GB/T 20320-2023风能发电系统风力发电机组电气特性测量和评估方法

ICS27180

CCSF.11

中华人民共和国国家标准

GB/T20320—2023/IEC61400-21-12019

:

代替GB/T20320—2013

风能发电系统风力发电机组电气特性

测量和评估方法

Windenergygenerationsystems—Electricalcharacteristicsmeasurementand

assessmentofwindturbines

IEC61400-21-12019Windenerenerationsstems—

(:,gygy

Part21-1Measurementandassessmentofelectricalcharacteristics—

:

WindturbinesIDT

,)

2023-05-23发布2023-12-01实施

国家市场监督管理总局发布

国家标准化管理委员会

GB/T20320—2023/IEC61400-21-12019

:

目次

前言

…………………………Ⅸ

引言

…………………………Ⅺ

范围

1………………………1

规范性引用文件

2…………………………1

术语和定义

3………………2

符号与单位

4………………10

缩略语

5……………………11

风力发电机组规格

6………………………12

测试条件和测试系统

7……………………12

总则

7.1…………………12

测试等级概述

7.2………………………12

测试有效性

7.3…………………………13

测试条件

7.4……………14

测试设备

7.5……………14

电气特性测量及测试程序

8………………15

总则

8.1…………………15

电能质量测试

8.2………………………16

稳态运行

8.3……………21

控制特性

8.4……………27

动态性能

8.5……………36

脱网测试

8.6……………42

附录资料性报告格式样本

A()…………47

概述

A.1………………47

测试项目基本信息

A.2………………47

电能质量测试

A.3……………………48

稳态运行

A.4…………………………58

动态性能参见

A.5(8.5)………………73

脱网保护参见

A.6(8.6)………………78

附录资料性电压波动及闪变

B()………………………82

连续运行

B.1……………82

切换操作

B.2……………82

闪变测量程序的验证性测试

B.3………………………83

定义详解

B.4……………86

附录规范性有功功率无功功率和电压测量

C()、……………………88

通则

C.1…………………88

Ⅰ

GB/T20320—2023/IEC61400-21-12019

:

参考方向按照发电机惯例

C.2…………88

正序负序和零序分量计算

C.3、………………………89

附录资料性谐波评估

D()………………94

通则

D.1…………………94

通用分析方法

D.2………………………94

确定系统中受空间谐波影响的谐波幅值

D.3DFAG………………101

附录资料性风力发电机组和风力发电场电能质量评估

E()………102

总则

E.1………………102

电压波动

E.2…………………………102

电流谐波间谐波和高频分量

E.3、……………………104

附录资料性同一产品平台不同风力发电机组测试结果引用指南

F()……………105

参考文献

……………………108

图阶跃响应示例

1…………………………8

图测量系统主要部分

2…………………15

图用于虚拟电压仿真的虚拟电网示意图

3……………16

图有功功率与风速对应曲线示例

4()…………………22

图每个风速区间内测量数据个数示例

5()……………23

图每个功率区间内测量数据个数示例

6()……………23

图不同电压水平下风力发电机组的曲线示例

7PQ…………………26

图有功功率参考值调整示意图

8………………………28

图有功功率阶跃响应示例

9……………28

图斜坡速率限制模式下可用有功功率与实测有功功率曲线示例

10…………………30

图按照不同的测量点和参考频率步长值的有功功率控制功能示例

11………………31

图综合惯量定义

12-……………………34

图静态误差测试

13………………………35

图动态响应测试示例

14()………………35

图低电压穿越测试设备示例

15…………37

图风力发电机组空载时低电压扰动的正序电压误差带

16……………38

图高电压扰动正序电压的误差带

17……………………38

图阻容式高电压穿越测试单元示例

18…………………39

图低电压穿越测试图示例

19……………40

图高电压穿越测试图示例

20……………41

图过电压或过频率阶梯斜坡测试示例

21………………44

图过电压或过频率脉冲斜坡测试示例

22………………44

图释放时间测试示例

23…………………45

图电压短时间闪变值随有功功率变化图

A.1…………49

图电网阻抗相角为时闪变系数随有功功率变化图

A.230°……………49

Ⅱ

GB/T20320—2023/IEC61400-21-12019

:

图电网阻抗相角为时闪变系数随有功功率变化图

A.350°……………49

图电网阻抗相角为时闪变系数随有功功率变化图

A.470°……………49

图电网阻抗相角为时闪变系数随有功功率变化图

A.585°……………49

图风速时启动三相电压有效值时间序列图

A.6(××m/s)…………50

图风速时启动三相电流有效值时间序列图

A.7(××m/s)…………50

图风速时启动有功功率与无功功率时间序列图

A.8(××m/s)……50

图额定有功功率时启动三相电压有效值时间序列图

A.9……………51

图额定有功功率时启动三相电流有效值时间序列图

A.10……………51

图额定有功功率时启动有功功率和无功功率时间序列图

A.11………51

图发电机切换至时三相电压有效值时间序列图

A.1212……………52

图发电机切换至时三相电流有效值时间序列图

A.1312……………52

图发电机切换至时有功功率与无功功率时间序列图

A.1412………52

图发电机切换至时三相电压时间序列图

A.1521……………………52

图发电机切换至时三相电流时间序列图

A.1621……………………53

图发电机切换至时有功功率与无功功率时间序列图

A.1721………53

图各次谐波电流分位数的最大值

A.1895%…………58

图各频率间谐波电流分位数的最大值

A.1995%……………………58

图各频率电流高频分量分位数的最大值

A.2095%…………………58

图功率曲线

A.21…………………………59

图无功功率与有功功率

A.22……………60

图曲线

A.23PQ…………………………60

图最大电压时的曲线

A.24PQ…………61

图最小电压时的曲线

A.25PQ…………62

图平均电流不平衡度随有功功率变化图

A.261min…………………62

图有功功率控制模式下静态误差评估测试期间有功功率参考值可用功率和实测功率时间

A.27,、

序列

……………………63

图有功功率控制模式下静态误差评估测试期间风速时间序列

A.28,………………63

图有功功率控制模式下稳定时间测试期间有功功率参考值可用功率和实测功率时间

A.29,、

序列

……………………63

图有功斜坡速率限制测试期间可用有功功率和实测有功功率时间序列

A.30,……64

图有功斜坡速率限制测试期间风速时间序列

A.31,…………………64

图斜坡速率限制测试期间可用有功功率和实测有功功率时间序列

A.32,…………65

图斜坡速率限制测试期间风速时间序列

A.33,………65

图斜坡速率限制测试期间可用有功功率和实测有功功率时间序列

A.34,…………66

图斜坡速率限制测试期间风速时间序列

A.35,………66

图斜坡速率限制测试期间可用有功功率和实测有功功率时间序列

A.36,…………66

图斜坡速率限制测试期间风速时间序列

A.37,………67

Ⅲ

GB/T20320—2023/IEC61400-21-12019

:

图电网频率变化期间可用有功功率实测有功功率和参考有功功率时间序列

A.38,、………………67

图风速时间序列

A.39……………………68

图有功功率随频率变化实测值

A.40……………………68

图电网频率变化期间可用有功功率实测有功功率和参考有功功率时间序列

A.41,、………………68

图风速时间序列

A.42……………………68

图有功功率随频率变化实测值

A.43……………………69

图测试PPP时可用有功功率实测有功功率电网频率参考值时间

A.441:0.25n<<0.5n,、、

序列

……………………69

图测试PPP时风速时间序列

A.451:0.25n<<0.5n,………………70

图测试PPP时可用有功功率实测有功功率电网频率参考值时间

A.462:0.25n<<0.5n,、、

序列

……………………70

图测试PPP时风速时间序列

A.472:0.25n<<0.5n,…………………70

图测试PP时可用有功功率实测有功功率电网频率参考值时间序列

A.483:>0.8n,、、……………70

图测试PP时风速时间序列

A.493:>0.8n,……………70

图测试PP时可用有功功率实测有功功率电网频率参考值时间序列

A.504:>0.8n,、、……………70

图测试PP时风速时间序列

A.514:>0.8n,…………71

图测试vv时可用有功功率实测有功功率电网频率参考值时间序列

A.525:>n,、、………………71

图测试vv时风速时间序列

A.535:>n,………………71

图测试vv时可用有功功率实测有功功率电网频率参考值时间序列

A.546:>n,、、………………71

图测试vv时风速时间序列

A.556:>n,………………71

图无功功率控制测试期间无功功率参考值和实测值时间序列图

A.56,……………72

图无功功率控制测试期间有功功率时间序列图

A.57,………………72

图无功功率动态响应测试期间无功功率参考值和实测值时间序列图

A.58,………73

图无功功率动态响应测试期间有功功率时间序列图

A.59,…………73

图被测风力发电机组未并网时电压跌落上升期间三相电压波形

A.60,/……………74

图被测风力发电机组未并网时电压跌落上升后恢复期间三相电压波形

A.61,/……74

图被测风力发电机组未并网时测试期间三相电压有效值一个周波

A.62,()………74

图被测风力发电机组未并网时测试期间电压正序分量

A.63,………75

图被测风力发电机组并网时电压跌落上升期间三相电压波形

A.64,/………………76

图被测风力发电机组并网时电压跌落上升后恢复期间三相电压波形

A.65,/………76

图被测风力发电机组并网时测试期间三相电压有效值一个周波

A.66,()…………76

图被测风力发电机组并网时测试期间基波正序和负序电压

A.67,…………………77

图被测风力发电机组并网时测试期间三相电流有效值一个周波

A.68,()…………77

图被测风力发电机组并网时测试期间基波正序和负序电流

A.69,…………………77

图被测风力发电机组并网时测试期间基波正序有功功率

A.70,……77

图被测风力发电机组并网时测试期间基波正序无功功率

A.71,……77

图被测风力发电机组并网时测试期间基波正序有功电流

A.72,……77

Ⅳ

GB/T20320—2023/IEC61400-21-12019

:

图被测风力发电机组并网时测试期间基波正序无功电流

A.73,……78

图被测风力发电机组并网时测试期间风速或可用功率

A.74,………78

图故障重并网测试期间电压时间序列

A.7510s………80

图故障重并网测试期间包含恢复阶段有功功率时间序列

A.7610s()………………80

图故障重并网测试期间风速时间序列

A.7710s………80

图故障重并网测试期间电压时间序列

A.7860s………80

图故障重并网测试期间包含恢复阶段有功功率时间序列

A.7960s()………………80

图故障重并网测试期间风速时间序列

A.8060s………80

图故障重并网测试期间电压时间序列

A.81600s……………………81

图故障重并网测试期间包含恢复阶段有功功率时间序列

A.82600s()……………81

图故障重并网测试期间风速时间序列

A.83600s……………………81

图连续运行期间风力发电机组闪变的测量程序

B.1…………………82

图切换操作期间风力发电机组电压变动和闪变的测量程序

B.2……83

图采用发电机惯例时有功功率无功功率瞬时相电压的瞬时相电流的正方向

C.1,、、………………88

图采用发电机惯例时与瞬时相电压和电流对应的各象限功率相量示例

C.2,………89

图发电机惯例下的谱线相位角定义以次谐波α和α为例因此次

D.1(5I5=+120°U5=+170°,5

谐波相位角为φ

5=+170°-120°=+50°)……………………95

图区间内聚合谐波幅值虚线与直接由周期窗口无聚合计算得到的幅值

D.210s()DFT10

点线比较

()………………………96

图主导相位角比值比较

D.3(PAR)……………………97

图通用型风力发电机的框图来源

F.1(IEC61400-27-1)……………106

表测试等级

1……………12

表测量设备的要求

2……………………15

表每个风速区间内测量数据个数统计

310min………22

表每个功率区间内测量数据个数统计平均值

4(10min)……………23

表最大测量有功功率值

5………………24

表有功功率控制准确度测试结果

6……………………29

表有功功率参考值测试结果

7…………29

表有功功率斜坡速率计算

8……………31

表频率相关的有功功率调节功能设置示例

9…………33

表静态误差测试

10………………………36

表动态响应测试

11………………………36

表电压跌落示例

12………………………40

表电压升高示例

13………………………41

表电网保护测试

14………………………43

表报告基本信息

A.1……………………47

Ⅴ

GB/T20320—2023/IEC61400-21-12019

:

表主要数据

A.2…………………………47

表额定参数

A.3…………………………48

表测试条件

A.4…………………………48

表各功率区间闪变系数百分位数

A.5(95%)…………48

表切入风速时启动

A.6…………………50

表额定有功功率时启动

A.7……………51

表发电机切换时最恶劣工况时启动

A.8………………52

表基本测试信息

A.9……………………53

表各功率区间谐波分量百分位数

A.1010min(95%)………………53

表各功率区间间谐波分量百分位数

A.1110min(95%)……………55

表各功率区间高频分量百分位数

A.1210min(95%)………………56

表有功功率随风速变化情况

A.13………………………58

表测试数据功率区间分布

A.14…………58

表