Q GDW 1990-2013 风电机组低电压穿越测试规范.pdf
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1、2013 Q/GDW 1990 2013 1 ICS 29.240 备案号:CEC 668-2012 Q/GDW 国家电网公司企业标准 Q / GDW 1990 2013 风电机组低电压穿越测试规范 Specification of wind turbine low voltage ride through test and distribution projects 2014-05-01 发布 2014-05-01 实施 国家电网公司 发 布 2013 Q/GDW 1990 2013 目 次 前言 II 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 符号 2 5 测试条件 2
2、 6 测试内容 2 6.1 电压跌落规格 2 6.2 测试数据 3 7 测试设备 3 7.1 电压跌落发生装置 3 7.2 测量设备 4 8 测试程序 4 8.1 空载测试 4 8.2 有载测试 5 8.3 数据处理 5 9 测试结果评价 5 9.1 总则 5 9.2 评价指标 6 附录 A(资料性附录) 报告格式样本 7 附录 B(规范性附录) 有功功率、无功功率和电压测量 10 附录 C(规范性附录) 无功电流注入的判定及计算方法 12 参考文献 13 编制说明 15 I Q/GDW 1990 2013 2013 II 前 言 风电机组低电压穿越测试规范 、 风电机组低电压穿越建模及验证方
3、法和风电机组低电压穿 越特性一致性评估技术规范共同构成支撑风电机组低电压穿越测试与评估的系列企业标准。 本标准由国家电力调度控制中心提出并解释; 本标准由国家电网公司科技部归口; 本标准起草单位:中国电力科学研究院; 本标准主要起草人:王瑞明,张利,秦世耀,李庆,王伟,孙勇,陈晨,李少林,杜慧成,高永恒, 谢健,刘旭东; 本标准为首次发布。 2013 Q/GDW 1990 2013 风电机组低电压穿越测试规范 1 范围 本标准规定了风电机组低电压穿越能力的测试条件、测试内容、测试设备、测试程序和测试结果 评价。 本标准适用于风电机组并网检测。 本标准适用于国家电网公司调度管辖范围内的风电机组。
4、 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB 1207 电磁式电压互感器 GB 1208 电流互感器 GB/T 19963 风电场接入电力系统技术规定 JJF 1059 测量不确定度评定与表示 IEC 62008 数字数据采集系统及相关软件的性能特征和校准方法(Performance characteristics and calibration methods for digital data acquisition systems and rele
5、vant software) 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 风电机组低电压穿越能力 low voltage ride through capability of wind turbine 当电网故障或扰动引起电压跌落时,在一定的电压跌落范围和时间间隔内,风电机组能够保证不脱 网连续运行。 3.2 测试点 test point 电压跌落的产生点,位于风电机组升压变压器的高压侧,为电压跌落发生装置与机组变压器的连接点。 3.3 电压跌落发生装置 voltage dip generator 在测试点产生满足测试要求电压跌落的试验设备。 3.4 电压跌落幅值 depth of
6、voltage dip 电压跌落期间线电压最小值与额定电压的比值,以标幺值或百分比表示。 3.5 空载测试 no-load testing 风电机组与电网断开的情况下,电压跌落发生装置在测试点产生电网电压跌落的测试。 3.6 有载测试 on-load testing 风电机组并网运行的情况下,利用电压跌落发生装置在测试点产生电网电压跌落的测试。 1 Q/GDW 1990 2013 2013 本标准采用的其它术语和定义参见 GB/T 2900.532001。 4 符号 下列符号适用于本文件。 I n : 风电机组额定电流 I q (t): 电压跌落期间风电机组无功电流 I q : 无功电流注入平
7、均值 I T : 无功电流注入有效值 I Q : 风电机组无功电流注入参考值 90% P: 风电机组有功功率输出 P n : 风电机组额定功率 R: 电阻 t 0 : 电压跌落开始时刻 t r1 : 风电机组无功电流注入持续大于 I Q 的起始时刻 t r2 : 风电机组无功电流注入持续大于 I Q 的结束时刻 t res : 无功电流注入响应时间 t last : 无功电流注入持续时间 U TP :测试点电压标幺值 X: 电抗 Z sr : 限流阻抗 Z sc : 短路阻抗 5 测试条件 测试时,应满足以下基本条件: a) 测试点的短路容量至少应为风电机组额定容量的 3 倍; b) 电压跌落
8、造成的风电场中压电网母线电压偏差应在当地电网允许的电压偏差范围内。 6 测试内容 6.1 电压跌落规格 风电机组低电压穿越测试的电压跌落见表 1。当风电机组有功功率输出分别在以下范围内时,测试 风电机组在电网电压跌落时的响应特性: a) 大功率输出,P0.9Pn ; b) 小功率输出,0.1Pn P0.3Pn 。 表 1 中规定的电压跌落规格为空载测试时测试点的电压跌落情况。对表 1 中列出的各种电压跌落规 格,分别在三相电压跌落和两相电压跌落故障下进行测试。 表 1 电网电压跌落规格 规格 电压跌落幅值 (pu) 故障持续时间 (ms ) 电压跌落波形 1 0.900.05 200020 2
9、 0.750.05 170520 3 0.500.05 121420 2 2013 Q/GDW 1990 2013 表 1(续) 规格 电压跌落幅值 (pu) 故障持续时间 (ms ) 电压跌落波形 4 0.350.05 920 20 5 0.200.05 625 20 6.2 测试数据 测试数据包括以下两类: a) 对于 6.1 中规定的每种电压跌落规格,在电压跌落发生前 10s 至电网电压恢复正常后至少 15s 的时间范围内,分别在测试点和风电机组输出端采集以下数据: 1) 测试点电压、电流; 2) 电压跌落过程中流经短路阻抗的电流; 3) 风电机组输出端的三相电压、电流; 4) 风速;
10、5) 桨距角; 6) 发电机转速。 b) 测试时可采集下列数据: 1) 发电机定子及转子三相电压、电流; 2) 变流器电网侧及电机侧三相电压、电流; 3) 风电机组并网开关状态; 4) 变流器直流母线电压。 7 测试设备 7.1 电压跌落发生装置 基于阻抗分压原理、安装在测试点的电压跌落发生装置见图 1。对于通过 35kV 及以下电压等级变 压器与电网相连的风电机组,电压跌落发生装置串联接入风电机组升压变压器高压侧。 图 1 电压跌落发生装置示意图 图 1 中 Z sr 为限流阻抗,用于限制电压跌落对电网及风电场内其他在运行风电机组的影响。在电压 跌落发生前后,限流阻抗可利用旁路开关短接。 3
11、 Q/GDW 1990 2013 2013 图 1 中 Z sc 为短路阻抗,闭合短路开关,将短路阻抗三相或两相连接在一起,通过模拟电网故障在 测试点产生要求的电压跌落。限流阻抗和短路阻抗的 X/R 均应大于 10。 短路开关应能精确控制所有三相或两相电路中短路阻抗的投入及切除时间。 7.2 测量设备 测量设备包括电压传感器、电流传感器、数据采集系统等设备。 数据采集系统用于测试数据的记录、计算及保存。测量设备每个通道采样率最小为 5kHz,分辨率 至少为 12bit。表 2 为测量设备精度的最低要求。 表 2 测量设备精度要求 设 备 精度要求 对应标准 电压传感器 0.5 级 GB 120
12、7 电流传感器 0.5 级 GB 1208 数据采集系统 0.2 级 IEC 62008 风电机组低电压穿越测试时风速可由机舱风速计获取,风速计的精度应在0.5m/s 内。桨距角和发 电机转速信号可从机组控制系统中读取。 8 测试程序 8.1 空载测试 风电机组处于停机状态时,断开风电机组升压变压器与电压跌落发生装置的连接开关,按照图 2 所 示操作流程在测试点产生电压跌落,需要采集的测试数据见 6.2 条。 图 2 空载测试操作流程图 图 3 为空载测试时对应的电压跌落容许误差。 4 2013 Q/GDW 1990 2013 图 3 空载测试时电压跌落容许误差 8.2 有载测试 在测试点短路
13、容量和空载测试满足要求的情况下,进行风电机组低电压穿越有载测试。有载测试时 限流阻抗及短路阻抗阻值应与空载测试保持一致。 对于 6.1 中规定的每一种电压跌落规格,有载测试应连续进行两次。图 4 所示为有载测试操作流程 图,有载测试时应采集的测试数据见 6.2 条。 图 4 有载测试操作流程图 8.3 数据处理 附录 B 给出了风电机组低电压穿越测试的有功功率、无功功率和电压的推荐计算方法。空载测试及 有载测试结束后,按照附录 B 推荐方法对测试数据进行处理。对于空载测试,计算得出测试点线电压有 效值曲线。对于有载测试,经过分析处理后得到以下曲线: a) 测试点线电压有效值曲线; b) 测试点
14、和风电机组输出端线电压基波正序分量曲线; c) 测试点和风电机组输出端有功电流和无功电流曲线; d) 测试点和风电机组输出端有功功率和无功功率曲线; e) 测试点线电压基波正序分量和风速曲线; f) 测试点线电压基波正序分量和发电机转速曲线; g) 测试点线电压基波正序分量和桨距角曲线; h) 6.2 中需要分析、处理的其它曲线。 5 Q/GDW 1990 2013 2013 9 测试结果评价 9.1 总则 风电机组低电压穿越测试时,按照有功功率和无功电流注入判定风电机组是否具备标准要求的低电 压穿越能力。对于 6.1 中规定的每种电压跌落规格,风电机组连续通过两次有载测试时,可判定风电机 组
15、在该电压跌落规格下具备低电压穿越能力。当风电机组通过所有电压规格下的有载测试时,判定风电 机组具备标准要求的低电压穿越能力。 风电机组低电压穿越现场测试的功率恢复和无功电流注入判定的考核点为测试点。 低电压穿越测试过程中,更换发电机、变流器、主控制系统、变桨控制系统和叶片等机组关键零部 件或更改控制系统软件及参数,调整变压器分接头位置如对测试结果产生影响,已完成的测试项目无效, 风电机组需要重新检测。 9.2 评价指标 风电机组低电压穿越测试的评价指标如下: a) 风电机组在 GB/T 19963 曲线规定的电压 时间范围内维持不脱网连续运行; b) 电压恢复正常后风电机组有功功率输出应快速恢
16、复。自电压恢复正常时刻开始,以至少 10额 定功率/ 秒的功率变化率恢复至实际风况对应的功率。 c) 三相电压跌落时风电机组应具备以下无功电流注入能力: 1)无功电流注入响应时间不大于 75ms; 2)无功电流注入持续时间不低于 550ms; 3)无功电流注入 1.5 (0.9 ) ,(0.2 0.9) TTPnTP IUIU 式中:I T 无功电流注入有效值; I n 风电机组额定电流; U TP 测试点电压标幺值。 6 2013 Q/GDW 1990 2013 附 录 A ( 资料性附录) 报告格式样本 A.1 测试项目基本信息 风电机组制造商名称 风电机组型号 风电场名称 测试机构名称
17、测试地点 测试周期 测试标准 报告编号 A.2 风电机组及机组升压变压器信息 测试结果仅适用于特定配置的风电机组类型。测试过程中更换风电机组主要零部件或更改控制系统 软件及参数会导致测试结果发生变化,需要重新检测。 1)风电机组基本信息 风电机组类型(水平轴/ 垂直轴) 风电机组序列号 叶片数目 风轮直径(m ) 轮毂高度(m ) 叶片控制(变桨/ 失速) 速度控制(定速/ 变速) 额定功率,(kW ) 额定风速,(m/s ) 额定视在功率,(kVA ) 额定电流,(A ) 额定电压,(V ) 额定频率,(Hz ) 2)风电机组主要零部件信息 部件名称 制造商 类型 型号 序列号/ 软件版本号
18、 额定功率 发电机 齿轮箱 7 Q/GDW 1990 2013 2013 表 (续) 部件名称 制造商 类型 型号 序列号/ 软件版本号 额定功率 变流器 撬棒(Crowbar)电路 斩波(Chopper)电路 主控系统 变桨控制系统 叶片 与低电压穿越能力相关的 其它部件 3)风电机组升压变压器额定数据 额定视在功率 额定电压(高压侧) 额定电压(低压侧) 短路阻抗 有载损耗 分接开关位置 除以上信息外,测试报告中还应包含下表中规定的信息: 信息类型 图表或文字描述 测试场地和电网连接情况描述 测试期间风电机组的检修、维护情况 测试设备描述 测量及分析软件描述 测试内容 测量设备校准证书 报
19、告中参数、符号说明 报告编写、审查及批准信息 报告签发日期 A.3 测试数据分析 采用附录 B 所述方法对风电机组低电压穿越空载测试和有载测试数据进行分析处理,分别得到以下 测试波形。 A.3.1 空载测试 8 2013 Q/GDW 1990 2013 图 A.1 测试点线电压有效值曲线 A.3.2 有载测试 图 A.2 测试点及风电机组输出端线电压基波正序分量曲线 图 A.3 测试点及风电机组输出端有功电流和无功电流曲线 图 A.4 测试点及风电机组输出端有功功率和无功功率曲线 图 A.5 测试点线电压基波正序分量和风速时序曲线 图 A.6 测试点线电压基波正序分量和发电机转速时序曲线 图
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