一种光伏电站动态无功响应性能的现场测试方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种光伏电站动态无功响应性能的现场测试方法，更具体涉及一种利 用站级有载调压变和电站AVC系统协调配合进行光伏电站动态无功响应性能的现场测试 方法。
【背景技术】：
[0002] 当光伏电站并网点电压出现较大扰动，电压幅值跌落至90%Un?0% 1时，光伏 逆变器需要具有低电压穿越能力，并且希望光伏电站能够迅速进行无功响应，补偿相应的 无功电流，实现并网点电压支撑能力。目前，国内外标准均针对低电压穿越期间的动态无功 响应做出了规定。正常运行工况下，由于受太阳辐照强度波动性、不稳定性等的影响，光伏 电站输出功率波动性较大。随着光伏电站接入容量的增加，输出功率波动引起线路电压超 限的现象逐步加剧，希望光伏发电站具备常规能力调节电压的能力，维持并网点压稳定。
[0003] 光伏电站中除集中加装的静态无功补偿装置或动态无功补偿装置外，光伏逆变器 也具有无功调节能力。光伏电站无功控制系统框图如附图1所示，通常可分为无功整定层 和无功分配层。其中，上层（整定层）根据并网点低压侧偏差整定计算电网对光伏电站的 无功需求，并根据光伏电站的运行约束对整定的无功需求进行校验，最终给出合理的无功 需求值，此外，还能够直接接受调度下发的无功功率调节指令；下层（分配层）根据光伏发 电单元的运行约束和实际运行状态，根据一定的分配原则，对上层计算的无功需求值进行 分配，经过校验后输出作为光伏发电单元的无功调节目标指令。因此厂站级无功补偿配置 情况相对复杂，需制定详尽的无功支撑能力的检测条件、检测方法，正确反应光伏电站的真 实无功支撑能力。
[0004] GB/T29321-2012《光伏发电站无功补偿技术规定》中对光伏电站动态无功响应时 间进行了定义，即光伏发电站动态无功响应时间（responsetimeofPVstationdynamic reactivepower)是指光伏发电站自并网点电压异常升高或者降低达到触发设定值开始， 直到光伏发电站并网点无功功率实际输出变化量（目标值与初始值之差）达到变化量目标 值的90%所需的时间。要求光伏发电站的无功电源应能够跟踪光伏出力的波动快速响应， 以满足电压调节要求。规定光伏发电站动态无功响应时间应不大于30ms。
[0005] 动态无功的测试需要并网点电压异常升高或者降低作为实验条件，由于测试装置 容量远小于大规模的光伏电站容量，试验现场无法模拟电网大扰动工况，当前一般通过电 站建模方法对低电压穿越期间动态无功电流进行评估，但是该方法实施步骤复杂，且评估 结果精度依赖评测机构技术水平。对于正常运行工况下，电压波动范围为10%队以内时， 需要一种简单易操作的测试方法对光伏发电站动态无功响应性能的评估，正确反应光伏电 站的真实动态无功支撑能力。
【发明内容】
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[0006] 本发明的目的是提供一种光伏电站动态无功响应性能的现场测试方法，所述方法 解决了光伏电站动态无功响应测量时，测试装置容量有限以及建模测试方法过于复杂的问 题，完善了目前光伏电站站级无功响应能力测试方法体系。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种光伏电站动态无功响应性能的 现场测试方法，所述光伏电站中包括无功补偿装置和光伏逆变器；其测试点选定在光伏电 站并网点处；所述光伏电站内母线电压变化通过调节主变抽头实现；所述方法包括以下步 骤：
[0008] (1)测量所述光伏电站有功功率输出和无功功率输出；确认检测装置与控制室同 步；
[0009] (2)调整有载变压器抽头，使得并网点电压应符合GB/T12325电压偏差要求； [0010] (3)记录测试照度保持在400瓦/平方米的当前电站输出有功功率为PQ;
[0011] ⑷设定光伏电站工作在端电压控制方式下；
[0012] (5)调节有载变压器抽头，观察电站无功动作；
[0013] (6)测试结束，保存数据；
[0014] (7)分析测试结果，计算光伏电站动态响应性能指标。
[0015] 本发明提供的一种光伏电站动态无功响应性能的现场测试方法，所述步骤（1)通 过在所述光伏电站二次侧接入功率检测装置，测量电站有功功率输出和无功功率输出。
[0016] 本发明提供的一种光伏电站动态无功响应性能的现场测试方法，分别检查电能质 量分析仪和功率分析仪的电压、电流、有功功率和无功功率是否和电站控制室一致；检查所 述功率检测装置的时间是否和电站控制室保持同步。
[0017] 本发明提供的另一优选的一种光伏电站动态无功响应性能的现场测试方法，所述 步骤（2)将变压器抽头调整到中间位置。
[0018] 本发明提供的再一优选的一种光伏电站动态无功响应性能的现场测试方法，通过 将10kV或6kV电压等级接入公共电网的光伏发电站，其并网点电压偏差为相应电力系统标 称电压的±7% ;
[0019] 通过将35kV?110kV电压等级接入公共电网的光伏发电站，其并网点电压偏差为 相应电力系统标称电压的-3%?+7% ;事故后恢复电压为电力系统标称电压的±10% ;
[0020] 通过将220kV电压等级接入公共电网的光伏发电站，其并网点电压偏差为相应电 力系统标称电压的0%?+10% ;事故后恢复电压为电力系统标称电压的-5%?+10% ;
[0021] 通过将330kV及以上电压等级接入公共电网的光伏发电站，正常运行方式下，其 并网点最高运行电压不得超过电力系统标称电压的+110% ;最低运行电压不影响电力系统 同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级电压的调节。
[0022] 本发明提供的又一优选的一种光伏电站动态无功响应性能的现场测试方法，在所 述步骤（3)中的测试中，不限制光伏发电站的无功功率变化速度；确保集中无功补偿装置 处于正常运行状态，所有光伏逆变器的输出无功功率接近于0。
[0023] 本发明提供的又一优选的一种光伏电站动态无功响应性能的现场测试方法，所述 步骤（4)通过电站AVC系统设定光伏电站工作在端电压控制方式下，定义动作阈值上下限 土U%，即实际电压偏差绝对值|AU% |>± |U% |时AVC系统将进行电压调节，直到|AU% <±|U% |。实验时，一般设定电压动作阈值土U%〈(2?4)X调压步长Utap%。其中，调 压步长Utap%为有载抽头变压器改变一级后电压变化的百分比。电压越界后发出反向最大 无功功率Qmax，抑制电压波动。
[0024] 本发明提供的又一优选的一种光伏电站动态无功响应性能的现场测试方法，所述 步骤（5)中根据光伏电站的电压调节曲线，调节有载变压器抽头，逐级升高并网点电压对 电站并网点电压进行扰动，观察到电站无功动作后，恢复有载调压变压器抽头至实验初始 的中间位置；逐级降低并网点电压对电站并网点电压进行扰动，观察到电站无功动作后，恢 复抽头至实验初始的中间位置。
[0025] 本发明提供的又一优选的一种光伏电站动态无功响应性能的现场测试方法，所述 步骤（6)中测试结束，恢复电压抽头位置，光伏电站恢复正常运行状态，保存仪器测试数 据，拆除仪器接线。
[0026] 本发明提供的又一优选的一种光伏电站动态无功响应性能的现场测试方法，所述 步骤（7)中的指标包括：所述光伏电站发出感性无功功率时，动态无功电流建立时间 动态无功电流响应时间△t%;所述光伏电站发出容性无功功率时，动态无功电流建立时间Ah。、动态无功电流响应时间At2。、感性无功功率响应值和容性无功功率响应值
[0027] 本发明提供的又一优选的一种光伏电站动态无功响应性能的现场测试方法：
[0028] 所述动态无功电流建立时间At1I；通过下式确定：
[0029] At1L= |t1L-t0L (1)
[0030] 其中，为电压变化绝对值超过调整目标值10%时刻，记为电压变化起始时刻； 为无功电流到达稳态值90 %时刻，记为响应结束时刻；
[0031] 所述动态无功电流建立时间Atlc通过下式确定：
[0032] Atlc= 11lc-toc (2)
[0033] 其中，tlc为电压变化绝对值超过调整目标值10%时刻，记为电压变化起始时刻； tQC为无功电流到达稳态值90 %时刻，记为响应结束时刻；
[0034] 所述动态无功电流响应时间At2I；通过下式确定：
[0035] At2L= |t2L-t0L (3)
[0036] 其中，为电压变化绝对值超过调整目标值10%时刻，记为电压变化起始时刻；
[0037] 所述动态无功电流响应时间At2C通过下式确定：
[0038] At2C= |t2C-t0C (4)
[0039] 其中，t2C为电压变化绝对值超过调整目标值10%时刻，记为电压变化起始时刻；
[0040] 感性或容性无功功率响应值为达到稳态后电站无功输出值Q与AVC设定目标值 Qset的比值。
[0041] 和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果
[0042] 1、本发明的方法通过利用站级有载调压变的抽头调节和电站AVC响应阈值调整 实现电站出口侧电压波动；
[0043] 2、本发明的方法监测电站集中无功补偿及逆变器的动态无功响应能力并依据标 准进行评价；
[0044] 3、本发明的方法解决了光伏电站动态无功响应测量时，测试装置容量有限以及建 模测试方法过于复杂的问题；
[0045] 4、本发明的方法完善了目前光伏电站站级无功响应能力测试方法体系。
【附图说明】
[0046] 图1为本发明的光伏电站无功控制系统框图；
[0047]图2为本发明的光伏电站动态无功测试点图；
[0048] 图3为本发明的光伏电站电压调节曲线图；
[0049] 图4为本发明的无功功率动态响应判断法示意图；
[0050] 图5为本发明的某集中接入式30丽电压、无功电流变化趋势图；
[0051] 图6为本发明的某集中接入式30丽电压、无功电流变化趋势图；
[0052] 图7为本发明的某集中接入式30MW有功功率，无功功率响应特性图；
[0053]图8为本发明的某集中接入式30丽容性动态电压、无功电流有效值图。
【具体实施方式】
[0054] 下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
[0055] 实施例1:
[0056] 如图1-8所示，本例的发明提供了光伏电站动态无功响应性能的现场测试方法； 测试点应选定在光伏电站并网点处，站内母线电压变化通过调节主变抽头实现，调压范围 为土N