基于ETAP的风洞电能质量预测评估

ＺＨＡＮＧ Ｇｕａｎｆｅｎｇ１ ， ＬＩＵ Ｃｈｅｎｇｚｈｅ２ ， ＣＨＥＮＧ Ｘｕｋｅ１ ， ＧＥ Ｙａｎｇｙａｎｇ１ ， ＬＩ Ｓｈｅｎｇｈｕｉ１
Ｐｏｗｅｒ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗｉｎｄ Ｔｕｎｎｅｌ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＥＴＡＰ
Ａｂｓｔｒａｃｔ ： Ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｌｏａｄ ｏｆ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｔｕｎｎｅｌ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ （ ｌａｒｇｅ⁃ｓｃａｌｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ） ｍｏｓｔｌｙ ｏｐｅｒａｔｅｓ ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔｌｙ， ｉｔｓ ｎｏｎ⁃ｌｉｎ⁃
工具， 随着风洞风速越来越高， 设备功率与电压等 荷的接入一定程度影响电网的安全运行㊂
风洞是空气动力学研究和试验中最广泛使用的
１㊀ 风洞负荷特性分析
风洞实验室 主 要 设 备 为 变 压 器㊁ 压 缩 机㊁ 水 泵㊁ 真空泵等 （ １０ ｋＶ 电压等级 ） ， 驱动设备为大 可有效控制对供电网络的冲击㊂ 设备运行特点为间 断式运行， 单日预计启动 １０ 次， 每次 ２ ｈ㊂ 电机是 即风洞负荷引起的主要电能质量问题是： 谐波电 流㊁ 电压畸变率是否超标； 电压波动和闪变值是否 超标㊂ 最大负荷总计约 １５３ ＭＶＡ， 常用负荷总计约 ９８������ ３ 示㊂ ２������ ４ ｍ 风洞最大负荷需求约 １４０ ＭＶＡ， 常用负 本文风洞负荷分为 ０������ ６ ｍ 和 ２������ ４ ｍ 风洞， 用电
所产生的谐波却不可避免 ㊂ 针对风洞试验及运行特性已有少量研究， 风洞 电能质量预测评估却未见报道㊂ 结合辽宁电网和某 一大功率㊁ 高电压等级并网风洞实际运行情况， 提 出了基于 ＥＴＡＰ 的风洞电能质量预测评估方法， 评 给出了该风洞变电站无功补偿装置配置容量， 为辽 宁电网非线性负荷入网管理提供了理论依据㊂ 估了风洞负荷接入对系统变电站电能质量的影响，
张冠锋１ ， 刘诚哲２ ， 程绪可１ ， 戈阳阳１ ， 李胜辉１
摘要： 由于风洞实验室主要负荷 （ 大型用电设备） 多为断续式运行， 其非线性㊁ 波动性以及变频设备对接入电网电 能质量产生一定的影响， 为评估风洞不同工况运行对系统变电站的电能质量影响， 从辽宁电网和风洞实际运行情况出 发， 建立了基于 ＥＴＡＰ 的风洞接入电网仿真模型， 评估了风洞负荷引起系统侧变电站的电能质量污染， 为风洞电能质 量治理方案及无功补偿装置配置提供依据㊂ 关键词： 风洞； 电能质量； 评估 ［ 中图分类号］ ＴＭ６１４㊀ ［ 文献标志码］ Ａ㊀ ［ 文章编号］ １００４－７９１３（２０１７）１１－００３１－０４
ＭＶＡ㊂ 其中 ０������ ６ ｍ 风洞最大负荷需求约 １３ ＭＶＡ， 常用负荷约为 ７������ ３ ＭＶＡ， 负荷需求明细如表 １ 所
பைடு நூலகம்
㊀ ３２ 荷约 ９１ ＭＶＡ， 负荷需求明细如表 ２ 所示 ㊂
东北电力技术
㊀
第 ３８ 卷第 １１ 期 表 ３㊀ 变频器谐波次数及谐波电流
Ａ １１ ２３ ３５ ４７ １２ ２４ ３６ ４８ ０������ ６ １３ ２５ ３７ ４９ ０������ １５
第 ３８ 卷第 １１ 期
２０１７ 年
东北电力技术 ＮＯＲＴＨＥＡＳＴ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
㊀ ３１
基于 ＥＴＡＰ 的风洞电能质量预测评估
（１． 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院， 辽宁㊀ 沈阳㊀ １１０００６； ２． 国家电网公司东北分部， 辽宁㊀ 沈阳㊀ １１０１８０）
（１． Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｓｈｅｎｙａｎｇ， Ｌｉａｏｎｉｎｇ １１０００６， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ．， Ｓｈｅｎｙａｎｇ， Ｌｉａｏｎｉｎｇ １１０１８０， Ｃｈｉｎａ）
ｅａｒｉｔｙ， ｖｏｌａｔｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｔｏ ａｃｃｅｓｓ ｔｈｅ ｇｒｉｄ ｈａｖｅ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ． Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ， Ｌｉａｏｎｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｗｉｎｄ ｔｕｎｎｅｌ； ｐｏｗｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ； ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｗｉｎｄ ｔｕｎｎｅｌ ＥＴＡＰ⁃ｂａｓｅｄ ｗｉｎｄ ｔｕｎｎｅｌ ａｃｃｅｓｓ ｇｒｉｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｉｄｅ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｔｕｎｎｅｌ ｌｏａｄ， ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｔｕｎｎｅｌ ｐｏｗｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｃｈｅｍｅ ａｎｄ
级逐渐增大， 而风洞主要设备特点为大容量㊁ 高电 压等级㊁ 非线性变频设备㊁ 感应电动机等， 风洞负 变流器进行电动机调速， 通过变流器控制可实现变 频起动， 降低对电网的冲击， 但几十兆瓦级变频器
［１－３］
目前， 大多数风洞采用大功率四象限电力电子
型电机， 启动停止方式为变频器或软启动器控制， 对称负荷， 极少出现负序电流和三相不平衡情况㊂