[发明专利]一种并网光伏逆变器的低电压穿越检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏发电领域的检测装置，具体讲涉及一种并网光伏逆变器的低电压穿越检测装置。

背景技术

随着光伏发电在电力能源中所占比例越来越大，光伏发电系统对电网的影响已经不能忽略。尤其在我国西部甘肃、青海一带，光伏发电系统采用大规模集中接入的方式并入电网。当电网发生故障造成并网点电压跌落时，一旦光伏发电站大范围的脱网，可能造成电网电压与频率的崩溃，严重影响电网的安全稳定运行，因此大型光伏电站必须具有低电压穿越能力。

2012年，我国颁布的国家标准GB/T19964-2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》中有明确规定：当光伏发电站并网点电压跌至图1的曲线1以下时，光伏发电站可以从电网切出；光伏发电站并网点电压在曲线1以上时，光伏发电站应保证不脱网连续运行。

与风力发电装置不同的是，光伏系统低电压穿越的功能完全由光伏逆变器实现。因此需要相关的检测设备对逆变器低电压穿越的能力进行检测。检测装置一般采用无源电抗器接地短路或相间短路来模拟电网故障，如图2低电压穿越检测装置示意图所示。

图中电抗器X₁、X₂均为空心电抗器，电抗器X₁为限流电抗器，是用来限制装置短路时对上级电网的影响；X₁往往会并联有旁路开关。X₂为短路电抗器。检测光伏逆变器时，首先断开S₁，投入限流电抗器；然后闭合S₂，投入短路电抗器，模拟电网故障时的电压跌落。电压跌落的百分比满足下列公式：式中Z₁、Z₂分别为电抗器X₁、X₂的阻抗值，Z_k为电网的等效阻抗。

传统的风电变流器或者光伏逆变器低电压穿越检测装置，均采用多个不同感值的电抗器通过串并联组合方式形成不同参数X₁、X₂，从而模拟不同深度的电压跌落，检测装置存在以下缺点：

（1）按照国内外相关光伏与风电并网标准的规定，低电压穿越检测装置跌落点应至少为5个点，跌落点应尽可能多且分布均匀。但由于检测装置无法配置很多电抗器，或者受到电抗器抽头数量限制，检测装置无法实现多跌落幅值。

（2）当需要切换电压跌落幅值时，必须切换电抗器连接方式或者切换电抗器不同抽头，一般采用手动和自动两种方式：

采用手动的方式改变主回路的电抗器参数，步骤繁琐，耗时长，具有一定安全隐患，不利于快速实现多种幅值和形态的电压跌落，但相对成本较低，占地面积小。

采用自动的方式改变主回路电抗器参数，一般采用晶闸管或者断路器投切的方式来实现电抗器抽头的切换，装置成本很高，占地面积大。

（3）无论是手动修改、断路器切换或晶闸管投切的方式，改变跌落幅值时均需要被测光伏逆变器停止运行后才可进行操作，增加了额外的检测时间，不利于整体检测效率的提高。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种并网光伏逆变器的低电压穿越检测装置，该装置的核心为使用输电变压器抽头切换用使用的变压器分压调节开关（包括有载分压调节开关和无载调压开关）。巧妙使用该开关，不仅能够减少电抗器的数量；跌落幅值切换时被测逆变器无需停机，减少了检测时间，提高了效率。与此同时，变压器分压调节开关（包括有载分压调节开关和无载分压调节开关）的成本比高压断路器和晶闸管投切开关的成本低很多，占地面积也小，在一定程度上减少了整个装置的整体成本和占地面积，推动了光伏产业的健康发展。

实现上述目的所采用的解决方案为：

一种并网光伏逆变器的低电压穿越检测装置，其改进之处在于：所述装置包括分压调节模块、断路器C1、断路器C2、断路器C4和短路投切开关；

变压器两端分别同电网连接和通过所述断路器C1同所述分压调节模块连接；所述变压器的中性点、所述短路投切开关、所述断路器C4和所述分压调节模块依次连接；所述分压调节模块通过所述断路器C2与光伏逆变器相连。

进一步的，所述分压调节模块包括依次串联的变压器分压调节开关WL2、N个电抗器L（N≥3）和变压器分压调节开关WL3；所述电抗器为多抽头的电抗器，所述变压器分压调节开关WL2和WL3分别控制相连的所述电抗器L；