1、ICS 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风电机组高电压穿越能力测试规程Test procedure of wind turbine high voltage ride through capability（征求意见稿）XXXX - XX - XX 发布 XXXX - XX - XX 实施国 家 能 源 局 发 布NB/T XXXXXXXXXI目 次前言 .III1 范围 .12 规范性引用文件 .13 术语和定义 .14 符号和单位 .25 高电压穿越 .25.1 基本要求 .25.2 电压升高类型及考核电压 .3
2、5.3 有功恢复 .35.4 动态无功支撑能力 .36 测试条件 .37 测试内容 .37.1 电压升高 .37.2 测量内容 .47.3 高低电压穿越 .48 测试要求 .48.1 电压升高发生装置 .48.2 电功率测量 .58.3 非电量测量 .69 测试程序 .69.1 空载测试 .69.2 负载测试 .69.3 结果判定 .610 测试报告内容 710.1 测试信息 710.2 测试曲线 710.3 不确定度 710.4 测试结果汇总 7附 录 A （资料性附录） 高低电压穿越测试内容 8附 录 B （资料性附录） 有功功率、无功功率和电压测量 9附 录 C （资料性附录） 报告格式
3、样本 .11附 录 D （资料性附录） 无功电流注入的判定及计算方法 .14NB/T XXXXXXXXXII前 言根据“国家能源局关于下达2014年第二批能源领域行业标准制（修）订计划（国能科技201512号）”的安排，编制风电机组高电压穿越测试规程。本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由能源行业风电标准化技术委员会归口。本标准主要起草单位：中国电力科学研究院。本标准主要起草人：NB/T XXXXXXXXX1风电机组高电压穿越能力测试规程1 范围本标准规定了风电机组高电压穿越能力的测试条件、测试内容、测试要求、测试程序和测试报告内容。本标准
4、适用于并网型风电机组。2 规范性引用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/T 19963 风电场接入电力系统技术规定NB/T 31051-2014 风电机组低电压穿越能力测试规程JJF 1059 测量不确定度评定与表示3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1 风电机组高电压穿越能力 high voltage ride through capability of wind turbine当电网故障或扰动引起电压升高时，在一定的电压升高范围和时间间隔内，风电机组
5、保证不脱网连续运行的能力。3.2 风电机组输出端 wind turbine terminals风电机组与功率汇集系统的连接点，测试时由制造商指定。3.3 电压升高发生装置 voltage swell generator基于阻容分压原理，在测试点产生满足测试要求电压升高的试验设备。3.4 测试点 test point电压升高的产生点，为电压升高发生装置与机组变压器的连接点。3.5 恢复时间 recovery time从电网电压恢复至正常值开始，至风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。3.6 电压升高幅值 depth of voltage swell电压升高期间线电压最大值与额
6、定值的比值，以标幺值或百分比表示。NB/T XXXXXXXXX23.7 空载测试 no-load testing风电机组与电网断开的情况下，电压升高发生装置在测试点产生电网电压升高的测试。3.8 负载测试 on-load testing风电机组并网运行的情况下，电压升高发生装置在测试点产生电网电压升高的测试。3.9 无功电流注入 reactive current injection电压升高期间，风电机组向电网注入感性无功电流。4 符号和单位本标准使用下列符号和单位：In 风电机组额定电流IT 无功电流注入有效值P 风电机组有功功率输出Pn 风电机组额定功率R 电阻UTP 测试点电压标幺值X 电
7、抗Zr 限流阻抗Zc 升压阻抗R 升压阻尼电阻5 高电压穿越5.1 基本要求图 1 为风电机组高电压穿越要求。并网点电压(pu)时间 ( s )- 10 1 2 3 91 . 0 01 . 1 01 . 2 01 . 3 00 . 1电压升高要求风电机组不脱网连续运行风电机组可以切出1 0 1 1图 1 风电机组高电压穿越要求NB/T XXXXXXXXX31） 风电机组具有在测试点电压升高至 130%额定电压时能够保证不脱网连续运行 100ms 的能力；2） 风电机组具有在测试点电压升高至 125%额定电压时能够保证不脱网连续运行 1000ms 的能力；3） 风电机组具有在测试点电压升高至 1
8、20%额定电压时能够保证不脱网连续运行 2000ms 的能力；4） 风电机组具有在测试点电压升高至 115%额定电压时能够保证不脱网连续运行 10s 的能力；5） 风电机组具有在测试点电压升高至 110%额定电压时能够保证不脱网连续运行的能力。5.2 电压升高类型及考核电压当电网发生故障引起测试点电压升高时，风电机组测试点各线电压(相电压) 在图 1 中电压轮廓线及以下的区域内时，风电机组必须保证不脱网连续运行；否则，允许风电机组切出。针对不同电压升高类型的考核电压如表 1 所示：表 1 风电机组高电压穿越考核电压电压升高类型 考核电压三相对称电压升高 风电机组测试点线电压两相不对称电压升高
9、风电机组测试点线电压5.3 有功恢复对电压升高期间没有切出电网的风电机组，其有功功率在电压恢复后应快速恢复至实际风况对应的输出功率。5.4 动态无功支撑能力当风电机组测试点电压处于标称电压的 110130区间内时，风电机组应能够自测试点电压升高出现的时刻起快速响应，通过无功电流注入支撑电压恢复。6 测试条件测试时应满足以下条件：(1) 测试点的短路容量至少应为风电机组额定容量的 3 倍；(2) 风电机组高电压穿越能力测试的测试点位于机组升压变压器的高压侧；(3) 电压升高造成的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。7 测试内容7.1 电压升高风电机组高电压穿越测试的电压升
10、高见表 2。当风电机组有功功率输出分别在以下范围内时，测试风电机组对电压升高时的响应特性：1) 大功率输出，P 0.9P n；2) 小功率输出，0.1P nP 0.3P n。NB/T XXXXXXXXX4表2中规定的电压升高为空载测试时测试点的电压升高情况。对表2中列出的各种电压升高，分别在三相电压升高和两相电压升高情况下测试。表 2 电压升高序号 电压升高幅值 (UTP , pu)电压升高持续时间( ms ) 电压升高波形1 1.10+0.02 1000052 1.150.02 1000053 1.200.02 200054 1.250.02 100055 1.300.02 1005为满足风
11、电机组高电压穿越特性模型仿真验证等工作的需要，现场测试时可由测试机构与风电机组制造商协商确定其它电压升高。7.2 测量内容在电压升高发生前 5s 至电网电压恢复正常后至少 10s 的时间范围内，分别在测试点及风电机组输出端采集以下数据：a) 测试点三相电压、电流；b) 电压升高过程中流经升压阻抗的电流；c) 风电机组输出端的三相电压、电流；d) 风速；e) 桨距角；f) 发电机转速。测试时可采集下列数据：a) 发电机定子及转子三相电压、电流；b) 变流器电网侧及电机侧三相电压、电流;c) 风电机组并网开关状态；d) 变流器直流母线电压。7.3 高低电压穿越高电压穿越测试可选择与低电压穿越测试同
12、时进行，测试内容可参照附录 A。8 测试要求8.1 电压升高发生装置利用阻容分压原理在测试点产生电压升高的电压升高发生装置见图2。对于通过35kV及以下电压等级变压器与电网相连的风电机组，电压升高发生装置串联接入风电机组升压变压器高压侧。NB/T XXXXXXXXX5外部电网电压升高发生装置ZcZr风 电 机 组升压变压器旁路开关升压开关测 试 点R图 2 电压升高发生装置示意图图2中Z r为限流阻抗，用于限制电压升高对电网及风电场内其他在运行风电机组的影响。在电压升高发生前后，限流阻抗可利用旁路开关短接。图2中Z c为升压阻抗，R为升压阻尼电阻，闭合升压开关，将升压阻抗和升压阻尼电阻组成的单
13、相支路的三相或两相连接在一起，在测试点产生要求的电压升高。利用电压升高发生装置进行空载测试时，产生的电压升高容许误差见图 3。时 间 （ m s ）电压（%） 2 %5 m s 5 m s1 0 0 %1 0 0 %0 2 %图 3 空载测试时电压升高容许误差升压开关应能精确控制所有三相或两相电路中升压阻抗和升压阻尼电阻的投入及切除时间，产生的电压升高时间误差应在图3所示容许误差范围内。限流阻抗的X/R均应大于10。8.2 电功率测量风电机组高电压穿越测试电功率测量设备包括电压传感器、电流传感器和数据采集系统等。电功率测量设备的精度要求见表 3。NB/T XXXXXXXXX6数据采集系统用于测
14、试数据的记录、计算及保存。数据采集系统每个通道采样率最小为5kHz，分辨率至少为12bit。表 3 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级电压电流数据采集系统 0.2级8.3 非电量测量风电机组高电压穿越测试时风速信号可由机舱风速计获取，风速计的精度应在0.5m/s 内。桨距角和发电机转速信号可从风电机组控制系统中读取。9 测试程序9.1 空载测试风电机组处于脱网状态时，按照以下步骤进行空载测试：a) 断开风电机组升压变压器与电压升高发生装置的连接开关；b) 断开旁路开关，投入限流阻抗；c) 闭合升压开关，投入升压阻抗，在测试点产生电压升高；d) 断开升压开关
15、，退出升压阻抗；e) 闭合旁路开关，退出限流阻抗，电网电压恢复正常。电压升高持续时间为升压开关闭合、断开之间的间隔时间，测试时按照表 2 设置电压升高幅值及持续时间。空载测试时电压升高应满足图 3 所示容许误差的要求。9.2 负载测试风电机组处于并网运行时，按照以下步骤进行负载测试：a) 断开旁路开关，投入限流阻抗；b) 闭合升压开关，投入升压阻抗，在测试点产生电压升高；c) 断开升压开关，退出升压阻抗；d) 闭合旁路开关，退出限流阻抗，电网电压恢复正常。负载测试时按照表 2 设置电压升高幅值及持续时间，负载测试的限流阻抗及升压阻抗阻值应与空载测试保持一致。负载测试的测量内容见 7.2 条。9
16、.3 结果判定风电机组高电压穿越测试时测试结果判定原则如下：a) 对 7.1 中规定的每种电压升高，风电机组应连续通过两次负载测试。b) 测试时风电机组高电压穿越能力的判定内容为风电机组的有功功率恢复和无功电流注入情况；风电机组高电压穿越测试的功率恢复和无功电流注入判定的考核点为测试点。c) 风电机组高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见附录 B，有功功率恢复时间为电压恢复时刻至风电机组输出实际风况对应的输出功率时刻。NB/T XXXXXXXXX7d) 风电机组高电压穿越测试的无功电流注入仅在测试报告中给出测试结果，无功电流测试结果汇总表见附录 C，无功电流注入时间的判定及计
17、算方法见附录 D。e) 风电机组连续通过 7.1 中规定的所有电压升高的负载测试时，判定风电机组具备标准要求的高电压穿越能力。f) 高电压穿越测试过程中，更换发电机、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如对测试结果产生影响，已完成的测试项目无效，风电机组需要重新检测。10 测试报告内容10.1 测试信息风电机组高电压穿越测试报告中应包括以下信息：a) 测试项目基本信息；b) 风电机组及机组升压变压器信息；c) 风电机组主要零部件信息；d) 测试场地和电网连接情况描述；e) 测试期间风电机组的检修、调整情况；f) 测试设备描述；g) 测量及分析软件描述；
18、h) 测试内容；i) 测试设备校准证书；j) 报告中参数、符号说明；k) 报告编写、审查、批准及签发日期等信息。以上内容可由图表方式给出，测试报告格式样本见附录 C。10.2 测试曲线按照附录 B 对测试数据进行分析处理。测试报告中空载测试应给出测试点电压值曲线，负载测试应给出以下曲线：测试点线电压有效值曲线；测试点和风电机组输出端线电压基波正序分量曲线；测试点和风电机组输出端有功电流和无功电流曲线；测试点和风电机组输出端有功功率和无功功率曲线；测试点线电压基波正序分量和风速时序曲线；测试点线电压基波正序分量和发电机转速时序曲线；测试点线电压基波正序分量和桨距角时序曲线。10.3 不确定度按照
19、JJF 1059标准分别对测试点和风电机组输出端的测试数据进行不确定度评估，得到综合标准不确定度。10.4 测试结果汇总测试报告中应给出测试结果汇总信息，测试结果汇总信息表见附录C。NB/T XXXXXXXXX8附 录 A（资料性附录）高低电压穿越测试内容风电机组进行高低电压穿越测试的电压变化见表 A.1。当风电机组有功功率输出分别在以下范围内时，测试风电机组对高低电压穿越的响应特性：1) 大功率输出，P 0.9P n；2) 小功率输出，0.1P nP 0.3P n。表 A.1 中规定的高低电压穿越为空载测试时测试点的电压跌落及升高情况。对表 A.1 中列出的各种电压跌落及升高，分别在三相电压
20、跌落及升高和两相电压跌落及升高情况下测试。表 A.1 电压跌落及升高序号 电压跌落幅值 (UTP , pu)电压跌落持续时间( ms )电压升高幅值(UTP , pu)电压升高持续时间( ms ) 电压跌落及升高波形1 0.200.05 62520 1.300.02 10052 0.500.05 121420 1.200.02 200053 0.750.05 170520 1.150.02 100005风电机组高低电压穿越测量内容与7.2相同。NB/T XXXXXXXXX9附 录 B（资料性附录）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
21、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相同） 。 （B.1）,cos 12cos2taatTuftd （B.2）,sin1inaatTft式中：f1 基波频率。其基波相电压有效值： （B.3）2,cos,in1auU利用下式计算基波正序分量的
22、电压及电流矢量分量：. （B.4）1,cos,cos,cs,cos,sin,si236abcbuu . （B.5）,sin,sin,si,sin,os,csu （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：.（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：.（B.10）211,sin,scoUu基波正序分量的有功电流及无功电流有效值：NB/T XXXXXXXXX10.（B.11）13PIU.（B.12）1QI基波正序
23、分量的功率因数：.（B.13）112cosPNB/T XXXXXXXXX11附 录 C（资料性附录）报告格式样本C.1 基本信息表 C.1 测试项目基本信息风电机组制造商名称风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C.2 风电机组及机组升压变压器表C.2 风电机组基本信息风电机组类型 （水平轴/垂直轴）风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 XXXXXXXXX12表C.3 风电机组主要零
24、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IGBT主控系统变桨控制系统叶片与高电压穿越能力相关的其他部件表C.4 风电机组升压变压器额定数据额定视在功率 （kVA）额定电压（高压侧） （V）额定电压（低压侧） （V）短路阻抗（%）负载损耗 （kW）C.3 测试结果汇总表C.5 有功功率恢复测试结果汇总表故障类型 故障前有功 功率(p.u.) 电压升高幅值(p.u.) 电压升高持 续时间(s)有功功率恢复时间(s)风电机组是否脱网有功功率是否满足标准要求 NB/T XXXXXXXXX13表C.6 无功电流注入测试结果汇总表故障类型 故障前有功 功率(p.
25、u.) 电压升高幅值(p.u.) 电压升高持 续时间(s)无功电流响应时间(ms)无功电流持续时间(ms)无功电流稳态均值(p.u.) NB/T XXXXXXXXX14附 录 D（资料性附录）无功电流注入的判定及计算方法电压升高期间风电机组无功电流注入时间的判定及计算方法见图 D.1：tt0tr 1tr 20U ( p . u . )1 . 01 . 1Us w e0tIQIq ( t )I q符号：IQ 无功电流注入参考值的 90%；Iq（t） t 时刻风电机组无功电流；Iq 电压升高期间风电机组无功电流有效值；t0 电压升高至 1.1 p.u.开始时刻；tr1 电压升高期间风电机组无功电流注入持续大于 IQ 的起始时刻；tr2 电压升高期间风电机组无功电流注入持续大于 IQ 的结束时刻；Uswe 测试点电压升高标幺值。图 D.1 无功电流注入判定方法示意图电压升高期间风电机组无功电流注入时间的计算公式如下：无功电流注入响应时间：NB/T XXXXXXXXX15.（D.1 ）10restt无功电流注入持续时间：.（D.2 ）21lastrt无功电流注入平均值：. (D.3)21rtqqrIdtNB/T XXXXXXXXX16_
