一種交流電源三相不平衡跌落模擬裝置及模擬方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種交流電源三相不平衡跌落模擬裝置，包括電壓源型四象限高壓變流器，電壓源型四象限高壓變流器的三相輸出端分別連接三相獨立繞組變壓器輸入側(cè)的對應(yīng)接線端，三相獨立繞組變壓器為輸出單相變壓器且輸出側(cè)為Y型輸出，輸出側(cè)中性點不接地。本發(fā)明通過控制電壓源型四象限高壓變流器，根據(jù)所需三相不平衡跌落要求分別向電壓源型四象限高壓變流器的三相功率單元發(fā)送控制信號，在三相獨立繞組變壓器產(chǎn)生符合設(shè)定要求的電壓跌落值，能夠?qū)崿F(xiàn)10kV及以上電壓等級的電網(wǎng)故障模擬，避免在模擬三相不平衡跌落時發(fā)生變壓器電壓耦合現(xiàn)象，提高輸出電壓的準確度。
【專利說明】一種交流電源三相不平衡跌落模擬裝置及模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電源模擬裝置及模擬方法，尤其涉及一種交流電源三相不平衡跌落模擬裝置及模擬方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國光伏電站和風(fēng)電場等新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)，為保障新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，國家出臺了接入電力系統(tǒng)的新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越能力技術(shù)標準。標準中規(guī)定，當電力系統(tǒng)發(fā)生不同類型故障時，如三相短路故障、兩相短路故障、單相接地短路故障等，新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)具有低電壓穿越能力。針對該項性能測試，需要能夠模擬電壓跌落的交流電源，而如何實現(xiàn)不平衡跌落是本項測試的難點。
[0003]使用變頻器模擬電網(wǎng)跌落，是目前較為普遍的一種測試方法。傳統(tǒng)的實現(xiàn)三相不平衡跌落方法有以下兩種:
(I)變頻器直接實現(xiàn)的不平衡電壓跌落。
[0004]由于輸出電壓等級的限制，此方法只能適用于低壓電網(wǎng)或者實驗室型式試驗。
[0005](2)采用變壓器輸出側(cè)連接三相升壓變壓器Tl的方法，其工作原理如圖1所示。
[0006]此方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)IOkV及以上電壓等級的電網(wǎng)故障模擬，但是在實現(xiàn)不平衡跌落時，由于存在電壓耦合的現(xiàn)象，將會導(dǎo)致變壓器的輸出電壓波形發(fā)生畸變，具有跌落點不可控的缺點，不能準確實現(xiàn)不平衡跌落，如當單相跌落時，輸出波形如圖2所示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種交流電源三相不平衡跌落模擬裝置及模擬方法，能夠?qū)崿F(xiàn)IOkV及以上電壓等級的電網(wǎng)故障模擬，避免在模擬三相不平衡跌落時發(fā)生變壓器電壓耦合現(xiàn)象，提高輸出電壓的準確度。
[0008]本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種交流電源三相不平衡跌落模擬裝置，包括電壓源型四象限高壓變流器，電壓源型四象限高壓變流器的三相輸出端分別連接三相獨立繞組變壓器輸入側(cè)的對應(yīng)接線端，三相獨立繞組變壓器為輸出單相變壓器且輸出側(cè)為Y型輸出，輸出側(cè)中性點不接地。
[0009]所述的三相獨立繞組變壓器輸出側(cè)連接電壓互感器和與電壓互感器配合使用的電壓測量顯示儀器。
[0010]所述的三相獨立繞組變壓器輸出側(cè)連接有3個電壓互感器，采用Y型接法測量三相獨立繞組變壓器輸出的三相電壓；3個電壓互感器的中心點與三相獨立繞組變壓器的輸出中性點連接，電壓互感器的中心點不接地。
[0011]所述的電壓測量顯示儀器采用示波器或功率分析儀。
[0012]所述的電壓源型四象限高壓變流器三相電源之間的角度差為120°。
[0013]一種交流電源三相不平衡跌落模擬方法，包括以下步驟:
A:使用電壓源型四象限高壓變流器作為供電電源，且通過控制每相電源的電壓相角，使電壓源型四象限高壓變流器三相電源之間的角度差為120° ；
B:將電壓源型四象限高壓變流器的三相輸出端分別連接到三相獨立繞組變壓器輸入側(cè)的對應(yīng)接線端，三相獨立繞組變壓器為輸出單相變壓器且輸出側(cè)為Y型輸出，輸出側(cè)中性點不接地；
C:根據(jù)所需三相不平衡跌落要求，分別控制電壓源型四象限高壓變流器UC的三相功率單元向三相獨立繞組變壓器T2輸出低壓，通過三相獨立繞組變壓器T2升壓后產(chǎn)生符合設(shè)定要求的電壓跌落值，實現(xiàn)交流電源三相不平衡跌落模擬。
[0014]還包括跌落深度檢測步驟D，在三相獨立繞組變壓器輸出側(cè)連接電壓互感器和與電壓互感器配合使用的電壓測量顯示儀器，利用電壓測量顯示儀器檢測交流電源三相不平衡跌落模擬產(chǎn)生的跌落深度。
[0015]所述的三相獨立繞組變壓器輸出側(cè)連接有3個電壓互感器，采用Y型接法測量三相獨立繞組變壓器輸出的三相電壓；3個電壓互感器的中心點與三相獨立繞組變壓器的輸出中性點連接，電壓互感器的中心點不接地。
[0016]所述的電壓測量顯示儀器采用示波器或功率分析儀。
[0017]本發(fā)明通過控制電壓源型四象限高壓變流器，根據(jù)所需三相不平衡跌落要求分別向電壓源型四象限高壓變流器的三相功率單元發(fā)送控制信號，在三相獨立繞組變壓器產(chǎn)生符合設(shè)定要求的電壓跌落值，能夠?qū)崿F(xiàn)IOkV及以上電壓等級的電網(wǎng)故障模擬，避免在模擬三相不平衡跌落時發(fā)生變壓器電壓耦合現(xiàn)象，提高輸出電壓的準確度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有三相不平衡跌落模擬裝置的原理示意圖；
圖2為現(xiàn)有三相不平衡跌落模擬裝置輸出電壓的波形圖；
圖3為本發(fā)明所述三相不平衡跌落模擬裝置的原理示意圖；
圖4為本發(fā)明所述三相不平衡跌落模擬裝置輸出電壓的波形圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖3所述，本發(fā)明所述的交流電源三相不平衡跌落模擬裝置包括電壓源型四象限高壓變流器UC，電壓源型四象限高壓變流器UC三相電源之間的角度差為120° ;電壓源型四象限高壓變流器UC的三相輸出端分別連接三相獨立繞組變壓器T2輸入側(cè)的對應(yīng)接線端，通過三相獨立繞組變壓器T2高壓輸出。該三相獨立繞組變壓器T2為輸入側(cè)是三相獨立繞組且輸出側(cè)為Y型輸出的變壓器，同時輸出側(cè)中性點NI不接地。輸出側(cè)采用Y型接法是為了滿足測試對象三相三線或三相四線制接線要求。三相獨立繞組變壓器T2輸出側(cè)連接有電壓互感器PT和與電壓互感器PT配合使用的電壓測量顯示儀器，電壓測量顯示儀器可采用示波器或功率分析儀。本實施例中，三相獨立繞組變壓器T2輸出側(cè)連接有3個電壓互感器PT，采用Y型接法測量三相獨立繞組變壓器T2輸出的三相電壓；3個電壓互感器PT的中心點N與三相獨立繞組變壓器T2的輸出中性點NI連接，電壓互感器PT的中心點N不接地。
[0020]本發(fā)明所述的交流電源三相不平衡跌落模擬方法，包括以下步驟:
A:使用電壓源型四象限高壓變流器UC作為供電電源，且通過控制每相電源的電壓相角，使電壓源型四象限高壓變流器UC三相電源之間的角度差為120° ；
B:將電壓源型四象限高壓變流器UC的三相輸出端分別連接到三相獨立繞組變壓器T2輸入側(cè)的對應(yīng)接線端，通過三相獨立繞組變壓器T2高壓輸出；三相獨立繞組變壓器T2輸入側(cè)為三相獨立繞組且輸出側(cè)為Y型輸出，同時輸出側(cè)中性點NI不接地；
C:根據(jù)所需三相不平衡跌落要求，分別控制電壓源型四象限高壓變流器UC的三相功率單元向三相獨立繞組變壓器T2輸出低壓，通過三相獨立繞組變壓器T2升壓后產(chǎn)生符合設(shè)定要求的電壓跌落值，實現(xiàn)交流電源三相不平衡跌落模擬；
D:在三相獨立繞組變壓器T2輸出側(cè)連接電壓互感器PT及與電壓互感器PT配合使用的電壓測量顯示儀器，電壓測量顯示儀器可采用示波器或功率分析儀；利用電壓測量顯示儀器檢測交流電源三相不平衡跌落模擬產(chǎn)生的跌落深度。三相獨立繞組變壓器T2輸出側(cè)連接有3個電壓互感器PT，采用Y型接法測量三相獨立繞組變壓器T2輸出的三相電壓；3個電壓互感器PT的中心點N與三相獨立繞組變壓器T2的輸出中性點NI連接，電壓互感器PT的中心點N不接地。
[0021]本發(fā)明在使用時，電壓源型四象限高壓變流器UC的三相電源為獨立電源，通過控制每相電源的電壓相角，使電壓源型四象限高壓變流器UC三相電源之間的角度差為120°。在無電壓跌落時，還可作為正常電源負載使用。
[0022]當需要模擬交流電源三相不平衡跌落時，可通過電壓源型四象限高壓變流器UC的控制模塊，根據(jù)所需三相不平衡跌落要求分別向電壓源型四象限高壓變流器UC的三相功率單元發(fā)送控制信號，可達到三相輸出互不干擾的目的。
[0023]由于本發(fā)明采用三相獨立繞組變壓器T2，線圈之間不存在電磁干擾，在模擬交流電源三相不平衡跌落時，電壓源型四象限高壓變流器UC根據(jù)跌落模擬所要求的不同的幅值，通過在三相獨立繞組變壓器T2輸入側(cè)輸入三相電源，即可在三相獨立繞組變壓器T2的輸出側(cè)產(chǎn)生符合設(shè)定要求的電壓跌落值，三相獨立繞組變壓器T2的輸出側(cè)輸出的電壓波形如圖4所述，具有跌落點可控、跌落精度高、控制方法易于實現(xiàn)的優(yōu)點。
[0024]上述電壓互感器PT的接線測量方法，保證電壓測量顯示儀器能夠通過電壓互感器PT得到高精度的跌落深度測量值，避免測量值與真實值不符的現(xiàn)象發(fā)生。
【權(quán)利要求】
1.一種交流電源三相不平衡跌落模擬裝置，其特征在于:包括電壓源型四象限高壓變流器，電壓源型四象限高壓變流器的三相輸出端分別連接三相獨立繞組變壓器輸入側(cè)的對應(yīng)接線端，三相獨立繞組變壓器為輸出單相變壓器且輸出側(cè)為Y型輸出，輸出側(cè)中性點不接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電源三相不平衡跌落模擬裝置，其特征在于:所述的三相獨立繞組變壓器輸出側(cè)連接電壓互感器和與電壓互感器配合使用的電壓測量顯示儀器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流電源三相不平衡跌落模擬裝置，其特征在于:所述的三相獨立繞組變壓器輸出側(cè)連接有3個電壓互感器，采用Y型接法測量三相獨立繞組變壓器輸出的三相電壓；3個電壓互感器的中心點與三相獨立繞組變壓器的輸出中性點連接，電壓互感器的中心點不接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流電源三相不平衡跌落模擬裝置，其特征在于:所述的電壓測量顯示儀器采用示波器或功率分析儀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交流電源三相不平衡跌落模擬裝置，其特征在于:所述的電壓源型四象限高壓變流器三相電源之間的角度差為120°。
6.一種交流電源三相不平衡跌落模擬方法，其特征在于，包括以下步驟: A:使用電壓源型四象限高壓變流器作為供電電源，且通過控制每相電源的電壓相角，使電壓源型四象限高壓變流器三相電源之間的角度差為120° ； B:將電壓源型四象限高壓變流器的三相輸出端分別連接到三相獨立繞組變壓器輸入側(cè)的對應(yīng)接線端，三相獨立繞組變壓器為輸出單相變壓器且輸出側(cè)為Y型輸出，輸出側(cè)中性點不接地； C:根據(jù)所需三相不平衡跌落要求，分別控制電壓源型四象限高壓變流器UC的三相功率單元向三相獨立繞組變壓器T2輸出低壓，通過三相獨立繞組變壓器T2升壓后產(chǎn)生符合設(shè)定要求的電壓跌落值，實現(xiàn)交流電源三相不平衡跌落模擬。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的交流電源三相不平衡跌落模擬方法，其特征在于:還包括跌落深度檢測步驟D，在三相獨立繞組變壓器輸出側(cè)連接電壓互感器和與電壓互感器配合使用的電壓測量顯示儀器，利用電壓測量顯示儀器檢測交流電源三相不平衡跌落模擬產(chǎn)生的跌落深度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的交流電源三相不平衡跌落模擬方法，其特征在于:所述的三相獨立繞組變壓器輸出側(cè)連接有3個電壓互感器，采用Y型接法測量三相獨立繞組變壓器輸出的三相電壓；3個電壓互感器的中心點與三相獨立繞組變壓器的輸出中性點連接，電壓互感器的中心點不接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的交流電源三相不平衡跌落模擬方法，其特征在于:所述的電壓測量顯示儀器采用示波器或功率分析儀。
【文檔編號】G01R31/02GK103630763SQ201310547228
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】李朝暉, 張振安, 林小進, 楊海晶, 張景超, 孔圣立, 吳春紅, 馬偉東, 吳蓓蓓, 張軍軍 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院, 中國電力科學(xué)研究院