一種小功率移動式微網(wǎng)并網(wǎng)檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種小功率移動式微網(wǎng)并網(wǎng)檢測系統(tǒng)，它具有靈活的移動性能，且工作可靠穩(wěn)定，使用和維護方便等優(yōu)點。在移動載體上設有設備整體性能檢測裝置和控保系統(tǒng)性能檢測裝置；其中，整體性能檢測裝置包括電能質(zhì)量檢測模塊，可控負載模塊以及短路模擬模塊；微網(wǎng)發(fā)電機組輸出的三相交流電送入可控負載模塊進行負載實驗，最后連接短路模擬模塊進行短路實驗；電能質(zhì)量檢測模塊完成人機交換、數(shù)據(jù)檢測、負載調(diào)節(jié)命令下發(fā)、短路模擬命令下發(fā)、電能質(zhì)量監(jiān)測；短路模擬模塊模擬單相接地、相間短路、對稱短路以及不對稱短路故障；控保系統(tǒng)性能檢測裝置包括數(shù)?；旌戏抡鏅C及外圍設備，在仿真機上搭建微電網(wǎng)和負荷的模型，并模擬實際電網(wǎng)產(chǎn)生各種典型工況。
【專利說明】—種小功率移動式微網(wǎng)并網(wǎng)檢測系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子、微網(wǎng)、檢測和計算機仿真【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種小功率移動式微網(wǎng)并網(wǎng)檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微網(wǎng)技術(shù)，是指多個分布式電源及其相關(guān)負載按照一定的拓撲結(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡，并通過靜態(tài)開關(guān)關(guān)聯(lián)至常規(guī)電網(wǎng)。微網(wǎng)是一個可控的實體，能連接至網(wǎng)絡，同時又是一個能夠獨立運轉(zhuǎn)的供電系統(tǒng)。微網(wǎng)將從根本上改變傳統(tǒng)的應對負荷增長的方式，在降低能耗、提高電力系統(tǒng)可靠性和靈活性等方面具有巨大潛力。
[0003]基于先進的信息技術(shù)和通信技術(shù)，電力系統(tǒng)將向著“智能電網(wǎng)”的方向發(fā)展。作為智能電網(wǎng)中有源配網(wǎng)的有效方式，微電網(wǎng)是以后的發(fā)展趨勢。但是微網(wǎng)并網(wǎng)引發(fā)的電能質(zhì)量問題不僅是限制微電源發(fā)電規(guī)模的重要因素，而且對微網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行產(chǎn)生了很大的影響，因此必須對微網(wǎng)并網(wǎng)引發(fā)的電能質(zhì)量問題進行治理，而治理的前提就是對其進行準確的檢測。電能質(zhì)量檢測是采用符合規(guī)范的測試儀器或設備對電網(wǎng)中所關(guān)心節(jié)點的電能質(zhì)量相關(guān)指標進行測量并與限值對比分析的過程，包括電網(wǎng)電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、三相不平衡度、電壓波動與閃變、諧波電壓、諧波電流等電能質(zhì)量指標。其裝置有單相和三相、高壓監(jiān)測和低壓監(jiān)測、便攜式和在線式。
[0004]并網(wǎng)檢測技術(shù)是對分布式電源并網(wǎng)時引起的電能質(zhì)量進行實時檢測。在我國微網(wǎng)、直流配網(wǎng)并網(wǎng)檢測的試驗基地很少，以風電并網(wǎng)檢測為例，國家只建設了一個試驗基地，而且風電并網(wǎng)檢測中心有個很大的缺點，就是只能根據(jù)自然界的工況來進行檢測，往往做一臺風機檢測需要幾個月時間，且只能做低電壓等簡單電網(wǎng)擾動檢測，一次側(cè)工況完全取決于電網(wǎng)運行工況，無法做全面項目檢測，不能檢測出風機的全部功能，無法滿足微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的檢測需求。為順應微網(wǎng)形勢蓬勃發(fā)展，確保分布式電源發(fā)電站穩(wěn)定并網(wǎng)運行，建立小型分布式電源車載式移動檢測平臺非常必要，而且具有廣闊的前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為解決上述問題，提供一種小功率移動式微網(wǎng)并網(wǎng)檢測系統(tǒng)，它具有靈活的移動性能，且工作可靠穩(wěn)定，使用和維護方便等優(yōu)點。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007]一種小功率移動式微網(wǎng)并網(wǎng)檢測系統(tǒng)，在移動載體上設有設備整體性能檢測裝置和控保系統(tǒng)性能檢測裝置；其中，
[0008]整體性能檢測裝置包括電能質(zhì)量檢測模塊，可控負載模塊以及短路模擬模塊，用于對微網(wǎng)系統(tǒng)的主回路進行檢測；微網(wǎng)發(fā)電機組輸出的三相交流電送入可控負載模塊進行負載實驗，最后連接短路模擬模塊進行短路實驗；電能質(zhì)量檢測模塊完成人機交換、數(shù)據(jù)檢測、負載調(diào)節(jié)命令下發(fā)、短路模擬命令下發(fā)、電能質(zhì)量監(jiān)測；短路模擬模塊模擬單相接地、相間短路、對稱短路以及不對稱短路故障；[0009]控保系統(tǒng)性能檢測裝置用于對控?；芈窓z測，包括數(shù)模混合仿真機及外圍設備，在仿真機上搭建微電網(wǎng)和負荷的模型，并模擬實際電網(wǎng)產(chǎn)生各種典型工況，檢測并網(wǎng)設備控保系統(tǒng)的主要性能。
[0010]所述可控負載模塊由若干并聯(lián)的電阻柜、若干電抗柜以及若干電容柜組成；
[0011]各電阻柜內(nèi)為若干并聯(lián)的電阻，各電阻與一個相應的可控開關(guān)串聯(lián)；
[0012]各電抗柜內(nèi)為若干并聯(lián)的電抗，各電抗與一對反向并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)；
[0013]各電容柜內(nèi)為若干并聯(lián)的電容，各電容與一對方向并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)；
[0014]各可控開關(guān)、晶閘管均置于閥組柜中，并由電能質(zhì)量檢測模塊控制。
[0015]所述電能質(zhì)量檢測模塊包括后臺機、控制器和電能質(zhì)量在線監(jiān)測儀，它們安裝在監(jiān)控柜內(nèi)，后臺機通過調(diào)整可控負載模塊的不同組合實現(xiàn)負載的階梯調(diào)節(jié)，根據(jù)負載的變化可以檢測逆變器輸出動態(tài)特性；電能質(zhì)量在線監(jiān)測儀則進行發(fā)電品質(zhì)檢測、電能質(zhì)量檢測，其中發(fā)電品質(zhì)檢測是檢測微網(wǎng)發(fā)電機的出力、效率、直流分量；電能質(zhì)量檢測是對微網(wǎng)系統(tǒng)輸出電壓與電流的諧波、電壓偏差、電壓波動和閃變、電壓不平衡、頻率偏差、功率因數(shù)進行檢測、記錄分析。
[0016]所述控保系統(tǒng)性能檢測裝置在仿真機模型上建立電網(wǎng)模型，并模擬電網(wǎng)產(chǎn)生接地、短路、重合閘、甩負荷、操作沖擊、雷電沖擊工況，檢測控制系統(tǒng)的適應性能；在仿真機模型上建立負荷模型，并模擬負荷產(chǎn)生功率波動、啟動沖擊、負序、故障現(xiàn)象，檢測控制系統(tǒng)的適應性能；在仿真機模型上建立電網(wǎng)、負荷模型，在對實際控制器進行操作時，人為制造控制器輸出錯誤命令，考查對電網(wǎng)和負荷的影響。
[0017]所述微網(wǎng)發(fā)電機組輸出的三相交流電通過進線柜內(nèi)的進行與變壓器柜內(nèi)的變壓器連接，變壓器二次側(cè)與可控負載模塊連接。
[0018]本發(fā)明的有益效果是：它是由仿真機為核心來研制適用性強移動式的檢測系統(tǒng)。整個檢測系統(tǒng)針對微網(wǎng)分布式電站分散接入電網(wǎng)的特點，具有靈活的移動性能，且工作可靠穩(wěn)定，使用和維護方便，因而，該系統(tǒng)可用于微網(wǎng)、直流配網(wǎng)中的小功率（380V500kW及以下）風機、光伏、海洋能發(fā)電、儲能、無功補償、濾波裝置的入網(wǎng)檢測(含一次設備及控保設備)，實現(xiàn)對發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量、發(fā)電出力品質(zhì)和控保系統(tǒng)的檢測。同時，仿真機能夠模擬電網(wǎng)、負荷的各種工況和對控制器進行人為的錯誤控制，來檢測控保系統(tǒng)的主要性能。電力電子裝置的核心部分在于控制保護系統(tǒng)，控制保護系統(tǒng)的各項功能合格后，并網(wǎng)運行時就有可能正常運行。另外，將上述裝置的仿真機部分加以擴充，就能給高壓設備的控保系統(tǒng)做檢測，如SVC，SVG，變頻器，直流，風機等，為大功率檢測裝置的研發(fā)打下基礎。該系統(tǒng)既可以進行并網(wǎng)設備出力品質(zhì)、電能質(zhì)量等主要性能，也可對設備的控保系統(tǒng)性能進行檢測，可獨立完成成套檢測項目，檢測結(jié)果具有實時性、準確性以及計算簡便等優(yōu)點，能起到很好的微網(wǎng)并網(wǎng)現(xiàn)場檢測作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖I為微網(wǎng)獨立電力系統(tǒng)測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖2為可控負載框架圖；
[0021]圖3為電能質(zhì)量檢測模塊圖；
[0022]圖4為本發(fā)明在車體的安裝布局圖。[0023]其中，I.微網(wǎng)發(fā)電機組，2.可控負載模塊，21.電阻柜，22.電抗柜，23.電容柜，24.閥組柜，3.短路模擬模塊，4.后臺機，5.控制器，6.電能質(zhì)量在線監(jiān)測儀，7.仿真機，
8.變壓器柜，9.進線柜，10.被測控制柜，11.監(jiān)控柜，12.車體。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0025]本發(fā)明由設備整體性能檢測裝置和控保系統(tǒng)性能檢測裝置兩部分組成，它們安裝在車體上12，以便于移動檢測。
[0026]其中，設備整體性能檢測裝置一為套380V，500kW的設備，分為三大模塊：電能質(zhì)量檢測模塊，可控負載模塊2以及短路模擬模塊3。
[0027]微網(wǎng)發(fā)電機組I經(jīng)過整流電路輸出直流，通過儲能元件儲能，再經(jīng)過逆變器逆變成三相交流電，然后通過進線柜9、變壓器柜8內(nèi)的隔離變壓器連接可控負載模塊2進行負載實驗，最后連接短路模擬模塊4進行短路實驗。
[0028]可控負載模塊2由若干并聯(lián)的電阻柜21、若干電抗柜22以及若干電容柜23組成；
[0029]各電阻柜21內(nèi)為若干并聯(lián)的電阻，各電阻與一個相應的可控開關(guān)串聯(lián)；
[0030]各電抗柜22內(nèi)為若干并聯(lián)的電抗，各電抗與一對反向并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)；
[0031]各電容柜23內(nèi)為若干并聯(lián)的電容，各電容與一對方向并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)；
[0032]各可控開關(guān)、晶閘管均置于閥組柜24中，并由電能質(zhì)量檢測模塊控制。
[0033]電能質(zhì)量檢測模塊包含后臺機4、控制器5和電能質(zhì)量在線監(jiān)測儀6，它們安裝在監(jiān)控柜11內(nèi)，能夠完成人機交換、數(shù)據(jù)檢測、負載調(diào)節(jié)命令下發(fā)、短路模擬命令下發(fā)、電能質(zhì)量監(jiān)測，通過調(diào)整可控負載模塊的不同組合實現(xiàn)負載的階梯調(diào)節(jié)，根據(jù)負載的變化可以檢測逆變器輸出動態(tài)特性。
[0034]短路模擬模塊3可模擬單相接地、相間短路、對稱短路以及不對稱短路等各種故障。
[0035]設備整體性能檢測裝置用以檢測并網(wǎng)設備的主要性能，主要包括：
[0036](I)檢測發(fā)電出力品質(zhì)
[0037]針對微網(wǎng)發(fā)電機組I出力的波動性和間歇性檢測平臺可通過交流、直流量的測試、計算，檢測發(fā)電設備的出力、效率、直流分量等重要指標。
[0038](2)檢測電能質(zhì)量
[0039]通過選取高精度的電能質(zhì)量在線監(jiān)測儀6，實現(xiàn)對系統(tǒng)輸出電壓與電流的諧波、電壓偏差、電壓波動和閃變、電壓不平衡、頻率偏差、功率因數(shù)等參數(shù)進行檢測、記錄分析。
[0040](3)檢測保護系統(tǒng)
[0041]模擬單相接地、相間短路、對稱短路以及不對稱短路等各種故障，實現(xiàn)對獨立發(fā)電系統(tǒng)的保護性能的檢測。
[0042]控保系統(tǒng)性能檢測裝置是一套適應性能強的RTDS數(shù)?；旌戏抡鏅C7及外圍設備，在仿真機7上搭建電網(wǎng)和負荷的模型，并模擬實際電網(wǎng)產(chǎn)生各種典型工況，檢測并網(wǎng)設備控保系統(tǒng)的主要性能，主要包括：
[0043]( I)控制保護系統(tǒng)的適應性能檢測I
[0044]在仿真機7模型上建立電網(wǎng)模型，并模擬電網(wǎng)產(chǎn)生接地、短路、重合閘、甩負荷、操作沖擊、雷電沖擊等工況，檢測控制系統(tǒng)的適應性能。
[0045](2)控制保護系統(tǒng)的適應性能檢測2
[0046]在仿真機7模型上建立負荷模型，并模擬負荷產(chǎn)生功率波動、啟動沖擊、負序、故障等現(xiàn)象，檢測控制系統(tǒng)的適應性能。
[0047](3)控制保護系統(tǒng)的適應性能檢測3
[0048]在仿真機7模型上建立電網(wǎng)、負荷模型，在對實際控制器進行操作時，人為制造控制器輸出錯誤命令，如PWM脈沖、晶閘管脈沖錯誤，有功、無功輸出錯誤等，考查對電網(wǎng)和負荷的影響。
[0049]本發(fā)明依據(jù)國網(wǎng)并網(wǎng)檢測規(guī)定，設備整體檢測裝置可滿足足系統(tǒng)發(fā)電效率、供電質(zhì)量、保護性能等測試的需要。后臺機4通過各種接口轉(zhuǎn)接板和光纖就可以與仿真機7進行相互通訊，裝置實際運行情況可以在控制系統(tǒng)的人機界面上顯示出來。在仿真機7上搭建電網(wǎng)和負荷的模型，可模擬實際電網(wǎng)產(chǎn)生各種典型工況或者，檢測并網(wǎng)設備控保系統(tǒng)的主要性能。同時，將仿真機7部分加以擴充可對高壓大功率設備的控保系統(tǒng)性能進行檢測。本系統(tǒng)可獨立完成成套檢測項目，且具有可移動、準確性高、實時性好等特點。
【權(quán)利要求】
1.一種小功率移動式微網(wǎng)并網(wǎng)檢測系統(tǒng)，其特征是，在移動載體上設有設備整體性能檢測裝置和控保系統(tǒng)性能檢測裝置；其中， 整體性能檢測裝置包括電能質(zhì)量檢測模塊，可控負載模塊以及短路模擬模塊，用于對微網(wǎng)系統(tǒng)的主回路進行檢測；微網(wǎng)發(fā)電機組輸出的三相交流電送入可控負載模塊進行負載實驗，最后連接短路模擬模塊進行短路實驗；電能質(zhì)量檢測模塊完成人機交換、數(shù)據(jù)檢測、負載調(diào)節(jié)命令下發(fā)、短路模擬命令下發(fā)、電能質(zhì)量監(jiān)測；短路模擬模塊模擬單相接地、相間短路、對稱短路以及不對稱短路故障； 控保系統(tǒng)性能檢測裝置用于對控?；芈窓z測，包括數(shù)?；旌戏抡鏅C及外圍設備，在仿真機上搭建微電網(wǎng)和負荷的模型，并模擬實際電網(wǎng)產(chǎn)生各種典型工況，檢測并網(wǎng)設備控保系統(tǒng)的主要性能。
2.如權(quán)利要求1所述的小功率移動式微網(wǎng)并網(wǎng)檢測系統(tǒng)，其特征是，所述可控負載模塊由若干并聯(lián)的電阻柜、若干電抗柜以及若干電容柜組成； 各電阻柜內(nèi)為若干并聯(lián)的電阻，各電阻與一個相應的可控開關(guān)串聯(lián)； 各電抗柜內(nèi)為若干并聯(lián)的電抗，各電抗與一對反向并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)； 各電容柜內(nèi)為若干并聯(lián)的電容，各電容與一對方向并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)； 各可控開關(guān)、晶閘管均置于閥組柜中，并由電能質(zhì)量檢測模塊控制。
3.如權(quán)利要求1或2所述的小功率移動式微網(wǎng)并網(wǎng)檢測系統(tǒng)，其特征是，所述電能質(zhì)量檢測模塊包括后臺機、控制器和電能質(zhì)量在線監(jiān)測儀，它們安裝在監(jiān)控柜內(nèi)，后臺機通過調(diào)整可控負載模塊的不同組合實現(xiàn)負載的階梯調(diào)節(jié)，根據(jù)負載的變化可以檢測逆變器輸出動態(tài)特性；電能質(zhì)量在線監(jiān)測儀則進行發(fā)電品質(zhì)檢測、電能質(zhì)量檢測，其中發(fā)電品質(zhì)檢測是檢測微網(wǎng)發(fā)電機的出力、效率、直流分量；電能質(zhì)量檢測是對微網(wǎng)系統(tǒng)輸出電壓與電流的諧波、電壓偏差、電壓波動和閃變、電壓不平衡、頻率偏差、功率因數(shù)進行檢測、記錄分析。
4.如權(quán)利要求1所述的小功率移動式微網(wǎng)并網(wǎng)檢測系統(tǒng)，其特征是，所述控保系統(tǒng)性能檢測裝置在仿真機模型上建立電網(wǎng)模型，并模擬電網(wǎng)產(chǎn)生接地、短路、重合閘、甩負荷、操作沖擊、雷電沖擊工況，檢測控制系統(tǒng)的適應性能；在仿真機模型上建立負荷模型，并模擬負荷產(chǎn)生功率波動、啟動沖擊、負序、故障現(xiàn)象，檢測控制系統(tǒng)的適應性能；在仿真機模型上建立電網(wǎng)、負荷模型，在對實際控制器進行操作時，人為制造控制器輸出錯誤命令，考查對電網(wǎng)和負荷的影響。
5 .如權(quán)利要求1所述的小功率移動式微網(wǎng)并網(wǎng)檢測系統(tǒng)，其特征是，所述微網(wǎng)發(fā)電機組輸出的三相交流電通過進線柜內(nèi)的進行與變壓器柜內(nèi)的變壓器連接，變壓器二次側(cè)與可控負載模塊連接。
【文檔編號】G01R31/00GK103487702SQ201310461912
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】李宏偉, 張艷杰, 鄭壯壯, 訾振寧, 葉衛(wèi)華, 袁蒙, 許瀟 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)技術(shù)學院, 國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 中電普瑞科技有限公司