1、ICS 点击此处添加 ICS 号点击此处添加中国标准文献分类号NB中 华 人 民 共 和 国 能 源 行 业 标 准NB/T XXXXXXXXX风力发电机组低电压穿越能力测试规程点击此处添加标准英文译名Test procedure of wind turbine low voltage ride through ability（送审稿）XXXX - XX - XX 发布 XXXX - XX - XX 实施国 家 能 源 局 发 布NB/T XXXXXXXXXI目 次前言 II1 范围 12 规范性引用文件 13 术语和定义 14 符号与单位 25 测试条件 36 测试内容 36.1 电压跌落规
2、格 36.2 测量内容 37 测试设备 47.1 电压跌落发生装置 47.2 测量设备 58 测试程序 58.1 空载测试 58.2 负载测试 68.3 数据处理 69 测试结果评价 79.1 总则 79.2 基本评价 79.2.1 基本要求 79.2.2 有功恢复 8附录 A（资料性附录） 报告格式样本 .9附录 B（规范性附录） 有功功率、无功功率和电压测量 12附录 C（规范性附录） 无功电流注入的判定及计算方法 14参考文献 16NB/T XXXXXXXXXII前 言根据根“国家发展改革委办公厅关于印发 2008 年行业标准项目计划的通知（发改办工业20081242 号） ”的安排，编
3、制风力发电机组低电压穿越能力测试规程。本规程参考的标准见正文中的“规范性引用文件” 。本规程的主要内容包括并网运行风力发电机组的低电压穿越能力现场测试的基本要求、测试内容、测试设备和测试步骤。本规程的附录 A 为资料性附录，附录 B 和附录 C 为规范性附录。本规程由中国电力企业联合会提出。本规程由能源行业风电标准化技术委员会归口。本规程主要起草单位：中国电力科学研究院。本规程主要起草人：NB/T XXXXXXXXX1风力发电机组低电压穿越能力测试规程1 范围本标准规定了风力发电机组低电压穿越能力的测试要求、测试内容、测试设备和测试步骤。本标准适用于与电网三相连接的风力发电机组。2 规范性引用
4、文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 1207 - 2006 电磁式电压互感器GB 1208 - 2008 电流互感器GB/T 2900.1 - 2008 电工术语 基本术语GB/T 2900.53 - 2001 电工术语 风力发电机组JJF 1059 - 1999 测量不确定度评定与表示IEC 61400-21:2008 风力发电机组 电能质量测量和评估方法 (Measurement and assessment of power quality characte
5、ristics of grid connected wind turbines)IEC 62008 2005 数字数据采集系统及相关软件的性能特征和校准方法（ Performance characteristics and calibration methods for digital data acquisition systems and relevant software）3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1 风力发电机组低电压穿越能力 low voltage ride through ability of wind turbine当电网故障或扰动引起电压跌落时，在一定的电压
6、跌落范围和时间间隔内，风力发电机组能够保证不脱网连续运行。3.2 电压跌落发生装置 voltage dip generator基于阻抗分压原理，在风力发电机组升压变压器高压侧产生电压跌落的试验设备。3.3 测试点 test pointNB/T XXXXXXXXX2电压跌落发生装置与风力发电机组升压变压器的连接点，位于风力发电机组升压变压器的高压侧。3.4 恢复时间 recovery time从电网电压恢复至正常值开始，至风力发电机组输出有功功率恢复到实际风况对应输出功率所需的时间。3.5 电压跌落幅值 depth of voltage dip电压跌落期间线电压最小值与额定电压的比值，以标幺值或
7、百分比表示。3.6 空载测试 no-load testing风力发电机组与电网断开的情况下，利用电压跌落发生装置在测试点产生电网电压跌落的测试。3.7 负载测试 on-load testing风力发电机组并网运行的情况下，利用电压跌落发生装置在测试点产生电网电压跌落的测试。本标准采用的其它术语和定义参见GB/T 2900.53-2001。4 符号与单位本标准使用下列符号和单位：f1 基波频率In 风力发电机组额定电流Iq（t） 电压跌落期间风力发电机组的无功电流注入瞬时值Iq 无功电流注入有效值IQ 风力发电机组无功电流注入参考值 90%P 风力发电机组有功功率输出Pn 风力发电机组额定功率（
8、MW）R 电阻值Sn 风力发电机组额定容量（MVA）STP 限流电抗接入后测试点的短路容量（MVA）t0 电压跌落开始时刻t1 电压跌落结束时刻t2 电压恢复开始时刻t3 电压恢复结束时刻t4 风力发电机组有功功率输出恢复结束时刻tr1 风力发电机组无功电流注入持续大于 IQ 的起始时刻tr2 风力发电机组无功电流注入持续大于 IQ 的结束时刻tres 无功电流注入响应时间NB/T XXXXXXXXX3tlast 无功电流注入持续时间ua a 相电压Ua1 基波电压有效值U1+ 基波正序分量电压有效值Un 额定电压（kV）UTP 空载测试时测试点电压（kV ）X 电抗Xsr 限流电抗Xsc 短
9、路电抗5 测试条件测试结果仅适用于特定配置和型号的风力发电机组。测试时，应满足以下基本条件：(1) 测试点的短路容量至少应为风力发电机组额定容量的 3 倍；(2) 电压跌落引起风电场中压电网母线电压偏差应在当地电网允许的电压偏差范围内。6 测试内容6.1 电压跌落规格表 1 为风力发电机组低电压穿越测试的电压跌落规格表。当风力发电机组有功功率输出分别在以下范围内时，测试风力发电机组在电网电压跌落时的响应特性：1) 大功率输出，P 0.9P n；2) 小功率输出，0.1P n P 0.3Pn。表1中规定的电压跌落规格为空载测试时测试点的电压跌落情况。对表1中列出的各种电压跌落规格，分别在三相电压
10、跌落和两相电压跌落故障下进行测试。表 1 电网电压跌落规格规格 电压跌落幅值 (UTP / Un)故障持续时间( ms ) 电压跌落波形1 0.90-0.05 2000202 0.750.05 1705203 0.500.05 1214204 0.350.05 920205 0.200.05 625206.2 测量内容NB/T XXXXXXXXX4在电压跌落发生前 10s 至电网电压恢复正常后至少 30s 的时间范围内，分别在风力发电机组升压变压器高压侧和风力发电机组输出端采集测量数据，包括如下参数数据：1) 测试点的电压、电流；2) 电压跌落过程中流经短路电抗的电流；3) 限流电抗风力发电机
11、组侧电压、电流；4) 风力发电机组输出端的三相电压、电流数据；5) 风速信号；6) 桨距角信号；7) 发电机转速信号；8) 风力发电机组并网开关状态信号。测试时可采集下列数据：1) 发电机定子及转子三相电压、电流数据；2) 变流器电网侧及电机侧三相电压、电流数据；3) 变流器直流母线电压数据。注：电压跌落导致风力发电机组脱网的原因不仅与电气部件有关，也可能与机械振动或附属系统的低电压承受能力有关。因此建议在对风力发电机组进行低电压穿越测试时，进行风电机组载荷相关测试。7 测试设备7.1 电压跌落发生装置图1为电压跌落装置示意图，电压跌落发生装置串联接入风力发电机组升压变压器高压侧，利用阻抗分压
12、原理在测试点产生电压跌落。外部电网低电压穿越测试设备Xs cXs r风 力 发 电 机 组升压变压器旁路开关短路开关T P图 1 电压跌落发生装置示意图NB/T XXXXXXXXX5图1中X sr为限流电抗，用于限制电压跌落对电网及风电场内其他在运行风力发电机组的影响。测试时，应根据现场情况调整限流电抗阻值的大小，确保电压跌落测试不会对电网造成不可接受的影响，同时也不会显著影响风力发电机组的暂态响应。在电压跌落发生前后，限流电抗可利用旁路开关短接。图 1 中 Xsc 为短路电抗，闭合短路开关，将短路电抗三相或两相连接在一起，通过模拟电网故障在测试点产生要求的电压跌落。限流电抗和短路电抗的阻值均
13、可调，测试时通过调节电抗阻值可以产生不同深度的电压跌落。短路开关应能精确控制所有三相或两相电路中短路电抗的投入及切除时间，产生的电压跌落时间误差应在图 2 所示容许误差范围内。短路开关可以是机械断路器或电力电子开关。限流电抗和短路电抗的 X/R均应大于10。7.2 测量设备测量设备包括电压传感器，电流传感器，数据采集系统等设备。数据采集系统用于测试数据的记录、计算及保存。测量设备每个通道采样率最小为5kHz，分辨率至少为12bit。表2为测量设备精度的最低要求。表 2 测量设备的精度要求设备 精度要求电压传感器 0.5级电流传感器 0.5级数据采集系统 0.2级8 测试程序8.1 空载测试风力
14、发电机组处于停机状态时，断开风力发电机组升压变压器高压侧与测试系统的连接开关，按照图2所示操作流程在测试点产生电压跌落，测试时具体的测量内容参见6.2条。在空载测试满足要求时才能进行负载测试。NB/T XXXXXXXXX6断开旁路开关 ， 投入限流电抗闭合短路开关 ， 投入短路电抗 ， 产生电压跌落断开短路开关 ，电网电压恢复正常图 2 空载测试操作流程图图3为空载测试时对应的电压跌落容许误差。时 间电压图 3 空载测试时电压跌落容许误差8.2 负载测试在测试点短路容量和空载测试结果满足要求的情况下，可进行低电压穿越负载测试。负载测试时限流电抗及短路电抗阻值应与空载测试保持一致。当风力发电机组
15、有功功率输出在6.1条规定的范围内时，按照图4操作流程在测试点产生电压跌落，负载测试时具体的测量内容参见6.2条。NB/T XXXXXXXXX7断开旁路开关 ， 投入限流电抗闭合短路开关 ， 投入短路电抗 ， 产生电压跌落断开短路开关 ，电网电压恢复正常闭合旁路开关 ， 限流电抗退出 ， 被测风电机组正常运行图 4 负载测试操作流程图进行风力发电机组低电压穿越负载测试，相同规格的测试应连续重复两次。8.3 数据处理附录 B 给出了风力发电机组低电压穿越测试的有功功率、无功功率和电压的推荐计算方法。空载测试及负载测试结束后，按照附录 B 推荐方法对测试数据进行处理。对于空载测试，应计算得出风力发
16、电机组升压变压器高压侧及风力发电机组输出端电压值曲线。对于负载测试，经过分析处理后应得到以下曲线：风力发电机组升压变压器高压侧线电压有效值曲线；风力发电机组升压变压器高压侧和低压侧线电压基波正序分量曲线；风力发电机组升压变压器高压侧和低压侧有功电流和无功电流曲线；风力发电机组升压变压器高压侧和低压侧有功功率和无功功率曲线；风力发电机组升压变压器高压侧线电压基波正序分量和风速曲线；风力发电机组升压变压器高压侧线电压基波正序分量和发电机转速曲线；风力发电机组升压变压器高压侧线电压基波正序分量和桨距角曲线；6.2 条中需要分析、处理的其它曲线。9 测试结果评价9.1 总则风力发电机组测试结果评价分为
17、基本评价和分区评价两部分。负载测试时，按照基本评价指标和分区评价指标判定风力发电机组是否具备标准要求的低电压穿越能力。负载测试时，风力发电机组同时满足基本评价指标和分区评价指标时可判定风力发电机组此次测试满足要求。对于表1中各种电压跌NB/T XXXXXXXXX8落规格，当风力发电机组有功功率输出分别在大功率输出和小功率输出范围内时，风力发电机组连续通过两次满足评价指标要求的负载测试时，可判定风力发电机组在该电压跌落规格下具备低电压穿越能力。当风力发电机组完成6.1条所述所有电压规格下的负载测试且全部满足评价指标要求时，判定风力发电机组具备标准要求的低电压穿越能力。低电压穿越测试过程中，更换发
18、电机、变流器、主控制系统、变桨控制系统和叶片等机组关键零部件或更改控制系统软件及参数会对测试结果产生影响，已完成的测试项目无效，风力发电机组需要重新检测。9.2 基本评价9.2.1 基本要求图 5 为风力发电机组低电压穿越能力要求示意图，电网发生故障引起风力发电机组输出端电压跌落，当风力发电机组在图 5 中电压轮廓线及以上区域内时，风力发电机组应能保证不脱网连续运行。a) 风力发电机组输出端电压跌落至 20%额定电压时，风力发电机组能够保证不脱网连续运行625ms。b) 风力发电机组输出端电压在发生跌落后 2s 内能够恢复到额定电压的 90时，风力发电机组应能保证不脱网连续运行。时间 （ s
19、）00 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 91 . 01 . 11 . 21 . 02 . 0 3 . 04 . 0风电机组输出端电压(p.u.)0 0 . 6 2 5风电机组可以从电网切出要求风电机组不脱网连续运行电网故障引起电压跌落图 5 风力发电机组低电压穿越能力要求9.2.2 有功恢复对于电压跌落期间维持并网运行的风力发电机组，其有功功率输出在电网电压正常后应快速恢复。自电网电压正常时刻开始，至少以10%额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。NB/T XXXXXXXXX9A A附 录 A（资料性附录）报告格式样本A.1 测试项目基本
20、信息风力发电机组制造商名称风力发电机组型号风电场名称测试机构名称测试地点测试周期测试标准报告编号A.2 风力发电机组及其升压变压器信息测试结果仅适用于特定配置的风力发电机组类型。测试过程中更换风力发电机组主要零部件或更改控制系统软件及参数会导致测试结果发生变化，需要重新检测。a）风力发电机组基本信息风力发电机组类型 （水平轴/垂直轴）风力发电机组序列号叶片数目风轮直径 （m）轮毂高度 （m）叶片控制 （变桨/失速）速度控制 （定速/变速）额定功率, （kW）额定风速, （m/s）额定视在功率, （kVA）额定电流, （A）额定电压, （V）额定频率, （Hz）NB/T XXXXXXXXX10b
21、）风力发电机组主要零部件信息部件名称 制造商 类型 型号 序列号/软件版本号 额定功率发电机齿轮箱变流器主控系统变桨控制系统叶片撬棒(Crowbar)电路斩波（Chopper ）电路与低电压穿越能力相关的其它部件c）风力发电机组升压变压器额定数据额定视在功率额定电压（高压侧）额定电压（低压侧）短路阻抗负载损耗除以上信息外，测试报告中还应包含下表中规定的信息：信息类型 图表或文字描述测试场地和电网连接情况描述测试期间风力发电机组的检修、维护情况测试设备描述测量及分析软件描述测试内容测量设备校准证书报告中参数、符号说明报告编写、审查及批准信息报告签发日期A.3 测试数据分析采用附录B所述方法对风力
22、发电机组低电压穿越空载测试和负载测试数据进行分析处理，分别得到以下测试波形。A.3.1 空载测试图 A.1 风力发电机组升压变压器高压侧线电压有效值曲线A.3.2 负载测试NB/T XXXXXXXXX11图 A.2 风力发电机组升压变压器高压侧和低压侧线电压基波正序分量曲线图 A.3 风力发电机组升压变压器高压侧和低压侧有功电流和无功电流曲线图 A.4 风力发电机组升压变压器高压侧和低压侧有功功率和无功功率曲线图 A.5 风力发电机组升压变压器高压侧线电压基波正序分量和风速曲线图 A.6 风力发电机组升压变压器高压侧线电压基波正序分量和发电机转速曲线图 A.7 风力发电机组升压变压器高压侧线电
23、压基波正序分量和桨距角曲线A.4 不确定度评估分别对风力发电机组升压变压器高压侧和风力发电机组输出端的测试数据进行不确定度评估，得到对应的综合标准不确定度。A.5 测试结果汇总表d）风力发电机组低电压穿越测试结果汇总表故障类型 故障前有功 功率(p.u.) 电压跌落幅值(p.u.) 电压跌落持 续时间(s)有功功率恢复时间(s)风力发电机组是否脱网测试结果是否满足标准要求 NB/T XXXXXXXXX12B B附 录 B（规范性附录）有功功率、无功功率和电压测量本附录给出了基于瞬时电压及电流测量值计算基波正序分量的有功功率、无功功率、有功电流、无功电流和电压的推荐方法。测量电压及电流的基波正序
24、分量时需要高采样速率的多通道数据记录仪。为防止出现相位误差，所有输入电压及电流，模拟抗混叠滤波器（低通滤波器）应具有相同的频率响应。此外，基波频率下由抗混叠滤波器引起的幅值误差应可以忽略不计。测量相电压及相电流后，首先计算一个基波周期内基波分量的傅里叶系数。 （这里仅给出a相电压ua的计算等式，其他相电压及电流的计算方法与之类似） 。 （B.1）,cos 12cos2taatTuftd （B.2）,sin1inaatTft式中：f1 基波频率。其基波相电压有效值为： （B.3）2,cos,in1auU利用下式计算基波正序分量的电压及电流矢量分量：. （B.4）1,cos,cos,cs,cos,
25、sin,si236abcbuuu . （B.5）,sin,sin,si,sin,os,cs （B.6）1,cos,cos,s,cos,sin,siabcb . （B.7）,sin,sin,si,sin,os,s236则基波正序分量的有功功率和无功功率为.（B.8）1,cos1,sin1,()Pui.（B.9）1,sin1,cos,i32Q基波正序分量的线电压有效值为：NB/T XXXXXXXXX13.（B.10）211,sin,s3coUu基波正序分量的有功电流及无功电流有效值为：.（B.11）13PI.（B.12）1QIU基波正序分量的功率因数为.（B.13）112cosPNB/T XXXX
26、XXXXX14C C附 录 C（规范性附录）无功电流注入的判定及计算方法图 C.1 为电压跌落期间风力发电机组无功电流注入的判定方法示意图。图中各参数的含义如下：IQ 无功电流注入参考值的 90%；Iq（t） 电压跌落期间风力发电机组无功电流曲线；t0 电压跌落开始时刻；tr1 电压跌落期间风力发电机组无功电流注入持续大于 IQ 的起始时刻；tr2 电压跌落期间风力发电机组无功电流注入持续大于 IQ 的结束时刻；Udip 风力发电机组输出端电压与额定电压比值；tt0tr 1tr 20U ( p . u . )1 . 00 . 9Ud i p0tIQIq ( t )图 C.1 无功电流注入判定方
27、法示意图参照图 C.1，可以得出电压跌落期间风力发电机组无功电流注入的相关特性参数如下：无功电流输出响应时间：.（C.1）10resttNB/T XXXXXXXXX15无功电流注入持续时间：.（C.2）21lastrt无功电流注入有效值：. (C.3)21rtqqrIdtNB/T XXXXXXXXX16参 考 文 献1 IEC 61400-21:2008 Measurement and assessment of power quality characteristics of grid connected wind turbines. 2 Procedure for verification
28、 validation and certification of the requirements of the PO 12.3 on the response of wind farms in the events of voltage dips, Version 3,November 2007.3 FGW TG3, Determination of electrical characteristics of power generating units connected to MV, HV and EHV grids, Revision 19.4 GL Wind Technical Note 066 (TN66), Grid Code Compliance according to Grid Codes (GCC)-Low voltage ride through (LVRT), Test procedure , Revision: 6._
