高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备，该套检测设备采用车载集装箱的结构，采用高度集成的设计集中在3个集装箱内，分别为集控及变压器集装箱、降压变压器集装箱、升压变压器集装箱。检测设备通过降压变压器将电网侧高压降低到低压，然后连接低压变频器，再通过升压变压器升高到高压侧，连接被测光伏电站。本实用新型的高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备，应用于4000米以下高海拔大中型光伏电站的移动检测，能够满足容量1.5MW及以下光伏电站现场检测的要求，能够模拟电网稳态时的电压和频率扰动，检测光伏电站适应电网扰动的能力。
【专利说明】高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及光伏发电站电网扰动模拟系统的移动式检测，尤其涉及一种高海 拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国大力支持发展新能源技术，随着太阳能光伏发电装机比例的快速增 力口，同风力发电机组一样，电力系统对接入电网的大中型光伏电站在电网发生暂态故障时 的运行能力提出了要求，国家电网公司《光伏电站接入电网技术规定》明确要求大中型光伏 电站具备抗电网频率扰动的能力。
[0003] 随着光伏并网检测试验的不断进行，目前适用于高海拔地区的光伏并网检测设备 是是基于电力电子设备，通过对电力电子元器件的控制，改变输出电压的幅值，模拟电网电 压的故障状态，根据各个电站的实际接线方式，选择不同的接线方式，将所用的测试设备串 接在电站的逆变器与主母线之间，通过对电力电子设备的控制，对所测试的逆变器进行测 试。
[0004] 目前高海拔地区，尤其是青海地区的光伏产业呈现飞跃式的发展状态，而光伏电 站并网逆变器的电网扰动测试，由于检测设备受海拔与绝缘距离的限制无法满足更高海拔 的光伏电站的并网检测的要求。
[0005] 青海电网光伏电站大多集中在网架薄弱、负荷基数小的末端电网，与用电负荷呈 逆向分布，加之光伏电站出力间歇性、波动性的特点，对电网的安全稳定运行带来较大影 响。目前光伏并网检测设备针对逆变器的检测项目受检测设备的制约无法进行高电压扰动 性能测试。
[0006] 有鉴于此，本实用新型提供高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设 备，以满足实际应用需要。
【发明内容】
[0007] 本实用新型要解决的技术问题是：为了填补现有技术的空白，本实用新型设计了 高海拔地区并网光伏逆变器电网扰动模拟测试系统的移动式检测设备，依据海拔4000m设 计，能够满足该海拔之下的所有逆变器的并网扰动性能测试。
[0008] 本实用新型所采用的技术方案是：一种高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移 动检测设备，该套检测设备采用车载集装箱的结构，采用高度集成的设计集中在3个集装 箱内，分别为集控及变压器集装箱、降压变压器集装箱、升压变压器集装箱，集装箱为标准 尺寸，满足运输限制要求，其特征在于：
[0009] 集控及变频器集装箱内部放置集控操作台、低压配电柜、低压变频器及水冷装置， 集装箱内侧的固定安装架上固定18个一次接口，用于和变压器集装箱进行外部线路连接； [0010] 降压变压器集装箱内部放置降压变压器、中压开关柜以及配套的PT柜，集装箱尾 部放置电缆卷盘，集装箱内侧的固定安装架上固定一二次电缆对外接口，用于和电站、集控 及变频器集装箱连接；
[0011] 升压变压器集装箱内部放置升压变压器、中压开关柜以及配套的PT柜，集装箱尾 部放置电缆卷盘，集装箱内侧的固定安装架上固定一二次电缆对外接口，用于和电站、集控 及变频器集装箱连接；
[0012] 检测设备通过降压变压器将电网侧高压降低到低压，然后连接低压变频器，再通 过升压变压器升高到高压侧，连接被测光伏电站。
[0013] 如上所述的高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备，其特征在于， 降压变压器的高压侧为35kV、10kV两种不同的电压等级，通过不同的抽头实现，低压侧为 690V ;升压变压器的低压侧为690V，高压侧为35kV、10kV两种不同的电压等级，通过不同的 抽头实现。
[0014] 如上所述的高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备，其特征在于， 检测设备配置2套35kV开关，采用SF6开关柜，并且兼容35kV和10kV两种电压要求。
[0015] 如上所述的高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备，其特征在于， 中压开关柜内包含CT，PT单独放置在PT柜，PT具备35kV和10kV兼容测量；在升压变压器 集装箱内，配置有2组PT，1组35kV PT，1组10kV PT，10kV PT连接在线路上。
[0016] 如上所述的高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备，其特征在于， 集控操作台上具有操作面板、PLC和微机后台，组成集控系统，用于整个电网扰动移动检测 系统的监测与控制。
[0017] 如上所述的高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备，其特征在于， 集控及变频器集装箱、降压变压器集装箱和升压变压器集装箱内均安装烟雾报警装置，发 生烟雾报警后，烟雾报警装置将报警信号传送到集控系统的PLC中，由PLC启动检测系统紧 急停机流程。
[0018] 本实用新型的有益效果是：本实用新型的高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系 统移动检测设备，应用于4000米以下高海拔大中型光伏电站的移动检测，能够满足容量 1.5MW及以下光伏电站现场检测的要求，能够模拟电网稳态时的电压和频率扰动，检测光伏 电站适应电网扰动的能力。
[0019] 该检测设备采用电网模拟器作为频扰和高电压扰动源，同时实现频扰和高电压 扰动等功能，操作简单，可靠性高。系统具有很高的电压调节范围，高电压扰动范围高达 1. 35PU，具有调整范围宽，测试灵活等特点。使逆变器能更加适应电网的不同状态，保证电 网安全与稳定。
[0020] 与之前的检测设备相比较，该设备操作性更方便，操作更简便，可靠性高，精度高， 可设计性更强。整个检测设备集装箱具备专业的抗震设计，适合西北荒漠化/半荒漠化地 区开展光伏并网测试工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备的连接 架构图。
[0022] 图2为集控及变频器集装箱内部布置图。
[0023] 图3为降压变压器集装箱及升压变压器集装箱内部布置图。
[0024] 图4为移动检测设备的配电系统总体架构图。
[0025] 图5为变频器集装箱配电柜结构图。
[0026] 图6为集控系统结构原理图。
[0027] 图7为集控操作台操作面板布置示意图。
[0028] 图8为PLC功能结构图。
【具体实施方式】
[0029] 为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但 本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本实用新型作各种 改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。
[0030] 高海拔地区并网逆变器电网故障模拟系统移动检测设备，应用于4000米以下高 海拔大中型光伏电站的移动检测，满足容量1.5MW及以下光伏电站现场检测的要求，能够 模拟电网稳态时的电压扰动，检测光伏电站适应电网扰动的能力。
[0031] 如图所示，本检测设备直接和35kV或10kV电网相连，经过网侧开关柜后通过降压 变压器变到690V，经电网扰动装置后输出电压和频率可变的电压，然后通过升压变压器升 压至35kV或10kV，通过机侧开关柜连接到被测光伏单元。电网扰动系统采用低压四象限背 靠背变频器方式实现，整个检测设备通过集控系统实现系统的监控。
[0032] 35kV或10kV电网系统进线通过内锥形插头接入网侧开关柜，开关柜内配置一组 CT，CT有保护和测量两组抽头，保护抽头连接至综合保护装置，从开关柜出来后分接2路，1 路去PT柜，1路去内部接线端子，从内部接线端子再连接降压变压器，从降压变压器出线侧 连接集装箱内对外接口端子，从降压变压器集装箱对外接口端子连接690V电缆，连接变频 器集装箱对外接口端子，从变频器的输出侧对外接口端子连接690V电缆，连接升压变压器 对外接口电缆，升压变压器高压侧输出线通过内锥形插头接入机侧开关柜，并分接1路到 PT柜，固定连接2组PT，1组35kV PT，1组10kV PT，10kV PT通过电动刀闸连接在线路上， 机侧开关柜出线侧配置一组测量CT，从机侧开关柜的出线连接至降压变压器集装箱对外接 口，通过对外接口连接电站电缆。
[0033] 如图2所示，集控及变频器集装箱内部放置集控操作台、低压配电柜、低压变频器 及水冷装置，集装箱内侧的固定安装架上固定18个一次接口，用于和变压器集装箱进行外 部线路连接。此外在集控操作箱体内安装一台空调。
[0034] 降压变压器集装箱内部放置降压变压器、中压开关柜以及配套的PT柜，集装箱尾 部放置电缆卷盘，集装箱内侧的固定安装架上固定一二次电缆对外接口，用于和电站及变 频器集装箱连接。内部布局图如图3所示。
[0035] 升压变压器集装箱内部布置与降压变压器集装箱基本相同，内部放置升压变压 器、中压开关柜以及配套的PT柜，集装箱尾部放置电缆卷盘，集装箱内侧的固定安装架上 固定一二次电缆对外接口，用于和电站及变频器集装箱连接。内部布局图如图3所示。
[0036] 本检测设备通过降压变压器将电网侧高压降低到低压，然后连接变频器，再通过 升压变压器升高到高压侧，连接被测光伏电站。
[0037] 因此本检测系统包含一台降压变压器和一台升压变压器。降压变压器的高压侧为 35kV、10kV两种不同的电压等级，通过不同的抽头实现，低压侧为690V。升压变压器的低压 侧为690V，高压侧为35kV、10kV两种不同的电压等级，通过不同的抽头实现。
[0038] 对于高海拔应用，根据变压器国家标准中的规定需对绝缘水平及温升进行修正， 由于绝缘水平的升高，变压器需采取适当增加高压线圈与低压线圈间的主空道距离，增加 绝缘筒数量，增加高压线圈与铁芯轭部的距离，增加每相高压线圈间的间距等措施。对于车 载情况，考虑到抗震因素，变压器铁心加强绑扎，同时将线圈与铁心之间撑紧，线圈上下部 垫块采用橡胶垫进行减震，同时变压器整体采用合理的钢架固定，变压器具备一定的抗震 能力。
[0039] 检测设备配置2套35kV开关，由于本检测系统运行在4000米海拔，因此选择SF6 开关柜，并且兼容35kV和10kV两种电压要求。
[0040] 开关柜具体参数如下：
[0041] 表1开关柜参数表
[0042]
【权利要求】
1. 一种高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备，该套检测设备采用车 载集装箱的结构，采用高度集成的设计集中在3个集装箱内，分别为集控及变压器集装箱、 降压变压器集装箱、升压变压器集装箱，集装箱为标准尺寸，满足运输限制要求，其特征在 于： 集控及变频器集装箱内部放置集控操作台、低压配电柜、低压变频器及水冷装置，集装 箱内侧的固定安装架上固定18个一次接口，用于和变压器集装箱进行外部线路连接； 降压变压器集装箱内部放置降压变压器、中压开关柜以及配套的PT柜，集装箱尾部放 置电缆卷盘，集装箱内侧的固定安装架上固定一二次电缆对外接口，用于和电站、集控及变 频器集装箱连接； 升压变压器集装箱内部放置升压变压器、中压开关柜以及配套的PT柜，集装箱尾部放 置电缆卷盘，集装箱内侧的固定安装架上固定一二次电缆对外接口，用于和电站、集控及变 频器集装箱连接； 检测设备通过降压变压器将电网侧高压降低到低压，然后连接低压变频器，再通过升 压变压器升高到高压侧，连接被测光伏电站。
2. 根据权利要求1所述的高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备，其特 征在于，降压变压器的高压侧为35kV、10kV两种不同的电压等级，通过不同的抽头实现，低 压侧为690V ;升压变压器的低压侧为690V，高压侧为35kV、10kV两种不同的电压等级，通过 不同的抽头实现。
3. 根据权利要求1所述的高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备，其特 征在于，检测设备配置2套35kV开关，采用SF6开关柜，并且兼容35kV和10kV两种电压要 求。
4. 根据权利要求1所述的高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备，其特 征在于，中压开关柜内包含CT，PT单独放置在PT柜，PT具备35kV和10kV兼容测量；在升 压变压器集装箱内，配置有2组PT，1组35kV PT，1组10kV PT，10kV PT连接在线路上。
5. 根据权利要求1所述的高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备，其特 征在于，集控操作台上具有操作面板、PLC和微机后台，组成集控系统，用于整个电网扰动移 动检测系统的监测与控制。
6. 根据权利要求5所述的高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备，其特 征在于，集控及变频器集装箱、降压变压器集装箱和升压变压器集装箱内均安装烟雾报警 装置，发生烟雾报警后，烟雾报警装置将报警信号传送到集控系统的PLC中，由PLC启动检 测系统紧急停机流程。
【文档编号】H02S50/00GK204089728SQ201420357865
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】杨军, 杨小库, 张海宁, 李春来, 孟可风, 宋锐, 杨立滨, 孔祥鹏, 丛贵斌, 李正曦, 王轩, 赵世昌, 杨 嘉, 马勇飞, 梁英, 刘可, 张 杰 申请人:国家电网公司, 国网青海省电力公司, 国网青海省电力公司电力科学研究院, 中国电力科学研究院, 青海电研科技有限责任公司