一种并网点二次侧无功补偿高低压穿越性能测试方法及系统与流程

1.本发明属于电力系统测试领域，涉及一种并网点二次侧无功补偿高低压穿越性能测试方法及系统。


背景技术：

2.近年来，随着新能源的迅速发展，光伏发电装机总量在电网中所占比例也不断提高。据统计在2019年7月某地电网新能源最大出力达到4500万千瓦，占比接近50％。某省在2018年实现了9日全清洁能源运行，即水电和新能源电源。2019年6月更是实现了“绿电”15日，完全由水电和清洁能源供电，其中新能源最大出力达到680万千瓦，占比达到85％。2020年6月某电网新能源实现历史性的跨越总装机达到1亿千瓦，新能源在电网中的占比逐步增大。为了使资源的合理配置以及新能源的消纳，某地区新能源需要大量的外送至负荷消纳中心，目前某电网已经有多条跨区直流通道实现电力外送通道，外送能力到达3000万千万以上。新能源的随机性、间隙性、波动性以及弱支撑性使得在新能源高占比电网中电压、频率稳定问题越发突出。对于送端电网在直流闭锁时系统频率和送端近区的电压将升高，对系统内设备一次调频、耐高频、高压提出了明确需求，要求风电场、光伏电站能够承受高频率、电压，保证不脱离电网，同时调节有功、无功输出支撑电网频率和电压。
3.svg、svc作为无功补偿设备，广泛的应用于新能源电站，提供静态和动态电压支撑。设备稳态调节性能和故障情况下的暂态响应能力直接影响到电网安全稳定运行，随着特高压直流工程的投运，对新能源场站高穿能力有明确的需求，大量的场站无功补偿装置需要进行改造。
4.国家强制标准《电力系统安全稳定导则》gb/t 38755-2019要求新能源场站的电压、频率耐受能力原则与同步发电机组耐受能力一致，但没有具体的标准进行规定，故障情况下如何调节、性能如何进行测试和评价需要进一步进行明确。无功补偿装置厂家众多，性能参差不齐、特性各异，在高、低电压故障情况下响应情况不同。并网电站是否具备高/低电压穿越能力，是否具备电压和频率防扰动能力，将对电网的安全稳定运行起到重要影响。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于解决现有技术中现有的装置和方法无法精准对
6.的问题，提供一种并网点二次侧无功补偿高低压穿越性能测试方法及系统。
7.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
8.一种并网点二次侧无功补偿高低压穿越性能测试方法，包括以下步骤：
9.s1：对并网点二次电压的连接点进行电压跌落模拟测试，记录连接点电压与无功电流对应的数据变化；
10.s2：对并网点二次电压的连接点进行电压升高模拟测试，记录连接点电压与无功电流对应的数据变化；
11.s3：设定模拟故障发生时，并网点电压的变化区间，模拟低电压向高电压穿越过
渡，记录连接点电压与无功电流的变化关系；
12.s4：模拟无功补偿输出侧电压频率从额定值阶跃至设定的电流区间中的任意值并在设定的电流区间内运行直至电压频率恢复至额定值，记录此过程中，无功补偿的运行数据，并记录此过程中电压和电流波形。
13.本发明的进一步改进在于：
14.所述步骤s1包括以下步骤：
15.电压跌落模拟测试包括三相对称电压跌落、两相电压跌落和单相电压跌落；
16.所述记录连接点电压与无功电流对应的变化关系包括记录暂态无功电流调节比例系数和暂态无功电流响应时间。
17.所述步骤s1中，在电压进行跌落模拟时，电压跌落点大于等于5个；
18.所述跌落点包括0％un、20％un、20％ un～50％un、50％un～75％un和75％un～90％un。
19.所述步骤s2包括以下步骤：
20.模拟连接点处三相对称电压升高和两相电压升高。
21.所述步骤s2中，进行电压升高模拟测试时，所述升高幅值分别为1.10
±
0.03、1.20
±
0.03、1.25
±
0.03、1.30
±
0.03。
22.所述步骤s3包括以下步骤：
23.模拟故障发生时，并网点电压的变化区间为0.2-1.3pu；
24.设定光伏电站和风电场svg的低电压和高电压的低电压持续和高电压的持续时间，并设定过电压穿越过渡阶段的时间；
25.电压穿越过渡阶段的时间内，穿越次数大于等于两次。
26.所述步骤s4中，设定的电流区间为48hz-51.5hz；
27.所述无功补偿的运行数据包括无功补偿装置运行时间或脱网跳闸时间。
28.一种并网点二次侧无功补偿高低压穿越性能测试系统，包括电压跌落模拟测试、电压升高模拟测试和频率适应性测试模块；
29.电压跌落模拟测试模块，用于对并网点二次电压的连接点进行电压跌落模拟测试，记录连接点电压与无功电流对应的数据变化；
30.电压升高模拟测试模块，对并网点二次电压的连接点进行电压升高模拟测试，记录连接点电压与无功电流对应的数据变化；
31.高低电压连续穿越过渡模块，用于设定模拟故障发生时，并网点电压的变化区间，模拟高低电压联系穿越过渡，记录连接点电压与无功电流的变化关系；
32.频率适应性测试模块，用于模拟无功补偿输出侧电压频率从额定值阶跃至设定的电流区间中的任意值并在设定的电流区间内运行直至电压频率恢复至额定值，记录此过程中，无功补偿的运行数据，并记录此过程中电压和电流波形。
33.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明任一项所述方法的步骤。
34.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明任一项所述方法的步骤。
35.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
36.本发明公开了一种并网点二次侧无功补偿高低压穿越性能测试方法，在并网点二次电压处设置连接点，根据各地的不同情况，预先模拟高电压穿越、低电压穿越、高低电压连续过渡穿越和频率适应性测试模拟，并记录模拟过程中，运行数据的变化情况，从而获取电压和电流的相对变化关系，可以提前验证并网电站的高低电压穿越能力和设备的电压与频率的放扰动能力，测试获取的数据便于后期当出现故障时，能及时对电网进行调节，提高了电网运行的稳定性，为特高压直流工程及各新能源场站的安全稳定运行提供了有力支撑，扩大新能源消纳范围，促进了新能源产业的技术进步。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
38.图1是本发明实施例中的新能源场站无功补偿装置高低电压穿越性能测试方法流程框图；
39.图2为本发明的模拟电压跌落副值示意图；
40.图3为本发明的电压跌落与升高示意图。
具体实施方式
41.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
42.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
44.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
46.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现
术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
48.参见图1，本发明实施例公开了一种并网点二次侧无功补偿高低压穿越性能测试方法，将分相可控的动态无功补偿装置特性测试系统串入到新能源场站无功补偿装置的电压二次测量回路中，利用动态无功补偿装置特性测试系统在测试点模拟发出故障电压或故障频率，将新能源场站并网点的二次电压进行跌落、抬升，进行站内无功补偿装置的低电压穿越能力、高电压穿越能力、连续故障穿越能力以及频率适应性测试，验证新能源场站无功补偿装置的高低电压穿越性能，具体包括以下步骤：
49.步骤1：对并网点二次电压的连接点进行电压跌落模拟测试，记录连接点电压与无功电流对应的变化关系；
50.所述对故障模拟装置的控制使连接点电压产生三相对称电压跌落、两相电压跌落和单相电压跌落，检测应至少选取5个跌落点,
51.所述五个跌落点中，应包含0％ un和20％ un跌落点,其他各点应在(20％～50％)un、(50％～75％)un、(75％～90％)un。
52.所述跌落幅值分别为0.05p.u.、0.2p.u.、0.4p.u.、0.5p.u.、0.6p.u.和0.8p.u.(标幺值)；
53.三个区间内均有分布，测量并调整检测装置参数,使得电压跌落幅值和跌落时间满足图2的容差要求，线路三相对称故障指三相短路的工况；
54.线路不对称故障包含:a相接地短路b相接地短路、c相接地短路、ab相间短路、bc相间短路、ca相间短路、ab接地短路、bc接地短路、ca接地短路9种工况；
55.所述记载记录连接点电压与无功电流对应的变化关系包括绘制连接点电压与无功补偿装置无功电流的关系曲线,并记录暂态无功电流调节比例系数、暂态无功电流响应时间等
56.步骤2：对并网点二次电压的连接点进行电压升高模拟测试，记录电压与无功电流对应的变化关系；
57.通过对故障模拟装置的控制使连接点电压产生三相对称电压升高和两相电压升高，调节无功补偿装置输出额定电流或电网模拟装置所能承受的最大电流，使并网点三相电压和两相电压升高至1.10p.u.、1.20p.u.、1.25p.u.和1.30p.u.进行电压升高试验，检测无功补偿装置是否均能够正常运行，满足国标要求。
58.通过数据采集装置在集中无功补偿装置输出侧记录检测过程中电压、电流波形。
59.步骤3：设定模拟故障发生时，并网点电压的变化区间，模拟低电压向高电压穿越过渡，记录连接点电压与无功电流的变化关系；
60.以装置的连接点无功功率为控制目标,，通过对故障模拟装置的控制使并网点电压变化范围在0.2-1.3pu之间，光伏电站和风电场svg低电压持续时间为δt1，高电压持续时间为δt2，过渡阶段时间为δt3以及至少两次连续穿越，持续时间根据电力系统实际需要确定，绘制连接点电压与无功补偿装置无功电流的关系曲线,并记录暂态无功电流调节比
例系数、暂态无功电流响应时间。
61.本发明还公开了一具体实施例，根据某地电网的实际情况，设定光伏电站和风电场svg低电压和高电压各持续100ms，由低电压到高电压的过渡时间不大与10ms。
62.步骤4：模拟无功补偿输出侧电压频率从额定值分别阶跃至设定的电流区间中的任意值，在设定的电流区间内运行并恢复至额定值，记录此过程中，无功补偿的运行数据，并记录此过程中电压和电流波形。
63.在恒无功和恒电压模式下，通过调节无功补偿装置输出额定电流或电网模拟装置所能承受的最大电流,进行频率适应性测试；
64.检测应按如下步骤进行：在站内汇集母线标称电压条件下,调节电网模拟装置,使集中无功补偿装置输出侧电压频率从额定值分别阶跃至48hz-51.5hz之间的任意值，并根据国标保持一段时间后后恢复到额定值，记录集中无功补偿装置运行时间或脱网跳闸时间；
65.通过数据采集装置在集中无功补偿装置输出侧记录检测过程中电压、电流波形。
66.本发明实施例还公开了一种并网点二次侧无功补偿高低压穿越性能测试系统，包括电压跌落模拟测试、电压升高模拟测试和频率适应性测试模块；
67.电压跌落模拟测试模块，用于对并网点二次电压的连接点进行电压跌落模拟测试，记录连接点电压与无功电流对应的数据变化；
68.电压升高模拟测试模块，对并网点二次电压的连接点进行电压升高模拟测试，记录连接点电压与无功电流对应的数据变化；
69.高低电压连续穿越过渡模块，用于设定模拟故障发生时，并网点电压的变化区间，模拟高低电压联系穿越过渡，记录连接点电压与无功电流的变化关系；
70.频率适应性测试模块，用于模拟无功补偿输出侧电压频率从额定值阶跃至设定的电流区间中的任意值并在设定的电流区间内运行直至电压频率恢复至额定值，记录此过程中，无功补偿的运行数据，并记录此过程中电压和电流波形。
71.本发明一实施例提供的终端设备的示意图。该实施例的终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个方法实施例中的步骤。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。
72.所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。
73.所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。
74.所述处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
75.所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述
终端设备的各种功能。
76.所述终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
77.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种并网点二次侧无功补偿高低压穿越性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：对并网点二次电压的连接点进行电压跌落模拟测试，记录连接点电压与无功电流对应的数据变化；s2：对并网点二次电压的连接点进行电压升高模拟测试，记录连接点电压与无功电流对应的数据变化；s3：设定模拟故障发生时，并网点电压的变化区间，模拟低电压向高电压穿越过渡，记录连接点电压与无功电流的变化关系；s4：模拟无功补偿输出侧电压频率从额定值阶跃至设定的电流区间中的任意值并在设定的电流区间内运行直至电压频率恢复至额定值，记录此过程中，无功补偿的运行数据，并记录此过程中电压和电流波形。2.根据权利要求1所述的一种并网点二次侧无功补偿高低压穿越性能测试方法，其特征在于，所述步骤s1包括以下步骤：电压跌落模拟测试包括三相对称电压跌落、两相电压跌落和单相电压跌落；所述记录连接点电压与无功电流对应的变化关系包括记录暂态无功电流调节比例系数和暂态无功电流响应时间。3.根据权利要求2所述的一种并网点二次侧无功补偿高低压穿越性能测试方法，其特征在于，所述步骤s1中，在电压进行跌落模拟时，电压跌落点大于等于5个；所述跌落点包括0％un、20％un、20％un～50％un、50％un～75％un和75％un～90％un。4.根据权利要求1所述的一种并网点二次侧无功补偿高低压穿越性能测试方法，其特征在于，所述步骤s2包括以下步骤：模拟连接点处三相对称电压升高和两相电压升高。5.根据权利要求4所述的一种并网点二次侧无功补偿高低压穿越性能测试方法，其特征在于，所述步骤s2中，进行电压升高模拟测试时，所述升高幅值分别为1.10
±
0.03、1.20
±
0.03、1.25
±
0.03、1.30
±
0.03。6.根据权利要求1所述的一种并网点二次侧无功补偿高低压穿越性能测试方法，其特征在于，所述步骤s3包括以下步骤：模拟故障发生时，并网点电压的变化区间为0.2-1.3pu；设定光伏电站和风电场svg的低电压和高电压的低电压持续和高电压的持续时间，并设定过电压穿越过渡阶段的时间；电压穿越过渡阶段的时间内，穿越次数大于等于两次。7.根据权利要求1所述的一种并网点二次侧无功补偿高低压穿越性能测试方法，其特征在于，所述步骤s4中，设定的电流区间为48hz-51.5hz；所述无功补偿的运行数据包括无功补偿装置运行时间或脱网跳闸时间。8.根据权利要求1所述的一种并网点二次侧无功补偿高低压穿越性能测试系统，其特征在于，包括电压跌落模拟测试、电压升高模拟测试和频率适应性测试模块；电压跌落模拟测试模块，用于对并网点二次电压的连接点进行电压跌落模拟测试，记录连接点电压与无功电流对应的数据变化；电压升高模拟测试模块，对并网点二次电压的连接点进行电压升高模拟测试，记录连接点电压与无功电流对应的数据变化；
高低电压连续穿越过渡模块，用于设定模拟故障发生时，并网点电压的变化区间，模拟高低电压联系穿越过渡，记录连接点电压与无功电流的变化关系；频率适应性测试模块，用于模拟无功补偿输出侧电压频率从额定值阶跃至设定的电流区间中的任意值并在设定的电流区间内运行直至电压频率恢复至额定值，记录此过程中，无功补偿的运行数据，并记录此过程中电压和电流波形。9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种并网点二次侧无功补偿高低压穿越性能测试方法及系统，将分相可控的动态无功补偿装置特性测试系统串入到新能源场站无功补偿装置的电压二次测量回路中，利用动态无功补偿装置特性测试系统在测试点模拟发出故障电压或故障频率，将新能源场站并网点的二次电压进行跌落、抬升，进行站内无功补偿装置的低电压穿越能力、高电压穿越能力、连续故障穿越能力以及频率适应性测试，验证新能源场站无功补偿装置的高低电压穿越性能，为特高压直流工程及各新能源场站的安全稳定运行提供了有力支撑，扩大新能源消纳范围，促进了新能源产业的技术进步。能源产业的技术进步。能源产业的技术进步。


技术研发人员：李旭东 李华 崔葛安 王若谷 朱超 张成刚 王妍心 熊尉辰 程子月 李昇 刘娇健
受保护的技术使用者：国网陕西省电力有限公司 国网（西安）环保技术中心有限公司
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/8/9