近年來,新能源接入電網(wǎng)的規(guī)模逐年擴大。以華北電網(wǎng)為例,預計到今年年底新能源裝機規(guī)模約3億千瓦,2025年約4.3億千瓦。受新能源主動支撐能力不足、單機容量小、裝機數(shù)量大等因素影響,監(jiān)測和控制電力系統(tǒng)運行情況的難度增加,給電網(wǎng)可靠穩(wěn)定運行帶來挑戰(zhàn)。
電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量下降,頻率穩(wěn)定水平降低。新能源機組呈現(xiàn)出弱慣性或無慣性特征,在無附加控制的情況下,新能源機組在慣量響應階段并不具備分配系統(tǒng)擾動功率的能力,在一次調(diào)頻階段頻率調(diào)節(jié)能力受限,電力系統(tǒng)頻率變化速度加快、幅度增加;在有附加控制的情況下,受新能源機組運行特性制約,慣量響應及一次調(diào)頻的上調(diào)空間有限。隨著新能源裝機接入占比增加,電網(wǎng)總體慣量、調(diào)頻能力降低,出現(xiàn)故障的風險增加。
新能源機組對電力系統(tǒng)電壓支撐能力不足,系統(tǒng)電壓穩(wěn)定水平下降。新能源場站一般由無功設(shè)備提供電壓支撐,由于并網(wǎng)電壓等級較低,難以為500千伏及以上主網(wǎng)提供有效支撐。如果電力系統(tǒng)故障導致新能源機組進入低電壓穿越狀態(tài),新能源機組難以提供系統(tǒng)急需的動態(tài)無功支撐,造成系統(tǒng)電壓穩(wěn)定水平降低,必須通過降低系統(tǒng)運行效率的方式保證穩(wěn)定水平。
具有“雙高”特征的電力系統(tǒng)動態(tài)特性復雜,功角穩(wěn)定特性變化大。電力系統(tǒng)動態(tài)特性發(fā)生較大改變,系統(tǒng)同步穩(wěn)定逐漸由新能源參與轉(zhuǎn)變成主導。電網(wǎng)出現(xiàn)故障后容易產(chǎn)生復雜的動態(tài)交互作用,可能引起傳統(tǒng)機組功角穩(wěn)定問題、新能源機組的同步穩(wěn)定問題以及系統(tǒng)電壓穩(wěn)定問題并存的復雜情況,給電網(wǎng)運行控制造成困難。
電力電子設(shè)備大幅增加,寬頻振蕩問題凸顯。直流、新能源機組、無功補償設(shè)備等通過電力電子設(shè)備接入電網(wǎng),這些元件之間存在多時間尺度交互。電力系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩時,振蕩頻率呈現(xiàn)寬頻帶特性,寬頻振蕩發(fā)生的概率大幅增加,易引發(fā)電網(wǎng)失穩(wěn)。寬頻振蕩的抑制、控制和阻斷面臨較大挑戰(zhàn)。
電力系統(tǒng)連鎖故障風險增加。新能源機組耐過流能力差,當電網(wǎng)故障引發(fā)低電壓或高電壓時都會引發(fā)換流器過流,易造成新能源機組脫網(wǎng)。新能源機組控制電壓能力不及傳統(tǒng)機組,暫態(tài)過電壓問題突出,也增加了新能源機組的脫網(wǎng)風險,可能引發(fā)系統(tǒng)頻率和電壓問題,導致連鎖故障。
一、功能特點(LYBBC-V手持式變比組別快速分析儀快速高精度的測試能力)
1、真正三相測試:單相電源輸入,內(nèi)部數(shù)字合成三相標準正弦波信號源,通過高保真功率放大器,產(chǎn)生三相測試電源(失真度小于0.1%)輸出,測試結(jié)果具有更好的等效性,不會出現(xiàn)組別誤判等現(xiàn)象。
2、功能強大:既可進行單相測量,又可實現(xiàn)三相繞組的自動測試,單相、三相均可測量極性,相角,一次完成測量AB、BC、CA三相的變比值、誤差、分接位置、分接值等參數(shù),可自動識別組號。
3、盲測功能:無需選擇接線方式,無需選擇接線組別,測量Y/△、△/Y變壓器無需外部短接,可根據(jù)選擇的測試內(nèi)容自動切換接線方式。
4、分接測試:能快速測量在各分接開關(guān)位置的變比及變比誤差,額定變比只需輸入一次,不必反復輸入就能計算出各分接位置的變比誤差。
5、抗振性好:接插件的使用增強了抗振性能。
6、將各電壓、電流之間的大小及相位關(guān)系用矢量圖直觀的表示出來,使用戶從主觀上可以更輕易的明了各參量的實際意義。
7、 采用7寸高清彩屏顯示數(shù)據(jù)效果和矢量圖效果直觀細膩。
8、 本儀器所用的測試源是數(shù)字合成的標準正弦數(shù)字源,失真度小于0.1%,不受工作電源質(zhì)量的影響。
9、攜帶方便:體積小,重量輕。
10、可選裝內(nèi)部充電電池,現(xiàn)場無需任何電源,即可完成測試工作。
二、技術(shù)指標(LYBBC-V手持式變比組別快速分析儀快速高精度的測試能力)
1、變比測量范圍:0.9~8000。
2、測量速度快:1分鐘內(nèi)完成三相測試。
3、測量精度: 高壓側(cè)電壓的測量精度0.05%
低壓側(cè)電壓的測量精度0.1%
變比測量精度 0.1%(0.9-1000)
0.2%(1000-3000)
0.3%(3000-8000)
4、攜帶方便、適合野外作業(yè)。
5、重量:3Kg
三、工作原理框圖(LYBBC-V手持式變比組別快速分析儀快速高精度的測試能力)
四、結(jié)構(gòu)外觀(LYBBC-V手持式變比組別快速分析儀快速高精度的測試能力)
儀器由主機和配件箱兩部分組成,其中主機是儀器的核心,所有的電氣部分都在主機內(nèi)部,其主機采用手持式注塑機箱,堅固耐用,配件箱用來放置測試導線及工具。
1、結(jié)構(gòu)尺寸
2、儀器外觀
頂端部分是變比測試航空插頭,高壓側(cè),低壓側(cè)端子。正面上部是彩色液晶屏,下部是標準30鍵的控制鍵盤;在儀器的右側(cè)打開支架可看到USB接口、充電接口、RS232接口。
3、鍵盤說明
鍵盤共有30個鍵,分別為:存儲、查詢、設(shè)置、切換、↑、↓、←、→、軟開關(guān)、退出、回車、自檢、幫助、數(shù)字1、數(shù)字2(ABC)、數(shù)字3(DEF)、數(shù)字4(GHI)、數(shù)字5(JKL)、數(shù)字6(MNO)、數(shù)字7(PQRS)、數(shù)字8(TUV)、數(shù)字9(WXYZ)、數(shù)字0、小數(shù)點、#、輔助功能建F1、F2、F3、F4、F5。
各鍵功能如下:
↑、↓、←、→鍵:光標移動鍵;在主菜單中用來移動光標,使其指向某個功能菜單,按確認鍵即可進入相應的功能;在參數(shù)設(shè)置功能屏下上下鍵用來切換當前選項,左右鍵改變數(shù)值。
鍵:確認鍵;在主菜單下,按此鍵顯示菜單子目錄,在子目錄下,按下此鍵即進入被選中的功能,另外,在輸入某些參數(shù)時,開始輸入和結(jié)束輸入。
退出鍵:返回鍵,非參數(shù)輸入狀態(tài)時,按下此鍵均直接返回到主菜單。
回車鍵:確認鍵,用來確認使所設(shè)置的參數(shù)生效或者進入所選擇的屏。
存儲鍵:用來將測試結(jié)果存儲為記錄的形式。
查詢鍵:用來瀏覽已存儲的記錄內(nèi)容。
設(shè)置鍵:在主菜單按下此鍵,直接進入?yún)?shù)設(shè)置屏。
切換鍵:出廠調(diào)試時生產(chǎn)廠家使用,用戶不需用到此鍵。
自檢鍵:保留功能,暫不用。
幫助鍵:用來顯示幫助信息。
數(shù)字(字符)鍵:用來進行參數(shù)設(shè)置的輸入(可輸入數(shù)字或字符)。
小數(shù)點鍵:用來在設(shè)置參數(shù)時輸入小數(shù)點。
#鍵:保留功能,暫不用。
F1、F2、F3、F4、F5:輔助功能鍵(快捷鍵)。用來快速進入輔助功能界面或?qū)崿F(xiàn)相應的功能。
隨著新能源占比提高,同步電源占比下降,電力系統(tǒng)可用調(diào)節(jié)能力下降,急需研究新能源主動支撐技術(shù),使新能源場站具備一定的頻率和電壓支撐、抑制寬頻振蕩等能力,以保證電力系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運行。
新能源主動支撐技術(shù)需提高新能源場站同步穩(wěn)定能力。新能源場站設(shè)備受到單一故障擾動后應具備保持同步的能力,避免因同步失穩(wěn)引發(fā)脫網(wǎng)。例如,可采取功角穩(wěn)定支撐技術(shù),在規(guī)劃設(shè)計階段通過優(yōu)化新能源接入系統(tǒng)方案,提升送出系統(tǒng)的功角穩(wěn)定水平。
新能源主動支撐技術(shù)需使新能源場站具備調(diào)頻、調(diào)壓能力。新能源場站應具備不低于同等容量傳統(tǒng)機組的調(diào)頻、調(diào)壓能力。在調(diào)頻能力方面,新能源場站應具備同等容量傳統(tǒng)機組一次調(diào)頻能力、爬坡能力、慣量響應能力。例如可利用頻率慣量支撐技術(shù)改造風電機組控制系統(tǒng),利用轉(zhuǎn)子動能實現(xiàn)虛擬慣量,模擬傳統(tǒng)發(fā)電機一次調(diào)頻特性,實現(xiàn)系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)。
接入弱電網(wǎng)的新能源場站需具備抑制寬頻振蕩的功能。新能源場站一方面要根據(jù)寬頻振蕩評估結(jié)果,采取新能源控制參數(shù)優(yōu)化等措施,主動降低寬頻振蕩風險水平;另一方面要具備附加阻尼功能,通過場站內(nèi)儲能、靜止無功發(fā)生器(SVG)等設(shè)備實現(xiàn)寬頻振蕩抑制。
新能源場站要有足夠的短路容量支撐能力。新能源場站需具備送出95%電量的送出能力,同時滿足多場站短路比要求。例如,可采取加裝分布式調(diào)相機的方式提高新能源場站短路容量,有效提升系統(tǒng)強度。
新能源場站應具備故障穿越能力,更好地適應電網(wǎng)。光伏發(fā)電設(shè)備、儲能設(shè)備、風機需具備不低于各項標準要求的故障穿越能力,必要時采用零電壓穿越技術(shù),滿足電力系統(tǒng)可靠穩(wěn)定要求。在系統(tǒng)發(fā)生嚴重短路故障場景下,新能源場站實現(xiàn)不脫網(wǎng)持續(xù)運行的時間要滿足系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運行要求。例如,雙饋風機可采取直流側(cè)附加泄能支路等控制技術(shù),逐步實現(xiàn)零電壓穿越。新能源場站內(nèi)的電力電子設(shè)備應采用具有故障穿越特性的協(xié)調(diào)優(yōu)化技術(shù),統(tǒng)籌兼顧暫態(tài)過電壓和低電壓問題,使新能源的有功、無功功率控制具備電網(wǎng)友好型特征。
新能源主動支撐技術(shù)需提升新能源設(shè)備涉網(wǎng)性能。在提高新能源設(shè)備耐壓能力方面,采取“新能源+調(diào)相機+避雷器”組合技術(shù),解決瞬時過電壓問題,降低電壓波幅。在提高新能源設(shè)備耐流能力方面,采取加裝撬棍電路(Crowbar)、斬波電路(Chopper)硬件保護的方式實現(xiàn)過流限制,通過對換流器進行零電壓穿越改造提升換流器耐流能力。
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