基于IEC标准的风电机组电能质量检测技术
基于IEC闪变仪测试系统的仿真研究
文献 标 志码 ：Ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ： Ｔ ｒｃｓｌ ｖ ｌａｅｔｅ ｉｆｒｏ ｅ ｅｉｙｏ ｈ ｏ ｒｑ ａｉ ａ ｓｄ ｂ ｏｔｇ ｕ ｔａｉｎ ａ ｄ ｆｃ ｅ ｅ ｎ ｏ ｒｃ ｎ ｅｔｄ ｉｔ ｓｒ ｃ ｏ ｐ ｅｉｅｙｅ ａｕ ｔ ｈ ｎｅｉｒｓ ｖ ｒｔ ｆ ｅｐ ｗｅ ｕ ｌｙ ｃ ｕ ｅ ｙ ｖ ｌ ｅｆ ｃｕ ｔｏ ｎ ｉｋ ｒｗｈ ｎ ｗｉｄｐ ｗｅ ｏ ｎ ｃｅ ｎｏ ｔ ｔ ａ ｌ ｌ
的主要 因素 ， 不过 ， 这也促使 发电机组 电能质量测试仪
ｑ ａｉ ｓ ｕ ｇｄ ｕ ｌｙｉｊｄ ｅ ．Ｕｎｅ ｅｅ ｖｒｎ ｎ ｆＭａ ａ／ ｉ ｌ ｋ ｈ ｄ ｌ ｆｅｔ ｙｔｍ ｂ ｓｄｏ ｉｋｒｍｅｅ ｓａｌｈ ｄ ｎ ｈ ｙｔｍ ｓ ｔ ｄ ｒｔ ｎ ｉ ｍｅｔｏ ｔ ｂ Ｓｍｕｉ ，ｔｅｍｏｅ ｓ ｓｓ ａｅ ｎｆｃ ｅ ｔ ｉ ｅｔｂｉ ｅ ，ａ ｄｔｅｓｓｅ ａ ｈ ｏ ｌ ｎ ｏｔ ｅ ｌ ｒｓ ｓ
纠 天 黄
（新 疆 大学 电气工程 学 院 ， 疆 鸟 鲁木 齐 新
互 谁 庞
互洛 云 ’
７０ ４ ） １０ ９
８０ ４ ； ３０ ７ 西安 交通 大学 电气工程 学 院 ， 陕西 西安
摘
要 ：为 了更 加准 确地 评估风 电注 入 电网后 引起 的电压 波动 和 闪变等 电 能质 量 变化 的严 重 程 度 ， 根据 Ｉ Ｃ闪变 仪 的测 试原 理 ， Ｅ 利
基 于 Ｉ Ｃ闪变仪测试 系统的仿真研究 Ｅ
刘大贵 。 等
基 于 Ｉ Ｃ闪 变 仪 测 试 系 统 的仿 真 研 究 Ｅ
Ｓ ｍ ｕ ａ ｉｅ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｓ ｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏｎ Ｉ Ｃ Ｆ ｉｋ ｒＭ ｅ ｅ ｉ ｌｔ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ Ｔｅ ｔＳ ｓ ｅ Ｂａ ｅ Ｅ ｌ ｅ ｖ ｃ ｔｒ
风能发电系统 电气特性测量和评估 风力发电机组谐波模型及应用-最新国标
目次1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语、定义和缩略语 (2)3.1 术语和定义 (2)3.2 缩略语 (7)4 概述 (8)4.1引言 (8)4.2背景 (8)5 最低要求建议 (11)5.1概述 (11)5.2应用 (11)5.3输入参数 (12)5.4谐波模型端口 (12)5.5输出变量 (12)5.6结构 (13)6 与其他标准文件的接口 (13)6.1 GB/T 20320—2022，附录D-谐波评估 (13)6.2 GB/T 20320—2022，附录E-风力发电机组和风力发电场电能质量评估 (14)7 谐波模型 (14)7.1 概述 (14)7.2 戴维南/诺顿等效电路 (15)7.3 等效谐波电压/电流源 (15)7.4风力发电机组类型 (17)8 验证 (21)8.1 总则 (21)8.2 概述 (21)8.3 模型验证 (21)8.4 虚拟电网 (22)9 局限性 (22)风能发电系统电气特性测量和评估风力发电机组谐波模型及应用1 范围本文件为风力发电机组谐波模型的应用、结构和推荐要求提供指导原则。
本文件中的谐波模型是指不同类型风力发电机组与所接入电网相互作用下产生谐波的模型。
本文件为风力发电机组谐波模型提供技术指南，详细规定了谐波模型的应用、结构和验证等内容。
本文件引入了对风力发电机组谐波特性的一致性理解，旨在使谐波模型总体概念更易于得到行业认可（例如供应商、开发人员、系统运营商、学术界等）。
本文件提出了一种风力发电机组谐波模型标准化的表示方法，该谐波模型将广泛应用于陆上风电和海上风电的电气基础设施设计、分析和优化等电气工程领域。
本文件的谐波模型结构将适用于：—在电气基础设施设计和并网研究期间，用于评估风力发电机组的谐波性能。
—由多台装有变流器的风力发电机组构成的现代电气系统中，用于谐波研究/分析。
—为了优化电气基础设施（如谐振特性设计）及满足各种电网导则要求，用于有源或无源谐波滤波器设计。
风电相关国家标准整理
国家相关标准风力发电机组功率特性测试主要依照IEC61400-12-1:2005风电机组功率特性测试是目前唯一一个正式版本电流互感器级别应满足IEC 60044-1电压互感器级别应满足IEC 60186功率变送器准确度应满足GB/T 13850-1998要求，级别为0.5级或更高IEC 61400-12-1 功率曲线IEC 61400-12-1 带有场地标定的功率曲线IEC 61400-12-2 机舱功率曲线IEC 61400-12 新旧版本区别对于垂直轴风电机组，气象桅杆的位置不同改变了周围区域的环境要求改变了障碍物和临近风电机组影响的估算方法使用具有余弦相应的风速计根据场地条件将风速计分为A、B、S三个等级根据高风速切入和并网信号可以得到两条功率曲线风速计校准要符合MEASNET规定风速计需要分级电网频率偏差不超过2HZ场地标定只能通过测量，不能用数值模拟场地标定的每一扇区分段至少为10°可以同步校准风速计改进了对风速计安装的描述通过计算确定横杆长度增加针对小型风机的额外章节MEASNET标准和旧版IEC61400-12标准区别使用全部可用的测量扇区，否则在报告中说明不允许使用数值场地标定场地标定更详细的描述，包括不确定度分析只允许将风速计置于顶部风速计的校准必须符合MEASNET准则不使用AEP不完整标准轮毂高度、风轮直径、桨角只能通过测量来判定，不能按照制造商提供的判定报告中必须提供全方位的照片IEC61400-12-1：Power performance measurement for electricity producing wind turbine(2005)风电机组功率特性测试可选择：场地标定IEC61400-12-2：Power curve verification of individual wind turbine,单台风电机组功率曲线验证（未完成）焦点：机舱功率曲线和数值场地标定IEC61400-12-3：Wind farm power performance testing,风电场功率特性测试（未完成）概念：多个气象桅杆（3D模型）IEC-61400-12-1 功率曲线严格的地形要求无尾流影响扇区每个风机使用一个气象桅杆测试时间大约3个月风场中少数风机的功率曲线IEC-61400-12-1 带有场地标定的功率曲线没有地形要求无尾流影响扇区每个风机使用两个气象桅杆测试时间大约6个月风场中少数风机的功率曲线风力发电机组载荷测试载荷测试标准参考IEC61400-12wind turbinesPart 12-1:Power performance measurements of electricity producing wind turbinesIEC61400-13wind turbine generator systemsPart 13:Measurement of mechanical loads风速，风向，温度气压等传感器的安装按照IEC61400-12进行风电机组噪声测试风电机组噪声测试结果风电机组型式认证：按照IEC61400-11标准进行测试风电机组噪声测试标准发展过程1988：IEA recommendation ed.2-风速只能在10m高度测试得到；-参考风速为8m/s1994：IEA recommendation ed.3-引入次风罩；-通过测量功率输出得到风速1996：IEC 61400-11 ed.1 （第一版）-使用新的音值计算方法1997：MEASNET ed.12002：IEC 61400-11 ed.2-测量风速范围扩展到6-10m/s；-用2阶拟合的方法取代分组分析的方法2005：MEASNET ed.2-用10s平均值代替1分钟平均值；-优化气象桅杆的位置2006：IEC 61400-11 ed.2.1-用4阶拟合的方法代替2阶拟合IEC 61400-11:2006 Ed.2.1 是目前风电机组噪声测量的IEC最新标准风电并网检测技术介绍风电机组电能质量测试标准GB/T 20320-2006等同采用IEC61400-21：2001随着我国风电产业的迅速增长，GB/T 20320-2006已经无法满足风电机组测试的要求2008年8月，IEC（国际电工委员会）颁布了新版的风电机组电能质量测试标准IEC61400-21:2008GB/T 20320-2006有效期为五年，新版风电机组电能质量测试标准正在升级过程中新版国家标准等同采用IEC61400-21:2008标准IEC61400-21：2008与GB/T 20320-2006《风力发电机组电能质量测量和评估方法》标准的主要变化：取消了风电机组电能质量特性参数中的“最大允许功率”和额定值中的“额定无功功率”项目；取消了测试条件中关于“中压电网接入点处的短路视在功率”和“湍流强度”的要求；测试条件中“机组输出端10min测量平均电压值”范围由额定值的±5%修改为±10%；增加了“对电压跌落的响应”测试内容和测试方法；增加了电流间谐波和高频分量的测试内容和测试、评估方法；增加了有功功率升速率限值和设定值控制的测试内容和测试方法；增加了无功功率能力和无功功率设定值控制的测试内容和测试方法；增加了电网保护和重并网时间的测试内容和测试方法测试标准：GB/T 20320《风力发电机组电能质量测量和评估方法》IEC61400-21:2008：Measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines风电机组电网适应性测试相关国标GB/T 15945-2008 《电能质量电力系统频率偏差》GB/T 15543-2008 《电能质量三相电压不平衡》GB/T 14549-1993 《电能质量公用电网谐波》GB/T 24337-2009 《电能质量公用电网间谐波》GB/T 12325-2008 《电能质量供电电压偏差》GB/T 12326-2008 《电能质量电压波动和闪变》GB/T 18481-2001 《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》风电机组电气模型验证暂未出台，目前以德国TR4标准为基础，下半年作为国标推出。
海上风电认证标准-iec
海上风电认证标准-iec国际电工委员会（International Electrotechnical Commission，简称IEC）是一个国际标准制定组织，制定了许多与电气、电子和相关技术领域相关的国际标准。
对于海上风电，IEC也发布了一系列标准，其中一些标准涉及认证和规范海上风电项目的要求。
以下是一些与海上风电认证相关的IEC标准：1.IEC 61400-1: Wind Turbines - Part 1: Design Requirements:这个标准规定了风力涡轮机的设计要求，包括结构设计、材料选择、安全性能等方面的要求。
2.IEC 61400-3: Wind Turbines - Part 3: Design Requirementsfor Offshore Wind Turbines:这个标准是专门为海上风力涡轮机设计的，其中包括了与海上环境相关的特殊设计要求。
3.IEC 61400-22: Wind Turbines - Part 22: Conformity Testingand Certification:这个标准规定了风力涡轮机的一致性测试和认证程序，确保产品符合相关的设计和性能标准。
4.IEC 61400-24: Lightning Protection:这个标准规定了风力涡轮机对雷电的防护要求，确保在雷电环境中的安全性能。
5.IEC 61400-21: Measurement and Assessment of PowerQuality Characteristics of Grid Connected Wind Turbines:这个标准规定了风力涡轮机与电网连接时的电能质量测量和评估方法。
这些标准有助于确保海上风电项目的设计、建设和运营符合国际认可的技术和安全标准。
在进行海上风电项目认证时，通常需要参考和遵守这些IEC标准。
值得注意的是，标准的具体版本和适用范围可能会根据时间和技术发展而有所更新。
电力系统中电能质量监测技术的标准化与应用
电力系统中电能质量监测技术的标准化与应用在当今高度依赖电力的社会中，电力系统的稳定运行和电能质量的优劣至关重要。
电能质量监测技术作为保障电力系统可靠运行的重要手段，其标准化和应用具有重要的意义。
电能质量问题多种多样，包括电压波动与闪变、谐波、三相不平衡、频率偏差等。
这些问题可能由电力系统内部的设备故障、非线性负载的接入，也可能由外部的雷电、短路等因素引起。
它们不仅会影响电力设备的正常运行，降低设备的使用寿命，还可能导致生产过程中断、数据丢失，甚至造成严重的安全事故。
电能质量监测技术的标准化是确保监测数据准确、可比和有效的关键。
标准化的过程涉及到监测设备的性能指标、测量方法、数据格式、通信协议等多个方面。
通过制定统一的标准，可以使得不同厂家生产的监测设备能够在同一电力系统中协同工作，监测数据能够在不同的系统和平台之间进行共享和分析。
在监测设备的性能指标方面，标准化规定了设备的测量精度、频率响应、动态范围等关键参数。
例如，对于电压和电流的测量精度，标准明确了在不同的量程范围内允许的误差范围，以保证测量结果的准确性。
同时，对于设备的频率响应，也规定了其能够准确测量的频率范围，以适应电力系统中可能出现的各种频率变化。
测量方法的标准化则确保了不同地点、不同时间进行的电能质量测量具有相同的基准和方法。
例如，对于谐波的测量，标准规定了采用快速傅里叶变换（FFT）等算法，并明确了采样频率、窗口函数等参数的选择，以保证谐波测量结果的一致性。
数据格式的标准化使得监测数据能够方便地在不同的系统之间进行传输和存储。
常见的数据格式如 COMTRADE 格式，规定了数据文件中包含的时间戳、电压、电流等信息的排列方式和存储格式，便于数据的交换和处理。
通信协议的标准化则解决了监测设备与上位机、数据中心之间的通信问题。
常用的通信协议如 Modbus、IEC 61850 等，规定了数据的传输方式、帧格式、命令码等内容，确保了通信的可靠性和高效性。
风力发电机组电能质量测量和评估方法
风力发电机组电能质量测量和评估方法一、前言风力发电机组是一种越来越受欢迎的可再生能源发电设备。
随着风力发电机组的普及，对其电能质量的测量和评估变得越来越重要。
本文将介绍风力发电机组电能质量测量和评估方法。
二、风力发电机组的电能质量风力发电机组的电能质量通常由以下指标来衡量：1. 交流侧功率因数：功率因数是交流侧有功功率与视在功率之比。
良好的功率因数应该接近于1。
2. 交流侧谐波含量：谐波是指频率为原始信号整数倍的信号分量。
当谐波含量过高时，会对供电系统和其他设备造成干扰。
3. 交流侧不平衡度：不平衡度是指三相系统中三相电压或三相电流不相等的程度。
当不平衡度过高时，会导致设备运行不稳定。
4. 风机转速变化对频率稳定性的影响：当风速变化时，风机转速也会随之变化，这可能会对供电系统频率稳定性产生影响。
5. 电网侧电压波动和闪变：电压波动和闪变是指电网侧电压的瞬时变化。
当波动和闪变过大时，会对其他设备产生影响。
三、风力发电机组电能质量测量方法为了评估风力发电机组的电能质量，需要进行以下测量：1. 交流侧功率因数测量：可以通过测量有功功率、无功功率和视在功率来计算功率因数。
2. 交流侧谐波含量测量：可以通过使用谐波分析仪来测量交流侧的谐波含量。
3. 交流侧不平衡度测量：可以通过使用多功能测试仪来测量三相电压或三相电流之间的差异来计算不平衡度。
4. 风机转速变化对频率稳定性的影响测量：可以通过使用频率计来监测供电系统频率的稳定性，并记录风速和风机转速之间的关系。
5. 电网侧电压波动和闪变测量：可以通过使用快速数字录波仪来记录瞬时电压变化，并进行分析以确定波动和闪变程度。
四、风力发电机组电能质量评估方法为了评估风力发电机组的电能质量，需要进行以下步骤：1. 收集测量数据：根据上述测量方法，收集风力发电机组的电能质量数据。
2. 分析数据：使用专业软件对收集的数据进行分析，并计算出各项指标的值。
3. 制定改进措施：根据分析结果，制定改进措施以提高风力发电机组的电能质量。
风机并网电能质量测试与评估
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IEC61400—21 风电并网电能质量特性的测试与评估
对电网需求： PCC点的频率偏差在±1Hz，且有足够的有功和无功调节能力以及足够的 负荷吸收风力发电机发出的电能
测试相关条件： 1、测试设备应连接在箱变和集电线路（35KV）处，连接的变压器容 量应与被评估机组最大允许的视在功率相当。 2、电网接入点（35KV处）短路视在功率至少为机组最大允许功率的 50倍。 3、机组输出端处的测量10min的电压不平衡度应小于2%。 4、10min的湍流强度应在8%——16%之间。 注：需现场测试与计算得到相关数据。
风电机组电能质量测试与评估简介
陈鑫
Copyright by GW, 2013
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IEC61400—21 风电并网电能质量特性的测试与评估
1、对风电并网的电能质量进行定义和规范。 2、电能质量测试步骤和流程。 3、测量结果的评估符合地域差距的要求。 4、不同类型风机电能质量测试结果不同，需做不同评估。 5、同类型风机测试结果同样适用于其它地况。
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电流谐波的计算：
：电网连接处机组数量； ：电网连接点第h此谐波电流畸变率； ：第i台机组变压器的变压系数； ：第i台机组上第h次谐波电流畸变 ：指数；
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电流间谐波和电流高频分量均可按照谐波计算公式计算。区别在于 各个功率区间对应的谐波次数的不同： 基频电流谐波范围：0—50Hz； 电流间谐波：70Hz—2.0kHz； 高频电流谐波分量：>2.0kHz；
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主要项目： 1、闪变系数 2、闪变阶跃系数 3、电压变动系数
4、电流谐波
5、电流间谐波 6、电流高频分量
基于IEC 61400-25的风电场SCADA系统通信安全研究
计 了一个 网络通 信 环境 下 的 风 电场 Ｓ Ａ Ａ系 统 的 ＣＤ 通信 安全模 型 ， 提 出 了具体 的解决 方案 ． 并
１ 风 电场 Ｓ Ａ Ａ 系统 架 构 及 其 安全 需 求 ＣＤ
随着风 电场规 模 、 杂 性 和选 址 的偏 远 程 度 的 复 增 加 ， 了有效 的对 风 电场 进行 操 作 、 测 、 制和 为 监 控 报告 ， 种工业 标 准 的 Ｓ Ａ Ａ 已变得 极 为重 要 ． 一 ＣＤ 风 电机 制 造商们 提供 了许 多 的现 有 系统 ， 这些 并 不 但 总是完 全满 足风 电场 操 作员 （ Ｐ Ｒ Ｔ Ｒ ） Ｏ Ｅ Ａ Ｏ Ｓ 和所 有 者 （ ＷＮ Ｒ ） Ｏ Ｅ Ｓ 的需 要 ． 作 员 和所 有者 涉 及 不止 一 操 家的风电机厂商 ， 最后 导致 了许 多系统不兼 容． 这 使得 操作 困难并 难 以 比较 不 同风 电机 的 执行 数 据 ． 针对 这些 问题 必 须 开 发 一 个 能 与 所 有类 型 的 风 电 机通信的系统 ， 能以一致 的方法计算和存储执行数 据． 国外 已经开发 出一个 称 为 “ 远程 接 口单 元 ” 的装 置， 能直接 与 风 电 机控 制 器 通 信 ， 提 供 与 Ｓ Ａ Ａ 并 Ｃ Ｄ 系统其 他部 件通 信 的标 准 接 口． 它还 能 实现 当地 存 储和处理 ， 减少系统对站点通信网络的依赖． 图 １ 绍 了一 种 典 型 的风 电场 Ｓ Ａ Ａ系 统 架 介 ＣＤ 构 ， 系统 由变 电站 、 象 站 、 电机 组 、 程 接 该 气 风 远 口 单元 （ ｅ ｏ ｔｆ ｅＵ ｉ ＲＵ 、 Ｒ ｍ ｔ Ｉ ｅａ ｎ ， Ｉ ） 现场通信网络 ｅｎ ｒｃ ｔ （ ｉ ｏ ｍ ｎｃｔｎ ｅ ｏｋ Ｓ Ｎ） Ｓ Ａ Ａ 现 场 Ｓｔ Ｃ ｍ ｕ ｉ ｉ ｓＮ ｔ ｒ， Ｃ 、Ｃ Ｄ ｅ ａｏ ｗ 服 务器 （ Ｃ Ｄ ｉ ｅｖｒ 、 场 工 作 站 （ ｒｓ — Ｓ Ａ Ａ ｓｅｓｒｅ） 现 ｔ Ｗｏｋｔ ａ ｔｎａ ｓｅ 和远程 客户 端 等组 成 ．Ｃ Ｄ 系统 的特 ｉ ｔｉ ） ｏ ｔ ＳＡ Ａ 征是每个风电机、 气象站和变电站都有一个 ＲＵ 在 Ｉ． 风电机组 中的 ＲＵ用于连接风电机控制器和 Ｓ Ｎ， Ｉ Ｃ 能够对风电机的相关信息进行存储和处理 ， 如风 电 机的数据采集、 存储 和传输等． 另外 ， Ｉ ＲＵ提供可扩
风电场并网性能测试的电力质量监测与改善
风电场并网性能测试的电力质量监测与改善随着环保意识的不断提高，风能等新能源逐渐受到人们的青睐，风电场的数量也在不断增长。
然而，风电场并网过程中的电力质量问题也日益突出。
为了保证风电场的电力质量达到标准要求，风电场的并网性能测试与电力质量监测与改善显得尤为重要。
一、风电场并网性能测试1. 测试范围风电场并网性能测试的测试范围包括风机的变速系统、变桨系统、变频控制系统、发电机和电网之间的连接等。
测试需要考虑到各个系统之间的相互关系，全面评估风电场的并网性能。
2. 测试目的通过对风电场的并网性能测试，可以了解风电场的电力质量、稳定性、响应能力等指标。
同时，还可以通过测试的结果来指导改善风电场的并网性能，提高其电力质量。
3. 测试流程测试流程主要包括前期准备、测试过程、数据记录和分析等环节。
首先需要确定测试的时间、地点和具体测试方案。
在测试过程中，要选择适当的测试仪器和设备，对风电场各个系统进行全面测试。
测试完成后，要对测试结果进行系统的分析和评估，并针对问题提出改善方案。
二、电力质量监测1. 监测范围电力质量监测涉及到风电场的电网侧、风机侧、变电站等各个环节。
需要监测的指标包括电压、电流、功率、功率因素、谐波等。
2. 监测目的通过电力质量监测，可以及时发现风电场的电力质量问题，及时采取措施进行改善。
同时，监测数据还可以为风电场的经营管理提供参考。
3. 监测方法电力质量监测可以通过在线监测和离线监测两种方式进行。
在线监测可以利用专业的监测仪器和设备，对电网侧、风机侧和变电站等进行全面监测。
离线监测则是在风电场运行期间不间断地对关键参数进行抽样监测。
三、电力质量改善1. 改善措施电力质量改善措施包括针对电力质量问题的根本解决方案和临时措施。
对于根本解决方案，需要从风机、变电站、通信等多方面入手来解决问题。
对于临时措施，可以通过调整运行模式、减少电力负荷等方式来改善电力质量。
2. 改善效果通过实施电力质量改善措施，可以有效地改善风电场的电力质量，提高其稳定性和运行效率，提高经济效益。
风电场电能质量测试规程(初稿)
DLICSP备案号： 中华人民共和国电力行业标准风电场电能质量测试规程Power Quality Measurement Specification of Wind Farm（征求意见稿）中华人民共和国发展和改革委员会 发 布目次前言 (I)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 测试基本要求 (2)5 测试项目 (2)5.1 有功功率 (2)5.2 风电场运行频率 (3)5.3 无功功率 (3)5.4 电压变动 (4)5.5 闪变 (4)5.6 谐波 (4)6 测试设备 (4)7 测试方法 (5)7.1 有功功率 (5)7.2 风电场运行频率 (6)7.3 无功功率 (6)7.4 电压变动 (6)7.5 闪变 (7)7.6 谐波 (7)附录A 测试结果的评价 (8)附录B 报告格式 (9)前言根据国家发展改革委员会2008年行业标准项目计划安排，编制风电场电能质量测试规程。
本规范参考的标准有GB/T 12325-2008 《电能质量供电电压偏差》、GB/T 12326-2008 《电能质量电压波动和闪变》、GB/T 14549-1993 《电能质量公用电网谐波》、GB/T 15945-2008 《电能质量电力系统频率偏差》、GB/T 15543-2008 《电能质量三相电压不平衡》、GB/T 20320-2006 《风力发电机组电能质量测量和评估方法》、GB/T 17626.7-2008 《电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则》、IEC 61400-21-2008 Measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines、GB/T 2900.53-2001《电工术语风力发电机组》、IEC 61000-4-15:2003, Flickermeter-Functional and design specifications、GB 1207-2006 《电磁式电压互感器》、GB 1208-2006 《电流互感器》、IEC 62008-2005 Performance characteristics and calibration methods for digital data acquisition systems and relevant software、Q/GDW 392-2009《风电场接入电网技术规定》。
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谐
波 harmonics 50Hz<f<2kHz 电流分量 Current components
间谐波 interharmonics* 电流谐波 50Hz<f<2kHz 高频分量 higher frequency components 2kHz<f<9kHz
P13
谐波 Harmonics
Order Active power [ in kW ] 2
P10
切换操作 Switching operations
kA 2.4 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8
Pitch + variable speed
Current
0.6 0.4 0.2 0.0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1.0 -1.2 -1.4 -1.6 -1.8 -2.0 -2.2 -2.4 20 32 44 56 68 80 s
4 6 8 10 12 14 16 18 20
0.5 0.4 0.3 0.2
22 24 26 28 30
0.1 0.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Order
32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
Max THC Active Power at max THC [kW]
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49
1205.6 139 834.4 62.3 32.7 32.7 80.7 403 403 1186.1 1147.9 586.9 1000.8 321.8 130.6 73.7 80.7 80.7 80.7 348.8 948.3 1011.6 924.7 958.7
基于IEC标准的风电机组电能质量检测技术
Wind Turbine Power Quality Test Technology based on IEC Standard
中国电力科学研究院 China Electric Power Research Institute
P1
内容 Content
1.
中国风电发展现状 The Status of China Wind Power Development
P7
闪变 Flicker
闪变的概念 Definition of Flicker
P8
闪变 Flicker
虚拟电网 Fictitious grid
IEC 闪变仪的输入电压 虚拟电网阻抗角 ψk = arctan Rk / Xk
Wind WEA turbine
IWEA I
WT
VerknüpfungsPCC punkt mit mglichem Verbraucher
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1 中国风电发展现状 The Status of China Wind Power development
大规模风电发展推动风电机组技术进步 large scare wind power development improves the technology of wind turbine
电能质量 低电压穿越 常规电源特性 power quality Low voltage ride through Power Plant behavior
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低电压穿越测试 LVRT Testing
风场名称 同发龙源 风机型号 G58 容量(kW) 产地 西班牙 数量(台)
850
117
同发华能 大唐洮南 大唐大通 富裕风电场
SL1500/77 G58 S77 S50/750 FD77 S50/750
1500 850 1500 750 1500 750
大连华瑞 西班牙 德国 金风 东汽 金风
67 58 33 20 10 40
查干浩特风场
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低电压穿越测试 LVRT Testing
由于风电机组不具备低电压穿越能力导致的大范围风电切机情 况，在西北电网的甘肃玉门风电场、甘肃安西中广核大梁子风 电场、宁夏贺兰山风电场也都发生过。 When wind turbines don’t have LVRT capability, wind farms may trip if grid fault occurs. Such contingency has also happened in other provincial power grids, such as Gansu and Ningxia.
1.322 1384.68
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间谐波和高频分量 Inter-harmonics and Higher frequency
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低电压穿越测试 LVRT Testing
低电压穿越 （LVRT：Low Voltage Ride Through） 电网故障引起电压跌落，风电场在电网发生故障时及 故障后，保持不间断并网运行的能力通常称为风电场 的低电压穿越能力。 The capability of wind turbine to maintain continuous online operation during and after the grid fault which will cause voltage dip.
切换操作 Switching operations
电压波动与闪变的测试与评估 (切换操作)
The measurement and assessment procedure of flicker coefficient (Switching operation)
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电流分量 Current components
电网情况 Power grid condition
风资源丰富的“三北地区”电网相对 薄弱，风电远离负荷中心。 Power grid is weak in 3N areas, wind power is far away from load center.
中国风资源分布图 Wind resource distribution
% 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6
currents [ % of Ir ] 0.3 0 0 0 0 0 0 0 0 0.2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Order
Active power [ in kW ]
currents [ % of Ir ] 1.1 0.5 0.9 0 0.2 0.1 0 0.2 0.9 0.1 0.2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
2. 风电机组电能质量测试 Power Quality Measurements of Wind Turbine 3. 可再生能源发电实验室情况介绍 Introduction of Renewable Energy Lab
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1 中国风电发展现状 The Status of China Wind Power development
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2 风电机组电能质量测试
Power Quality Measurements of Wind Turbine
测试标准 Test standard 闪变 Flicker 电流分量 Current components 低电压穿越测试 LVRT Testing 有功功率 Active power 无功功率 Reactive power 电 网 保 护 Grid protection 风机重并网时间 Reconnection time
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低电压穿越测试 LVRT Testing
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低电压穿越测试 LVRT Testing
电网侧变压器 风机侧变压器
电缆 中压电网 低电压穿越 设备
电缆
机端电压
限制短路电流的电网阻抗
模拟电压跌落的短路阻抗
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低电压穿越测试 LVRT Testing
Case VD1-symmetrical three-phase voltage drop VD1-对称三相电压跌落 VD2-symmetrical three-phase voltage drop VD2-对称三相电压跌落 VD3-symmetrical three-phase voltage drop VD3-对称三相电压跌落 VD4-two-phase voltage drop VD4-两相电压跌落 VD5-two-phase voltage drop VD5-两相电压跌落 VD6-two-phase voltage drop VD6-两相电压跌落 Magnitude of voltage phase Magnitude of positive to phase(fraction of voltage voltage (fraction of immediately before the drop voltage immediately occurs) before the drop occurs) 0.90±0.05 0.90±0.05 Duration 持续时间 (s) 0.5±0.02 Shape 波形
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测试标准 Test standard
IEC 61400-21:2008 Measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines 并网风力发电机组 电能质量特性测试 GB/T 20320-2006 风力发电机组 电能质量测量和评估方法 Measurement and assessment of power quality characteristics of wind turbine generator system
Umspannwerk, Substation Leitung