XXXX風(fēng)電場電能質(zhì)量測試方法與實踐江蘇電科院陳兵

風(fēng)電場電能質(zhì)量測試方法與實踐二〇一四年五月陳兵1風(fēng)力發(fā)電的電能質(zhì)量問題目錄2風(fēng)電場電能質(zhì)量測試標(biāo)準(zhǔn)3風(fēng)電場電能質(zhì)量測試方法4風(fēng)電場電能質(zhì)量測試案例一、風(fēng)力發(fā)電的電能質(zhì)量問題1、風(fēng)電并網(wǎng)對電能質(zhì)量的影響電壓閃變：風(fēng)速波動、風(fēng)剪切、塔影效應(yīng)、無功功率變化、控制參數(shù)改變、頻繁切換操作均會引起風(fēng)電并網(wǎng)點電壓波動和閃變。諧波：風(fēng)電機組變流器的采用不可避免地會產(chǎn)生各種頻率的諧波，對電網(wǎng)電能質(zhì)量產(chǎn)生明顯影響。電壓偏差：在系統(tǒng)運行水平和負荷水平不變的條件下，并網(wǎng)節(jié)點的電壓偏差由風(fēng)電場輸出有功功率和無功功率共同決定。一、風(fēng)力發(fā)電的電能質(zhì)量問題2、電能質(zhì)量對風(fēng)力發(fā)電的影響電網(wǎng)電壓跌落：(1)機械、電氣功率的不平衡影響機組穩(wěn)定運行；(2)暫態(tài)過程導(dǎo)致發(fā)電機中出現(xiàn)過流，可能損壞器件；(3)附加的轉(zhuǎn)矩、應(yīng)力可能損壞機械部分。系統(tǒng)三相電壓不對稱：導(dǎo)致風(fēng)電機組頻繁出現(xiàn)負序電流，風(fēng)電機組因”電流不對稱”故障而停機。12風(fēng)電場電能質(zhì)量測試標(biāo)準(zhǔn)3風(fēng)電場電能質(zhì)量測試方法風(fēng)力發(fā)電的電能質(zhì)量問題4風(fēng)電場電能質(zhì)量測試案例IEC61000-4-30Electromagneticcompatibility(EMC)-Testingandmeasurementtechniques-PowerqualitymeasurementmethodsIEC61400-21Measurementandassessmentofpowerqualitycharacteristicsofgridconnectedwindturbines二、風(fēng)電場電能質(zhì)量測試標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-4-15Testingandmeasurementtechniques–Flickermeter–Functionalanddesignspecifications二、風(fēng)電場電能質(zhì)量測試標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19963-2011《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》內(nèi)容：有功功率、功率預(yù)測、無功容量、電壓控制、低電壓穿越、運行適應(yīng)性、電能質(zhì)量、仿真模型、二次系統(tǒng)、接入測試。GB/T20320-2006《風(fēng)力發(fā)電機組電能質(zhì)量測量和評估方法》內(nèi)容：機組電能質(zhì)量特性參數(shù)、測量程序、功率質(zhì)量評估。二、風(fēng)電場電能質(zhì)量測試標(biāo)準(zhǔn)國網(wǎng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW392-2009《風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》內(nèi)容：有功功率、功率預(yù)測、無功配置、電壓控制、低電壓穿越、運行頻率、電能質(zhì)量、模型參數(shù)、通信信號、接入測試。Q/GDW630-2011《風(fēng)電場功率調(diào)節(jié)能力和電能質(zhì)量測試規(guī)程》內(nèi)容：測試條件、測試項目、測試設(shè)備、測試方法、測試結(jié)果評價。二、風(fēng)電場電能質(zhì)量測試標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)系Q/GDW630-2011《風(fēng)電場功率調(diào)節(jié)能力和電能質(zhì)量測試規(guī)程》

測試方法：IEC61000-4-30IEC61000-4-15滿足要求：GB/T19963-2011指標(biāo)評價：GB/T14549-93GB/T24337-2009GB/T12326-200813風(fēng)電場電能質(zhì)量測試方法2風(fēng)電場電能質(zhì)量測試標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)力發(fā)電的電能質(zhì)量問題4風(fēng)電場電能質(zhì)量測試案例三、、風(fēng)風(fēng)電電場場電電能能質(zhì)質(zhì)量量測測試試方方法法測試試條條件件（1）風(fēng)風(fēng)電電場場測測試試之之前前，，風(fēng)風(fēng)電電場場應(yīng)應(yīng)完完成成全全部部機機組組并并網(wǎng)網(wǎng)調(diào)調(diào)試試，，測測試試期期間間，，風(fēng)電電機機組組應(yīng)應(yīng)全全部部投投入入運運行行；；（2）測測試試期期間間，，風(fēng)風(fēng)電電場場最最大大實實際際運運行行容容量量應(yīng)應(yīng)大大于于風(fēng)風(fēng)電電場場額額定定容容量量的的95％，，測測試試過過程程包包含含0-95%額定定容容量量以以上上出出力力；；（3）風(fēng)風(fēng)電電場場應(yīng)應(yīng)具具備備獨獨立立的的測測風(fēng)風(fēng)塔塔，，測測試試時時風(fēng)風(fēng)電電場場的的風(fēng)風(fēng)速速應(yīng)應(yīng)從從該該測測風(fēng)風(fēng)塔獲獲得得；；（4）測測試試期期間間，，風(fēng)風(fēng)電電場場實實際際并并網(wǎng)網(wǎng)的的狀狀況況不不能能變變化化，，包包括括硬硬件件部部件件和和控制制系系統(tǒng)統(tǒng)；；（5）測測試試應(yīng)應(yīng)由由具具備備相相應(yīng)應(yīng)資資質(zhì)質(zhì)的的機機構(gòu)構(gòu)進進行行。。三、、風(fēng)風(fēng)電電場場電電能能質(zhì)質(zhì)量量測測試試方方法法測試試設(shè)設(shè)備備Q/GDW630-20111、電壓互感感器精度至少為為1級頻率響應(yīng)≥≥2500Hz2、電流互感感器精度至少為為1級頻率響應(yīng)≥≥2500Hz3、數(shù)據(jù)采集集系統(tǒng)采樣頻率≥≥5kHz分辨率≥12位設(shè)備型號DEWE-5000FLUKE1760電壓量程(rms)1400V1000V基本精度0.1%0.1%A/D(bits)12-24可選1650Hz系統(tǒng)采樣頻率(kS/s)10010.24每周期采樣點2000205測量帶寬20kHz4.6kHz數(shù)據(jù)內(nèi)存160GB2GBIEC61000-4-30A級是是三、風(fēng)電場場電能質(zhì)量量測試方法法測量點風(fēng)電場升壓變高壓側(cè)側(cè)測試內(nèi)容頻率諧波間諧波電壓閃變電壓偏差電壓不平衡衡度測試周期連續(xù)測試至至少24h覆蓋0-100%Pn出力三、風(fēng)電場場電能質(zhì)量量測試方法法分功率區(qū)段段（1）輸出功率率從0至額定功率率的100％，以10％的額定功功率為區(qū)間間；（2）每個功率率區(qū)間、每每相至少少應(yīng)采集風(fēng)風(fēng)電場并網(wǎng)網(wǎng)點5個10min時間序列瞬瞬時電壓和瞬瞬時電流值值的測量值值；（3）通過計算算得到所有有功率區(qū)間間的風(fēng)電場場有功功率率的0.2s平均值；（4）以測試開開始零時刻刻，計算算零時刻至至60s時間段內(nèi)風(fēng)風(fēng)電場輸出出功率最大大值和最小值值，兩者者之差為1min有功功率變變化；同樣樣計算0.2s至60.2s時間段內(nèi)風(fēng)風(fēng)電場輸出出功率最大大值和最小小值，得出出1min有功功率變化，依此此類推，計計算出1min有功功率變變化；（5）10min有功功率變變化的計算算方法與1min有功功率變變化的計算算方法相同同。三、風(fēng)電場場電能質(zhì)量量測試方法法諧波測試注入的諧波波電流、并并網(wǎng)點的電電壓總諧波波畸變率、、各次諧諧波電壓、、間諧波電電壓測試功率范圍需包括0-100%Pn按10%Pn劃分10個區(qū)間每個區(qū)間至少采集5個10min時間序列按0.2s平均值計算，得到10個區(qū)間的每相各次諧波最大值、最小值、平均值、95%值分別按10個區(qū)間評價三、風(fēng)電場場電能質(zhì)量量測試方法法諧波計算算法：諧波子組、、間諧波子子組。諧波（子組）：：測量至50次。間諧波（子組）：：測量至2kHz時間窗：10周期測量間隔：：10minIh：第h次諧波電流流（均方根根值）In：基波電流流（均方根根值）諧波群諧間波群THC三、風(fēng)電場場電能質(zhì)量量測試方法法閃變測試短時間閃變變Pst、長時間閃閃變Plt測試功率范圍需包括0-100%Pn按10%Pn劃分10個區(qū)間每個區(qū)間至少采集12個10min時間序列計算10個區(qū)間的每相短時間閃變值Pst計算10個區(qū)間的每相長時間閃變值Plt分別按10個區(qū)間閃變最大值評價三、風(fēng)電場場電能質(zhì)量量測試方法法閃變計算框1：用來實現(xiàn)把把不同等級的電源電電壓降到適適用于儀器內(nèi)部電電路電壓值值。框2、3、4：綜合模擬了了燈-眼-腦環(huán)節(jié)對電電壓波動的反應(yīng)?？?：用積累概率率函數(shù)CPF的方法進行行分析，計計算Pst。三、風(fēng)電場場電能質(zhì)量量測試方法法閃變計算（1）風(fēng)電場停停運時，電電網(wǎng)背景長長時間閃變變值Plt0；（2）風(fēng)電場投投運運行時時，并網(wǎng)點點長時間閃閃變值Plt1；（3）計算風(fēng)電電場單獨引引起的長時時間閃變值值Plt2；（1）測量時段段內(nèi)包含的的12個短時間閃閃變值Pst；（2）計算2個小時的長長時間閃變變值Plt；三、風(fēng)電場場電能質(zhì)量量測試方法法其它指標(biāo)測測試電壓偏差、、電壓不平平衡度、頻頻率測試功率范圍需包括0-100%Pn測量時間窗口為10周波不分功率區(qū)段，時間計算長度1min、10min每相最大值、最小值、平均值、95%值整體評價三、風(fēng)電場場電能質(zhì)量量測試方法法評價依據(jù)（1）諧波：GB/T14549-93《《電能質(zhì)量公公用電網(wǎng)網(wǎng)諧波》（2）間諧波：：GB/T24337-2009《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)間間諧波》（3）閃變：GB/T12326-2008《電能質(zhì)量電電壓波波動和閃變變》（4）電壓偏差差：GB/T12325-2008《電能質(zhì)量供供電電壓壓偏差》（5）電壓不平平衡度：GB/T15543-2008《電能質(zhì)量三三相電電壓不平衡衡》（6）頻率：GB/T15945-2008《電能質(zhì)量電電力系系統(tǒng)頻率偏偏差》14風(fēng)電場電能能質(zhì)量測試試案例2風(fēng)電場電能能質(zhì)量測試試標(biāo)準(zhǔn)3風(fēng)電場電能能質(zhì)量測試試方法風(fēng)力發(fā)電的的電能質(zhì)量量問題四、風(fēng)電場場電能質(zhì)量量測試案例例江蘇灌云風(fēng)風(fēng)電場電能能質(zhì)量測試試案例風(fēng)場概況：：地點：江蘇蘇連云港灌灌云縣裝機容量：：100MW并網(wǎng)風(fēng)機數(shù)數(shù)量：50臺機組廠家：：中船重工工單機容量：：2MW并網(wǎng)電壓等等級：110kV并網(wǎng)線路：：867鄧風(fēng)線測試時間：2012年11月10日-2012年11月22日測試位置：風(fēng)電場高高壓控制室室鄧風(fēng)線計計量用PT、CT二次次側(cè)側(cè)測試試設(shè)備備：德德維維創(chuàng)創(chuàng)DEWE-5000、FLUKE1760測試試內(nèi)容容：基基波波電電壓壓/電流流、、諧諧波波電電壓壓/電流流、、間間諧諧波波電電壓壓、、電壓壓閃閃變變、、電電壓壓不不平平衡衡、、電電壓壓偏偏差差、、頻頻率率、、功率率變變化化測試試設(shè)置置：采采樣樣頻頻率率10kHZ；測測量量間間隔隔為為1分鐘鐘，，短短時時間間閃閃變基基本本記記錄錄周周期期為為10分鐘鐘，，長長時時間間閃閃變變基基本本記記錄周周期期為為2小時時測試試工況況：覆覆蓋蓋測測試試所所需需功功率率區(qū)區(qū)間間0-100%Pn。測試試依據(jù)據(jù)：Q/GDW630-2011《《風(fēng)電電場場功功率率調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)能能力力和和電電能能質(zhì)量量測測試試規(guī)規(guī)程程》四、、風(fēng)風(fēng)電電場場電電能能質(zhì)質(zhì)量量測測試試案案例例測試試作作業(yè)業(yè)流流程程四、、風(fēng)風(fēng)電電場場電電能能質(zhì)質(zhì)量量測測試試案案例例數(shù)據(jù)據(jù)分分析析處處理理（1）德德維維創(chuàng)創(chuàng)DEWE-5000、FLUKE1760儀器器錄錄波波數(shù)據(jù)據(jù)導(dǎo)導(dǎo)出出；（2）MATLAB編程程要要點點：（（a)劃分分10個功功率率區(qū)區(qū)段段；；（（b）按按要要求求選選出出每每個個功功率率區(qū)區(qū)段段5個和和12個10min時間間序序列列數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)；；（（c）按按10周波波窗窗計計算算1min和10min值，，每每區(qū)區(qū)間間各各項項電電能能質(zhì)質(zhì)量量指指標(biāo)標(biāo)值值和和功功率率變變化化值值（（諧諧波波計計算算到到50次））；；（（d）與與國國標(biāo)標(biāo)限限值值自自動動比比較較。。（3）輸輸入入原原始始數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，運行行MATLAB程序序；；（4）自自動動生成成報報表表58個：諧諧波波電電壓壓報報表表10個、、諧諧波波電電流流報報表表10個、、間間諧諧波波電電壓壓報報表表10個、、短短時時間間閃閃變變報報表表10個、、長長時時間間閃閃變變報報表表10個、、匯匯總總的的諧諧波波電電壓壓/諧波波電電流流/間諧諧波波電電壓壓/短時時間間電電壓壓閃閃變變/長時時間間電電壓壓閃閃變變報報表表各各1個、、三三相相電電壓壓不不平平衡衡/電壓壓偏偏差差/頻率率報報表表各各1個。。（5）評價價：10個功功率率區(qū)區(qū)間間的的電電能能質(zhì)質(zhì)量量指指標(biāo)標(biāo)都要要滿滿足足標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)要要求求。。四、、風(fēng)風(fēng)電電場場電電能能質(zhì)質(zhì)量量測測試試案案例例測試試結(jié)結(jié)果果功率區(qū)間參數(shù)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%值基波電壓（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電壓總畸變率(％)0.8480.5830.3390.7290.9260.6430.4080.7950.8870.5980.3570.7511、0～10%Pn功率率區(qū)區(qū)間間三三相相各各次次諧諧波波電電壓壓值值MATLAB程序序四、、風(fēng)風(fēng)電電場場電電能能質(zhì)質(zhì)量量測測試試案案例例測試試結(jié)結(jié)果果2、0～10%Pn功率率區(qū)區(qū)間間注注入入的的三三相相各各次次諧諧波波電電流流值值功率區(qū)間參數(shù)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%值基波電流（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功率率區(qū)區(qū)間間三三相相25～800HZ間諧波電電壓值功率區(qū)間參數(shù)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%值基波電壓（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、風(fēng)電電場電能能質(zhì)量測測試案例例測試結(jié)果果功率區(qū)間參數(shù)最大值平均值最小值95％值短時間閃變A相0.410.170.100.34B相0.680.180.100.340～10%PnC相0.430.180.100.374、0～10%Pn功率區(qū)間間三相短短時閃變變值參數(shù)0～10%Pn10～20%Pn20～30%Pn30～40%Pn40～50%Pn50～60%Pn60～70%Pn70～80%Pn80～90%Pn90～100%Pn國標(biāo)值結(jié)論長時間閃變A相0.3200.3570.0000.0000.0000.0000.0000.0000.2600.35