风电电能质量检测系统

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横河电机低电压穿越（LVRT）解决方案

低电压穿越（Low Voltage Ride Through, LVRT）是指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。

如果风电机组不具备LVRT能力，就会在电网故障导致电压跌落时，由于风机自身的保护系统动作使风机与电网断开，电网电压会降的更低，甚至有使系统崩溃的风险。

国际电工委员会（International Electro technical Commission，简称IEC）针对风力发电机组发布了IEC61400系列技术标准。其中的第21部分即IEC61400-21，内容是关于并网风力

发电机组电能质量特性测试，规定了风电电能质量的测试项目、测试原理以及测试指标等，是风力发电电能质量测试的基本依据。低电压穿越能力的标准就是之中的重要组成部分。

IEC61400-21主要测试项目包括：

1.低电压穿越

2.谐波、间谐波、高频谐波

3.闪变

4.有功功率、无功功率

5.电网保护、重连时间

不同国家(和地区)所提出的LVRT要求不尽相同。目前在一些风力发电占主导地位的国家，如丹麦、德国等已经相继制定了基于IEC61400-21的新的电网运行准则。中国也已经发布了基于IEC61400-21的国内风力发电机组并网标准。

IEC61400-21定量地给出了风电系统离网的条件（如最低电压跌落深度和跌落持续时间），只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力发电机脱网，当电压在凹陷部分时，发电机应提供无功功率。

图1 IEC61400-21标准中的风电系统离网的条件

●红线所示程度以上的电网跌落，不能导致风机脱网或发电单元运行不稳定。

●风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够保持并网运行625 ms的低电压穿越能力。

●风场电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90%时，风场必须保持并网运行。

●风电场升压变高压侧电压不低于额定电压的90%时，风电场必须不间断并网运行。

IEC61400-21标准中低电压穿越测试要求记录风力发电机输出端的有功功率、无功功率、有功电流、无功电流和电压随时间的变化。

a) 电压下降发生前瞬间到电压下降效果消失的整个过程需要记录。

b) 对于每个工频周期（50Hz 或60Hz ），以基波正序分量记录。

c) 分别记录风力发电机运行在以下状态的情况(Pn 为额定功率)

① 0 .1和0 .3 Pn 之间 ② 0.9Pn 以上

横河电机公司为满足用户对低电压穿越测试的需要，推出了一套低电压穿越LVRT 测试方案。 该方案完全符合IEC61400-21标准，通过高精度数据采集系统将发生电网故障时的电压电流完全采集下来，使用专用的数据分析软件计算出标准中要求的参数及参数曲线。

测试方案主要分为三个组成部分：

1. 风机测试平台 ：包括风机，跌落装置，以及模拟电网。这部分装置由用户自己提供。

图 3电压跌落模拟装置示意图

2. 数据采集设备：采用横河公司最新波形记录仪DL850。

DL850具有长存储（2GW 内存+硬盘实时记录）、高采样（至少100kS/s ）、高精度(16bit A/D 分辨率)、多通道（最多16通道）、通道间绝缘隔离等特点，完全满足IEC611400-21标准中对数据采集设备的要求，完全适合进行此类数据采集。

低电压穿越测试中，DL850以100kHz 的采样率采集三相电压(U1,U2,U3)和三相电流(I1,I2,I3)的原始数据。测试结束后，将DL850中的数据上传到客户端进行分析。

3. 客户端分析软件： 使用LVRT 分析软件对DL850采集的电压电流数据进行运算，生

成低电压穿越曲线，自动进行低电压穿越结果的分析，生成相关的测试报告。

图 2 横河公司低电压穿越测试方案结构图

图 5 LVRT 分析软件波形显示界面 图 4 测试报告生成界面

系统会自动显示跌落电压、有功功率、无功功率、有功电流、无功电流等参数的变化曲线；可以轻松地在波形上进行参数标注和文字标注，并且可以按照模板自动生成报告。

横河公司的低电压穿越测试方案具有简单易用、精度高、可操作性强的特点，为用户进行产品测试和认证提供了一种高效的选择。