回步骤(2)。其中u
lvrt2
与给定的高穿阈值电压u
hvrt
(.p.u)的关系为：
62.u
hvrt2
＝100
×uhvrt
63.(5)满足低电压穿越判据，闭锁主控控制指令，触发低电压穿越控制功能，根据故障电压和低电压控制策略进行低电压穿越控制，计算低电压穿越期间的电流iq
lvrt
，令变流器的控制电流iq
cmd
＝iq
lvrt
：
64.iq
lvrt
＝k
1_iq_lv
*(vl
in-v
t
)+k
2_iq_lv
*iq0+iq
set_lv
65.其中，其中，k
1_iq_lv
为低穿无功电流计算系数1，vl
in
为低电压穿越门槛值，k
2_iq_lv
为低穿无功电流计算系数2，iq
set_lv
为低穿无功电流计算系数3，iq0为初始无功电流；vt为端电压幅值。
66.(6)满足高电压穿越判据，闭锁主控控制指令，触发高电压穿越控制功能，根据故
障电压和低电压控制策略进行高电压穿越控制，计算高电压穿越期间的电流iq
hvrt
，令变流器的控制电流iq
cmd
＝iq
hvrt
：
67.iq
hvrt
＝k
1_iq_hv
*(vh
in-v
t
)+k
2_iq_hv
*iq0+iq
set_hv
68.其中，其中，k
1_iq_hv
为高穿无功电流计算系数1，vh
in
为高电压穿越门槛值，k
2_iq_hv
为高穿无功电流计算系数2，iq
set_hv
为高穿无功电流计算系数3，iq0为初始无功电流；vt为端电压幅值。
69.(7)将iqcmd下发给变流器进行调节。
70.基于同一发明构思，本发明同时提供一种对电力电子设备二次侧进行电网适应性测试的系统，如图4所示，包括：
71.电压转变模块410，用于将新能源机组并网点的电压，转变为二次侧电压信号；并在所述新能源机组并网点串联一个集中信号发生器，所述集中信号发生器接入变流器控制单元；
72.二次侧电压采集模块420，用于所述变流器控制单元，采集经过所述集中信号发生器的新能源机组并网点的二次侧电压；
73.第一调节模块430，用于判断所述二次侧电压与低穿阈值电压的二次值的大小关系，若所述二次侧电压小于所述低电压穿越阈值电压的二次值，则闭锁主控指令，进入低电压穿越控制模式，计算低电压穿越期间的电流；令变流器的控制电流等于所述低电压穿越期间的电流，并将所述变流器的控制电流下发给变流器进行调节；
74.第二调节模块440，用于若所述二次侧电压大于所述低电压穿越阈值电压的二次值，则闭锁主控指令，进入高电压穿越控制模式，计算高电压穿越期间的电流；令变流器的控制电流等于所述高电压穿越期间的电流，并将所述变流器的控制电流下发给变流器进行调节，完成电力电子设备二次侧进行电网适应性测试。
75.本发明提供的一种对电力电子设备二次侧进行电网适应性测试的及系统，在进行新能源机组高电压、低电压穿越试验时，无需断开与主网的连接，通过将二次侧测量电压接入变流器控制系统，产生电压扰动的方式来进行电网适应性测试。可以避免试验时需要对新能源场站机组频繁脱网运行，保证新能源高渗透率下电力系统的安全稳定运行。
76.最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种对电力电子设备二次侧进行电网适应性测试的方法，其特征在于，包括：将新能源机组并网点的电压，转变为二次侧电压信号；并在所述新能源机组并网点串联一个集中信号发生器，所述集中信号发生器接入变流器控制单元；所述变流器控制单元，采集经过所述集中信号发生器的新能源机组并网点的二次侧电压；判断所述二次侧电压与低穿阈值电压的二次值的大小关系，若所述二次侧电压小于所述低电压穿越阈值电压的二次值，则闭锁主控指令，进入低电压穿越控制模式，计算低电压穿越期间的电流；令变流器的控制电流等于所述低电压穿越期间的电流，并将所述变流器的控制电流下发给变流器进行调节；若所述二次侧电压大于所述低电压穿越阈值电压的二次值，则闭锁主控指令，进入高电压穿越控制模式，计算高电压穿越期间的电流；令变流器的控制电流等于所述高电压穿越期间的电流，并将所述变流器的控制电流下发给变流器进行调节，完成电力电子设备二次侧进行电网适应性测试。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将新能源机组并网点的电压，转变为二次侧电压信号，包括：将新能源机组并网点的电压u
t
，经过电压、电流互感器的测量和采集转变为二次侧电压信号。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，集中信号发生器，用于发出电压扰动信号，所述电压扰动信号接入变流器控制单元。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低电压穿越阈值电压的二次值与低电压穿越阈值电压的关系为：u
lvrt2
＝100
×
u
lvrt
其中，u
lvrt2
为低电压穿越阈值电压的二次值，u
lvrt
为低电压穿越阈值电压。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算低电压穿越期间的电流，具体公式为，iq
lvrt
＝k
1_iq_lv
*(u
lvrt2-v
t
)+k
2_iq_lv
*iq0+iq
set_lv
其中，k
1_iq_lv
为低穿无功电流计算系数1，u
lvrt2
为低电压穿越阈值，k
2_iq_lv
为低穿无功电流计算系数2，iq
set_lv
为低穿无功电流计算系数3，iq0为初始无功电流；vt为端电压幅值。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高压穿越阈值电压的二次值与高压电压穿越阈值电压的关系为：u
hvrt2
＝100
×
u
hvrt
其中，u
lvrt2
为高电压穿越阈值电压的二次值，u
lvrt
为高电压穿越阈值电压。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算高电压穿越期间的电流，具体公式为，iq
hvrt
＝k
1_iq_hv
*(u
hvrt2-v
t
)+k
2_iq_hv
*iq0+iq
set_hv
其中，k
1_iq_hv
为高穿无功电流计算系数1，vh
in
为高电压穿越阈值，k
2_iq_hv
为高穿无功电流计算系数2，iq
set_hv
为高穿无功电流计算系数3，iq0为初始无功电流；vt为端电压幅值。8.一种对电力电子设备二次侧进行电网适应性测试的系统，其特征在于，包括：电压转变模块，用于将新能源机组并网点的电压，转变为二次侧电压信号；并在所述新能源机组并网点串联一个集中信号发生器，所述集中信号发生器接入变流器控制单元；二次侧电压采集模块，用于所述变流器控制单元，采集经过所述集中信号发生器的新
能源机组并网点的二次侧电压；第一调节模块，用于判断所述二次侧电压与低穿阈值电压的二次值的大小关系，若所述二次侧电压小于所述低电压穿越阈值电压的二次值，则闭锁主控指令，进入低电压穿越控制模式，计算低电压穿越期间的电流；令变流器的控制电流等于所述低电压穿越期间的电流，并将所述变流器的控制电流下发给变流器进行调节；第二调节模块，用于若所述二次侧电压大于所述低电压穿越阈值电压的二次值，则闭锁主控指令，进入高电压穿越控制模式，计算高电压穿越期间的电流；令变流器的控制电流等于所述高电压穿越期间的电流，并将所述变流器的控制电流下发给变流器进行调节，完成电力电子设备二次侧进行电网适应性测试。

技术总结
本发明公开了一种对电力电子设备二次侧进行电网适应性测试的方法及系统，包括：将新能源机组并网点的电压，转变为二次侧电压信号；并在并网点串联集中信号发生器，集中信号发生器接入变流器控制单元；若所述二次侧电压小于低电压穿越阈值电压的二次值，则闭锁主控指令，进入低电压穿越控制模式，计算低电压穿越期间的电流；令变流器的控制电流等于低电压穿越期间的电流，将控制电流下发给变流器进行调节；若所述二次侧电压大于低电压穿越阈值电压的二次值，则闭锁主控指令，进入高电压穿越控制模式；令控制电流等于高电压穿越期间的电流，将控制电流下发给变流器进行调节。保证新能源高渗透率下电力系统的安全稳定运行。能源高渗透率下电力系统的安全稳定运行。能源高渗透率下电力系统的安全稳定运行。


技术研发人员：耿志晨 李文锋 艾东平 张健 王晖 王东洋 马晓光 魏巍
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：2023.03.06
技术公布日：2023/9/14