XXXX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IEC61000-4-30Electromagneticcompatibility(EMC)-Testingandmeasurementtechniques-PowerqualitymeasurementmethodsIEC61400-21Measurementandassessmentofpowerqualitycharacteristicsofgridconnectedwindturbines二、风电场电能质量测试标准国际标准IEC61000-4-15Testingandmeasurementtechniques–Flickermeter–Functionalanddesignspecifications二、风电场电能质量测试标准国家标准GB/T19963-2011《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/T20320-2006《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。二、风电场电能质量测试标准国网企业标准Q/GDW392-2009《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/GDW630-2011《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。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、、风风电电场场电电能能质质量量测测试试方方法法测试试条条件件（1）风风电电场场测测试试之之前前，，风风电电场场应应完完成成全全部部机机组组并并网网调调试试，，测测试试期期间间，，风电电机机组组应应全全部部投投入入运运行行；；（2）测测试试期期间间，，风风电电场场最最大大实实际际运运行行容容量量应应大大于于风风电电场场额额定定容容量量的的95％，，测测试试过过程程包包含含0-95%额定定容容量量以以上上出出力力；；（3）风风电电场场应应具具备备独独立立的的测测风风塔塔，，测测试试时时风风电电场场的的风风速速应应从从该该测测风风塔获获得得；；（4）测测试试期期间间，，风风电电场场实实际际并并网网的的状状况况不不能能变变化化，，包包括括硬硬件件部部件件和和控制制系系统统；；（5）测测试试应应由由具具备备相相应应资资质质的的机机构构进进行行。。三、、风风电电场场电电能能质质量量测测试试方方法法测试试设设备备Q/GDW630-20111、电压互感感器精度至少为为1级频率响应≥≥2500Hz2、电流互感感器精度至少为为1级频率响应≥≥2500Hz3、数据采集集系统采样频率≥≥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、风电场场电能质量量测试方法法测量点风电场升压变高压侧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衡度测试周期连续测试至至少24h覆盖0-100%Pn出力三、风电场场电能质量量测试方法法分功率区段段（1）输出功率率从0至额定功率率的100％，以10％的额定功功率为区间间；（2）每个功率率区间、每每相至少少应采集风风电场并网网点5个10min时间序列瞬瞬时电压和瞬瞬时电流值值的测量值值；（3）通过计算算得到所有有功率区间间的风电场场有功功率率的0.2s平均值；（4）以测试开开始零时刻刻，计算算零时刻至至60s时间段内风风电场输出出功率最大大值和最小值值，两者者之差为1min有功功率变变化；同样样计算0.2s至60.2s时间段内风风电场输出出功率最大大值和最小小值，得出出1min有功功率变化，依此此类推，计计算出1min有功功率变变化；（5）10min有功功率变变化的计算算方法与1min有功功率变变化的计算算方法相同同。三、风电场场电能质量量测试方法法谐波测试注入的谐波波电流、并并网点的电电压总谐波波畸变率、、各次谐谐波电压、、间谐波电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、风电场场电能质量量测试方法法谐波计算算法：谐波子组、、间谐波子子组。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：：10minIh：第h次谐波电流流（均方根根值）In：基波电流流（均方根根值）谐波群谐间波群THC三、风电场场电能质量量测试方法法闪变测试短时间闪变变Pst、长时间闪闪变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、风电场场电能质量量测试方法法闪变计算框1：用来实现把把不同等级的电源电电压降到适适用于仪器内部电电路电压值值。框2、3、4：综合模拟了了灯-眼-脑环节对电电压波动的反应。框5：用积累概率率函数CPF的方法进行行分析，计计算Pst。三、风电场场电能质量量测试方法法闪变计算（1）风电场停停运时，电电网背景长长时间闪变变值Plt0；（2）风电场投投运运行时时，并网点点长时间闪闪变值Plt1；（3）计算风电电场单独引引起的长时时间闪变值值Plt2；（1）测量时段段内包含的的12个短时间闪闪变值Pst；（2）计算2个小时的长长时间闪变变值Plt；三、风电场场电能质量量测试方法法其它指标测测试电压偏差、、电压不平平衡度、频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、风电场场电能质量量测试方法法评价依据（1）谐波：GB/T14549-93《《电能质量公公用电网网谐波》（2）间谐波：：GB/T24337-2009《电能质量公用电网间间谐波》（3）闪变：GB/T12326-2008《电能质量电电压波波动和闪变变》（4）电压偏差差：GB/T12325-2008《电能质量供供电电压压偏差》（5）电压不平平衡度：GB/T15543-2008《电能质量三三相电电压不平衡衡》（6）频率：GB/T15945-2008《电能质量电电力系系统频率偏偏差》14风电场电能能质量测试试案例2风电场电能能质量测试试标准3风电场电能能质量测试试方法风力发电的的电能质量量问题四、风电场场电能质量量测试案例例江苏灌云风风电场电能能质量测试试案例风场概况：：地点：江苏苏连云港灌灌云县装机容量：：100MW并网风机数数量：50台机组厂家：：中船重工工单机容量：：2MW并网电压等等级：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：风电场高高压控制室室邓风线计计量用PT、CT二次次侧侧测试试设备备：德德维维创创DEWE-5000、FLUKE1760测试试内容容：基基波波电电压压/电流流、、谐谐波波电电压压/电流流、、间间谐谐波波电电压压、、电压压闪闪变变、、电电压压不不平平衡衡、、电电压压偏偏差差、、频频率率、、功率率变变化化测试试设置置：采采样样频频率率10kHZ；测测量量间间隔隔为为1分钟钟，，短短时时间间闪闪变基基本本记记录录周周期期为为10分钟钟，，长长时时间间闪闪变变基基本本记记录周周期期为为2小时时测试试工况况：覆覆盖盖测测试试所所需需功功率率区区间间0-100%Pn。测试试依据据：Q/GDW630-2011《《风电电场场功功率率调调节节能能力力和和电电能能质量量测测试试规规程程》四、、风风电电场场电电能能质质量量测测试试案案例例测试试作作业业流流程程四、、风风电电场场电电能能质质量量测测试试案案例例数据据分分析析处处理理（1）德德维维创创DEWE-5000、FLUKE1760仪器器录录波波数据据导导出出；（2）MATLAB编程程要要点点：（（a)划分分10个功功率率区区段段；；（（b）按按要要求求选选出出每每个个功功率率区区段段5个和和12个10min时间间序序列列数数据据；；（（c）按按10周波波窗窗计计算算1min和10min值，，每每区区间间各各项项电电能能质质量量指指标标值值和和功功率率变变化化值值（（谐谐波波计计算算到到50次））；；（（d）与与国国标标限限值值自自动动比比较较。。（3）输输入入原原始始数数据据，，运行行MATLAB程序序；；（4）自自动动生成成报报表表58个：谐谐波波电电压压报报表表10个、、谐谐波波电电流流报报表表10个、、间间谐谐波波电电压压报报表表10个、、短短时时间间闪闪变变报报表表10个、、长长时时间间闪闪变变报报表表10个、、汇汇总总的的谐谐波波电电压压/谐波波电电流流/间谐谐波波电电压压/短时时间间电电压压闪闪变变/长时时间间电电压压闪闪变变报报表表各各1个、、三三相相电电压压不不平平衡衡/电压压偏偏差差/频率率报报表表各各1个。。（5）评价价：10个功功率率区区间间的的电电能能质质量量指指标标都要要满满足足标准准要要求求。。四、、风风电电场场电电能能质质量量测测试试案案例例测试试结结果果功率区间参数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功率率区区间间三三相相各各次次谐谐波波电电压压值值MATLAB程序序四、、风风电电场场电电能能质质量量测测试试案案例例测试试结结果果2、0～10%Pn功率率区区间间注注入入的的三三相相各各次次谐谐波波电电流流值值功率区间参数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功率率区区间间三三相相25～800HZ间谐波电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）66.99566.00364.82166.63767.09466.06464.86366.71967.06766.10464.95266.7240.50.0560.0500.0440.0520.1660.0350.0280.0500.0500.0320.0270.0350～10%Pn1.50.0440.0260.0230.0290.0930.0270.0210.0310.0380.0250.0210.0280.5-15.5次：：：：：：：：：：：：：14.50.0950.0400.0170.0520.0780.0380.0170.0500.0750.0390.0170.05115.50.1660.0490.0170.0710.1620.0470.0170.0650.1200.0460.0180.062四、风电电场电能能质量测测试案例例测试结果果功率区间参数最大值平均值最小值95％值短时间闪变A相0.410.170.100.34B相0.680.180.100.340～10%PnC相0.430.180.100.374、0～10%Pn功率区间间三相短短时闪变变值参数0～10%Pn10～20%Pn20～30%Pn30～40%Pn40～50%Pn50～60%Pn60～70%Pn70～80%Pn80～90%Pn90～100%Pn国标值结论长时间闪变A相0.3200.3570.0000.0000.0000.0000.0000.0000.2600.35