风电场有功功率和无功电压调节能力测试报告.docx
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风电场有功功率和无功电压调节能力测试报告
风电场有功功率和无功电压调节能力测试报告
附录B测试设备校准报告13
1测试项目简介
风电场位于省市区A镇和B镇境内，海拔高度为1350m～1670m。
风电场总装机容量62MW，安装31台明阳智慧能源集团GS生产的M型号为Y2.0-121（ABB变流器）双馈型风电机组，单机额定功率2.0MW。
由额定容量为105MVA的主变升压并入110kV电网。
风电场配置一套动态无功补偿装置（SVG），系思源电气股份有限GSGS生产，额定补偿容量范围为感性32Mvar至容性32Mvar，电压等级35kV。
风电场一次系统接线图如图
1-1所示。
2测试说明
2.1测试点与测试信号
风电场有功功率和无功/电压调节能力测试地点如图1-1所示，测试信号如表2-1所示，采集的信号为风电场220kV并网点（开关151）三相电压、三相电流。
表2-1测试点与测试信号
测试地点
测试信号
测试仪器
风电场继电保护小室
测试点1：
风电场并网点（开关151）电压
DEWE-5000
测试点1：
风电场并网点（开关151）电流
2.2测试设备及软件
表2-2和表2-3分别列出了测试涉及到的风电场测量设备和测试设备，表2-4
列出了数据采集与分析软件。
测试点1三相电压三相电流
图1-1风电场一次系统接线图
第2页，共13页
表2-2风电场测量设备
设备名称
制造商
型号
序列号
精度
110kV母线电压互感器
河北康威能电力设备有限GS
TYD110/√3_0.02H
11809664
11809665
11809666
0.2级
110kV出线侧电流互感器
ft东鲁能泰ft电力设备有限GS
LR（D）-40.5
8211
0.2级
表2-3测试设备
设备名称
制造商
型号
序列号
精度
数据采集装置
DEWETRON
DEWE-5000
07160564-CHN
0.2级
电流传感器
DEWETRON
PNA-CLAMP-5
123099LJS
0.5级
123100LJS
123103LJS
表2-4数据采集与分析软件
软件名称
制造商
版本号
用途
DeweSoft
DEWETRON
7.1
数据采集
PQ_Acqusition
CEPRI
1.0
数据采集
Famos
IMC
7.1
数据分析
2.3测试内容
[1]风电场有功功率变化率
[2]风电场有功功率控制能力
[3]风电场无功功率输出能力
[4]风电场电压控制能力
2.4测试依据标准
[1]GB/T19963-2011风电场接入电力系统技术规定
[2]Q/GDW630-2011风电场功率调节能力和电能质量测试规程
3测试内容
3.1风电场有功功率变化
在风电场正常运行、风电场并网和风电场正常停机三种不同工况下，分别测量风电场的有功功率变化。
风电场正常运行工况下采集到的10min数据集个数如表3-1所示，数据采样频率为10kHz，数据时间为2019年12月18日至2019年12月25日。
风电场并网和风电场正常停机工况数据采样频率为10kHz，数
据时间为2019年12月25日；风电场正常停机时有功功率变化曲线如图3-1所示，风电场并网时有功功率变化曲线如图3-2所示。
表3-2为风电场在三种不同工况下的最大有功功率变化测试结果。
表3-110min数据集功率区间分布
有功功率区间（额定功率的百分比，%）
10min数据个数
有功功率区间（额定功率的百分比，%）
10min数据集个数
0~10
6
50~60
6
10~20
6
60~70
5
20~30
7
70~80
6
30~40
6
80~90
—
40~50
7
90~100
—
P
MW
50
40
30
20
10
0
0:
000:
100:
200:
300:
40
0日
图3-1风电场正常停机时有功功率变化曲线
时:
分
P
MW
50
40
30
20
10
0
0:
000:
100:
200:
300:
40
0日
时:
分
图3-2风电场并网时有功功率变化曲线
表3-2最大有功功率变化
工况
10min最大有功功率变化（MW）
1min最大有功功率变化（MW）
正常运行
5.65
4.07
并网
15.52
6.87
正常停机
16.57
4.73
注：
因测试期间风电场地区风速变化，并网1min最大有功功率变化实测值超出标准范围，标准规定允许出现因风速降低或风速超出切出风速而引起的风电场有功功率变化超出有功功率变化最大限值的情况。
3.2风电场有功功率设定值控制
在风电场连续运行工况下测量风电场有功功率控制能力。
采用手动给定风电场有功功率指令的方式（通过风电场AGC系统下令），调整风电场有功功率输出。
测试时间为2019年12月25日，数据采样频率为10kHz。
图3-3为风电场有功功率设定值控制测试期间有功功率变化曲线与设定值曲线变化图，表3-3为测试期间风电场有功功率设定值控制响应指标。
有功功率设定值有功功率实测值
MW
50
40
30
20
10
0:
000:
040:
080:
120:
160:
200:
240:
28
0日
时:
分
图3-3风电场并网点有功功率测量值与设定值
表3-3风电场并网点有功功率设定值控制响应指标
有功功率控制设定值
[（P/Pn）×100%]
有功功率设定值控制响应时间（s）
超调量
（%）
平均绝对偏差
（%）
80%→60%
29.31
—
1.20
60%→40%
30.33
0.00
1.44
40%→20%
32.30
0.00
1.47
20%→40%
41.14
0.16
1.42
40%→60%
37.70
0.53
0.46
60%→80%
28.79
0.00
0.81
注：
风电场额定有功功率Pn=62MW。
3.3风电场电压调节能力
在风电场连续运行情况下测量风电场电压调节能力，采用给定电压指令的方式调节风电场并网点电压，测试过程中风电机组和风电场动态无功补偿装置
（SVG）均参与电压调节。
测试时间为2020年1月5日，采样频率为10kHz。
图3-4为风电场并网点三相电压测量值与电压设定值变化曲线，图3-5为风电场并网点实测有功功率和无功功率变化曲线，表3-4为风电场电压调节能力控制响
应指标。
其中电压稳态控制响应时间计算以Uab线电压为准，电压死区范围为
Uca
Ubc
Uab
电压设定值
±550V；无功稳态控制响应时间以电压变化为起点，达到无功电流90%目标值为终点。
kV
120
119
118
117
116
115
114
0:
000:
050:
100:
150:
200:
25
0日
图3-4风电场并网点三相电压测量值与电压设定值
时:
分
PQ
MWMvar
3420
33
10
32
0
31
-10
30
-20
29
28
0:
000:
050:
100:
150:
200:
25
0日
-30
图3-5风电场并网点有功功率和无功功率测量值
时:
分
表3-4电压控制响应指标
电压设定值
（kV）
电压稳态控制响应时间
（s）
无功稳态控制响应时间
（s）
稳态电压偏差
（%）
117.0→115.0
19.83
14.58
0.15
115.0→117.0
6.84
15.55
0.15
117.0→119.0
19.77
14.70
0.06
119.0→117.0
20.95
0.88
0.07
注：
表中电压/无功控制响应指标结果以线电压Uab为准计算得出。
3.4风电场无功功率调节能力
在风电场连续正常运行情况下测量风电场无功调节能力，测试时间为2020年1月3日和2020年1月5日，数据采样频率为10kHz。
表3-5为风电场正常运行情况下的无功功率调节范围。
表3-5风电场有功与无功出力极限关系表
有功功率区间
（MW）
并网点电压
（kV）
无功出力
（Mvar）
无功出力范围
（Mvar）
P<0.2Pn
（12.40MW）
114.85
-31.00
-31.00~+17.70
119.44
+17.70
0.2Pn（24.80MW）
114.94
-30.28
-30.28~+10.38
118.88
+10.38
0.4Pn（37.20MW）
115.14
-37.13
-37.13~+8.85
118.89
+8.85
0.6Pn（49.60MW）
114.99
-25.09
-25.09~+14.59
118.79
+14.59
注：
1.风电场额定有功功率Pn=62MW；
2.表中“-”表示感性无功功率，“+”表示容性无功功率；
3.在各有功功率区间，风电场110kV并网点电压达到调度给定值上、下限。
4不确定度评定
风电场功率和电压调节能力测试点如图2-1所示。
功率和电压调节能力测试的主要设备和数据采集分析软件在2.2节中已经说明，测试结果的不确定度分量主要由电流互感器、电压互感器、测量导线、隔离放大器、A/D转换和软件组成。
表4-1和表4-2分别为测试系统硬件和软件不确定度分量的组成部分。
表4-1测试系统硬件不确定度评定
不确定
度分量
不确定度来源
不确定
度分类
灵敏
系数
分布
不确定
度种类
不确定度评估（相
对于测量范围）
电流互感器
幅值
B
1
矩形分布
幅值
0.50%
相移
B
1
矩形分布
相位
0.5°
温度
B
1
矩形分布
幅值
0.10%
相对湿度
B
1
矩形分布
幅值
0.10%
安装
B
1
矩形分布
幅值
0.50%
测量导线
EMC
B
1
矩形分布
幅值
0.10%
导线阻抗
B
1
矩形分布
幅值
0.00%
EMC
B
1
矩形分布
频率
0.00%
放大器
幅值
B
1
矩形分布
幅值
0.05%
频率衰减
B
1
矩形分布
频率
>20kHz
相移
B
1
矩形分布
相位
0°
温度
B
1
矩形分布
幅值
0.01%
幅值
B
1
矩形分布
幅值
0.10%
A/D转换
分辨率（24位）
B
1
矩形分布
幅值
0.00%
相移
B
1
矩形分布
相位
0°
频率
B
1
矩形分布
频率
0.0025%
幅值
B
1
矩形分布
幅值
0.05%
零点漂移
B
1
矩形分布
幅值
0.0005%
温度
B
1
矩形分布
幅值
0.003%
表4-2测试系统软件不确定度评定
不确定
度分量
不确定
度来源
不确定
度分类
灵敏
系数
分布
不确定度种类
不确定度评估
（相对于范围）
功率
采样频率
B
1
矩形分布
幅值
0.10%
计算
B
1
矩形分布
功率
0.00%
相移
B
1
矩形分布
功率
0.01%
畸变功率
B
1
矩形分布
功率
0.01%
表4-3给出了功率测量的不确定度评估值，置信区间为95%。
表4-3功率测量结果的不确定度评定
不确定度分量
扩展不确定度（%）
功率
1.37
5总结
本次测试依据国家标准GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》、国家电网GS企业标准Q/GDW630-2011《风电场功率调节能力和电能质量测试规程》，对位于省市区A镇和B镇境内（）风电场110kV并网点的有功功率变化、有功功率设定值控制、电压调节能力和无功调节能力进行了测试，测试结果在3.1节至3.4节中给出。
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