发电机-变流器低电压穿越测试优化方案

在风电系统与光伏发电系统中，“发电机-变流器”部分是低电压穿越的核心测试对象，系统的低电压穿越控制与保护措施都直接在该部分实现。测试目的在于确定发电机-变流器单元是否具有检测故障并安全穿越故障的能力。测试应达到以下目的：

1）验证“发电机-变流器”单元的低电压穿越能力，当电网电压出现三相或两相跌落时，系统穿越特性应符合相关并网导则中低电压穿越曲线的要求。

2）验证“发电机-变流器”单元在低电压穿越过程中的功率控制能力和保护能力，系统应符合相关并网导则对低电压穿越过程中有功和无功功率的输出与保护要求。

低电压穿越测试平台一般采用阻抗分压式电网模拟器。故障模拟装置的实际参数，包括短路阻抗值、变压器参数等必须在测试报告中注明，电网电压和阻抗等测试参数应与被测对象实际接入的电网系统参数基本一致。该参数在每一项测试前都需要通过空载电压跌落测试进行确认。

8.3.4.1 低电压穿越测试内容

低电压穿越测试具体内容由各电网运营商的测试规程所决定，围绕不同的电网故障类型展开，在不同故障条件下，记录被测对象的动态响应波形。评判认证的标准为相应的并网导则。以FGW测试指南^[29]为例，表8-6所列为新能源发电单元的低电压穿越测试内容。

上述测试内容要求分别在电网电压三相对称故障和两相不对称故障条件下进行，也需要考虑不同的有功功率输出等级，包括额定功率输出状态（P>0.9P_N）和部分功率输出状态（0.1P_N≤P≤0.3P_N）。

表8-6 FGW新能源发电单元低电压穿越测试内容

对于三相电压跌落，上述测试要求发电设备商提前确定低电压穿越控制的不动作电压范围和低电压穿越过程中的无功电流补偿系数，具体体现为：

1）并网导则规定在低电压穿越过程中需要发电单元向电网注入无功电流，无功电流值为电网跌落幅度与补偿系数的乘积（标幺值），补偿系数由电网运营商规定，通常为小于等于3的整数；

2）对于风电系统，低电压穿越控制的不动作电压范围为常数，最大值为额定电压的10%。

测试期间，要求以较高的采样频率（约10kHz）记录所有的电压和电流波形。如果网侧有升压变压器，上述测量必须在高压侧进行，且测量时间至少包含故障发生前10s到故障清除后6s的时间段。在测试报告中，必须对测量环境、测试器材和发电装置进行描述，测试过程中的任何修改都必须有详细说明。

8.3.4.2 新能源发电系统的其他常规测试

系统的有功和无功功率输出能力及保护动作等常规测试内容在新能源发电系统的测试工作中也同样十分重要，这些内容具体包括：

（1）有功功率测试(www.xing528.com)

测试发电单元的有功功率输出能力。

（2）负载功率限定测试

测试发电单元输出有功功率跟随设定值的性能。

（3）电网频率波动测试

验证发电单元频率特性。

（4）无功功率测试

测试发电单元无功功率输出能力。

（5）有功（无功）特性测试

测试发电单元P-Q特性。

（6）有功无功阶跃响应测试

测定发电单元对给定有功和无功功率设定值的响应。

（7）电能质量测试

测试发电单元输出电流的谐波分量等。

（8）系统的保护和切出功能测试

测试发电单元的保护功能，并确定断路器的运行时间，发电单元运行时测试跳闸回路的完整性。测试内容必须包括风电机组的过/欠电压保护和过/欠频率保护。