NB／T 10316-2019  风电场动态无功补偿装置并网性能测试规范

NB/T10316—2019 d 故障穿越能力评估。基于动态无功补偿装置故障穿越能力现场测试结果，通过功率模块测试、 整机模型仿真来验证同系列动态无功补偿装置的故障穿越能力。 风电场动态无功补偿装置的型式试验可采用测试项目序列a)、b)、c）或a)、b)、d)，风电场动态 无功补偿装置的性能验证可采用测试项目b），必要时可采用型式试验进行验证。

5.1控制策略仿真验证平台

控制策略仿真验证平台包括动态无功补偿装置主电路仿真模块、风电场及电网仿真模块、光 转换接口、电平转换接口等。仿真验证平台提供动态无功补偿装置控制器在环测试模拟环境，验证 动态无功补偿装置控制策略。动态无功补偿装置控制策略仿真验证平台结构及仿真测试接口如图 所示。

数据标准图1动态无功补偿装置控制策略仿真验证平台结构及仿真测试接口示意图

仿真验证平台主要部分的具体功能如下： a）主电路仿真模块：模拟动态无功补偿装置主电路的电气特性，主要包含IGBT（绝缘栅双极型 晶体管）模块、晶闸管等功率器件的仿真，可模拟主电路故障，验证主电路对控制器指令的 响应。 b）风电场及电网仿真模块：风电场模块中包含风电机组、集电线路模型，可模拟风电场出力的变 化；电网仿真模块中包含风电场主变压器模型及外部电网模型，可进行电网运行方式的调整， 模拟各种类型故障。 光纤转换接口：将动态无功补偿装置控制器发出的脉冲转换为仿真平台便于接收、处理的信号 形式；将装置的主电路信号发送给控制器。 ） 电平转换接口：将策略验证需要的动态无功补偿装置控制点/连接点的电压、电流及并网开关状 态等返送至装置控制器：将装置控制器发出的并网开关跳合闸命令等发送给仿真验证平台。

5.1.2控制策略仿真验证平台要求

NB/T 10316 2019

控制策略仿真验证平台的技术参数要求为： a）主电路仿真模块采用定步长仿真模型，仿真步长不大于5μs。 b）风电场及电网仿真模块采用定步长仿真模型，仿真步长不大于10ms。 光纤转换接口、电平转换接口应满足控制器与仿真验证平台之间信号传输的要求。模拟量输出 信号偏差小于0.5%；开关量输入、输出信号时间误差小于1ms；脉冲时间误差小于1μs；装置 主电路电气信号偏差小于0.5%。

控制策略仿真验证至少包括以下五个部分： a) 电压控制策略验证。 b) 无功功率控制策略验证。 c) 电压无功综合控制策略验证。 d) 故障穿越控制策略验证。 e）异常闭锁策略验证。

控制策略仿真验证至少包括以下五个部分： a) 电压控制策略验证。 b) 无功功率控制策略验证。 c) 电压无功综合控制策略验证。 d) 故障穿越控制策略验证。 e） 异常闭锁策略验证。

5.3.1电压控制策略验证

电压控制策略的验证方法如下： a） 动态无功补偿装置采用恒电压控制策略，以风电场并网点电压为控制目标。设置目标电压值， 模拟风电场有功出力波动导致并网点电压波动，记录无功补偿装置无功功率输出值及风电场并 网点电压值。测试过程中风电机组无功出力应保持恒定。 b） 动态无功补偿装置采用恒电压控制策略，以风电场并网点电压为控制目标。设置不同目标电压 值，记录不同目标电压值下风电场并网点电压控制死区及装置无功功率输出值。测试过程中风 电机组无功出力应保持恒定。 C 动态无功补偿装置采用恒电压控制策略，以风电场并网点电压为控制目标。调整外部电网参数， 使风电场并网点电压偏离稳态电压限值区间，记录不同并网点电压下无功补偿装置对应的无功 功率输出值，计算装置电压调差比例系数，计算电压无功调节动态响应时间（计算方法参照附 录B）。测试过程中风电机组无功出力应保持恒定 d) 动态无功补偿装置采用电压区间控制策略，以风电场并网点电压为控制目标。控制区间为稳态 电压限值区间，模拟风电场有功出力波动导致风电场并网点电压波动，记录装置无功功率输出 值及风电场并网点电压值。测试过程中风电机组无功出力应保持恒定。 e） 以a）～d）风电场并网点短路容量为基准短路容量，调整风电场并网点短路容量为基准容量的 0.5倍及1.5倍，重复a）～d）的试验

5.3.2无功功率控制策略验证

无功功率控制策略的验证方法如下： a 动态无功补偿装置采用恒无功功率控制策略，设置风电场并网点无功功率目标值。模拟风电场 有功功率波动，记录装置无功功率控制死区及风电场并网点有功和无功功率值。测试过程中风 电机组无功出力应保持恒定。 b）动态无功补偿装置采用恒无功功率控制策略，以风电场并网点无功功率为控制目标。根据预先

功率控制死区及风电场并网点电压。测试过程中风电机组无功出力应保持恒定。 动态无功补偿装置采用恒无功功率控制策略，以装置连接点无功功率为控制目标。根据预先设 定的步长逐步增加（或降低）目标无功功率，直至其无功功率达到最大值1)，记录装置无功功 率控制死区及连接点电压，

5.3.3电压无功综合控制策略验证

电压无功综合控制策略的验证方法如下： a）动态无功补偿装置采用恒功率因数控制策略，以风电场并网点功率因数为控制目标。设置不同 目标功率因数值，模拟风电场有功出力波动，记录不同功率因数目标值时风电场并网点功率因 数、并网点有功功率、并网点无功功率及无功补偿装置无功功率输出值。测试过程中风电机组 无功出力应保持但定。 动态无功补偿装置采用电压无功综合控制策略，设置装置的控制目标为风电场并网点电压在稳 态电压限值区间时，风电场与电网无功功率交换最小。模拟风电场有功出力波动，记录风电场 并网点无功功率、无功补偿装置无功功率输出值。测试过程中风电机组无功出力应保持恒定。

5.3.4故障穿越控制策略验证

动态无功补偿装置采用恒无功功率控制策略，以装置的连接点无功功率为控制目标，故障前动 态无功补偿装置分别运行在感性小功率输出（20%额定功率）、感性大功率输出（100%额定功 率）及容性小功率输出（20%额定功率）、容性大功率输出（100%额定功率）四种功率输出条 件下，通过对故障模拟装置的控制使连接点电压产生三相对称电压升高和两相电压升高，升高 幅值分别为1.20土0.03、1.25土0.03、1.30土0.03（标么值），绘制连接点电压与无功补偿装置无 功电流的关系曲线，并记录暂态无功电流调节比例系数、暂态无功电流响应时间等。电压升高 规格见表2。

对于静止无功发生器，其无功功率达到最大值对应其输出无功电流达到额定值；对于静止无功补偿器，其无 率达到最大值对应其阻抗达到极限值

表3电压跌落与升高规格

d）动态无功补偿装置分别采用但电压控制 目标，重复a）～c）的验证过程 注：暂杰无功电流调节比例系数、暂态无功电流响应时 堂方法参附

5.3.5异常闭锁策略验证

模拟风电场母线电压异常、调节目标值异常、通信中断等情况，记录异常发生时动态无功补偿 利器响应特性。

5.4.1电压控制策略评价指标如下：

a）在稳态电压限值区间内，电压控制偏差小于0.1%。 b）电压调差比例系数在110范围内可调。 2无功功率控制策略评价指标：阶跃输出下的超调率小于2%，稳态控制偏差小于1%。 3 电压无功综合控制策略评价指标：在电压合格的条件下，功率因数应满足调度机构的要求

5.4.4故障穿越控制策略评价指标如下： a）动态无功补偿装置故障期间不脱网连续运行。 b）在对称故障情况下，动态无功补偿装置暂态无功电流调节比例系数大于1.5。 5.4.5异常闭锁策略评价指标如下： a）测量电气量异常时，动态无功补偿装置闭锁并报警。 b) 调节目标值或调节步长越限时，调节指令不执行。 c）通信异常时，动态无功补偿装置闭锁并报警。

5.4.4故障穿越控制策略评价指标如下：

稳态特性现场测试时应满足以下条件： a）风电场母线电压在电网允许的范围内。 b）除被测动态无功补偿装置外，风电场内的其他无功电源输出恒定的无功功率或不参与无功功率 调节。

测量设备包括电压互感器、电流互感器、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6.4kHz，分辨率至少为16bit。动态无功补偿装置稳态测 试测量设备准确度等级要求见表4。 测量设备符合GB/T17626.7的要求。电压互感器和电流互感器的频率响应范围应能满足谐波测量的 要求。

态无功补偿装置稳态测试测量设备准确度等级要

稳态特性现场测试内容包括： a）无功容量及无功功率控制能力测试。 b）电压控制能力测试。 c）电压无功调节动态响应时间测试。 d）谐波特性。

6.4.1无功容量及无功功率控制能力

对于静止无功发生器，测试方法为：装置采用恒无功功率控制策略，在现场负荷及系统电压允诊 下，以Qstep为步长依次设定装置无功功率参考值为数个阶梯状变化的典型值，直至其达到额定天 对应的无功功率，每个运行点持续运行时间至少5min，计算其输出无功功率、无功功率调节精

装置额定容量，计算电压无功调节动态响应时间（计算方法参照附录B）。图2所示为动态无功补偿装置 无功功率参考值曲线，△O为无功功率控制死区

按式（1）计算静止无功发生器的无功容量：

QN 静止无功发生器的无功容量，Mvar； Qmea—实际测量无功功率值，Mvar; UN标称电压值，kV; Umea——实际测量电压值，kV。 对于静止无功补偿器，可结合其配置的滤波申 注：试验过程中应保证风电场电压在允许范围之内， 调数主本正黑分能头

图2动态无功补偿装置无功功率参考值曲线

QN静止无功发生器的无功容量，Mvar; UN一标称电压值，kV; 对于静止无功补偿器，可结合其配置的滤波电容器，统筹考虑设置无功功率参考值及折算方法。 注：试验过程中应保证风电场电压在允许范围之内，电压越限时可协调风电场内其他无功电源进行控制，必要时可 调整主变压器分接头。

6.4.2电压控制能力

电压控制能力现场测试方法如下： a 对于静止无功发生器，在电网典型运行方式下，装置采用恒电压控制策略，以风电场并网点电 压为控制目标，以Ustsp为步长逐步降低其目标电压值（Ustep根据实际电网强度和调节需要确定）， 直至装置达到无功输出限值或风电场电压达到下限值为止，而后逐步升高其目标电压值，直至 装置达到无功输出限值或风电场电压达到上限值为止。图3所示为动态无功补偿装置电压参考 值曲线，AU为电压控制死区。

图3动态无功补偿装置电压参考值曲线

b）在风电场有功功率大于70%额定功率和小于30%额定功率时，分别进行测试。记录风电场并网 点电压和电流、静止无功发生器连接点电压和电流，计算电压控制精度、连接点电压斜率，计 算电压无功调节动态响应时间（计算方法参照附录B）。 C） 对于静止无功补偿器，可结合其配置的滤波电容器，统筹考虑设置电压参考值。 注：试验过程中应保证风电场电压在允许范围之内，电压越限时可协调风电场内其他无功电源进行控制，必要时可 调整主变压器分接头。

6.4.3电压无功调节动态响应时间

对于静止无功补偿器的谐波特性测试，参照DL/T1010.4进行；对于静止无功发生器的波特性液 试，参照DL/T 1215.4 进行。

6.5.1无功容量的评价指标如下： a）无功功率输出值与设定值偏差小于2.5%。 b）最大无功功率输出值与额定容量偏差小于2.5%。 6.5.2电压控制的评价指标如下： a）在动态无功补偿装置输出能力范围内，电压控制偏差小于0.5%。 b）动态无功补偿装置连接点电压斜率为0.5%～10%。 6.5.3电压无功调节动态响应时间小于100ms，具体整定值由电力系统调度机构确定。 6.5.4动态无功补偿装置的谐波应满足GB/T14549的要求

7故障穿越能力现场测试

测试时动态无功补偿装置及其所接入的风电场应满足以下条件： a）装置连接点电压斜率小于4%。 b）装置控制策略仿真验证结果满足5.4的要求。 C 装置设计指标满足试验电压要求，保护配置与测试要求相匹配。

将故障模拟装置串联在动态无功补 利用故障模拟装置在测试点产生电用 高，同时保证风电场集电线路及母线电压在正常运行范围内，测试动态无功补偿装置在电压踪 时的动态响应特性。图4是动态无功补偿装 故障穿越能力测试示意图。

7.3故障模拟装置技术要求

故障模拟装置的运行条件和主要技术指标应满足： a) 故障模拟装置可模拟的故障类型包括： 1）三相对称电压跌落； 2）两相电压跌落： 3）三相对称电压升高； 4） 两相电压升高； 5）三相对称电压连锁故障。 6 空载测试时，故障模拟装置产生的电压跌落和升高允许误差见图5。

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图4动态无功补偿装置故障穿越能力测试示意

7.4.1低电压穿越能力

图5空载测试时电压跌落和升高允许误差

动态无功补偿装置低电压穿越测试的电压跌落规格要求见表1。当装置在以下四种运行状态时，测 试装置在三相对称电压跌落和两相电压跌落时的响应特性： a）装置输出无功功率小于20%额定感性无功。 b）装置输出无功功率大于90%额定感性无功。 c）装置输出无功功率小于20%额定容性无功。 d）装置输出无功功率大于90%额定容性无功。

注：表1中规定的电压跌落规格为空仪测试时测试点的电压跌落要求

7.4.2高电压穿越能力

动态无功补偿装置高电压穿越测试的电压升高规格要求见表2。当装置在以下四种运行状态时，测 装置在三相对称电压升高和两相电压升高时的响应特性： a）装置输出无功功率小于20%额定感性无功。 b) 装置输出无功功率大于90%额定感性无功。 c） 装置输出无功功率小于20%额定容性无功。 d）装置输出无功功率大于90%额定容性无功。 注：表2中规定的电压升高规格为空载测试时测试点的电压升高要求。

动态无功补偿装置连锁故障穿越测试的规格要求见表3。当装置在以下四种运行状态时，测试装置 在三相对称低、高电压连锁故障和三相对称高、低电压连锁故障时的响应特性： a）装置输出无功功率小于20%额定感性无功。 b） 装置输出无功功率大于90%额定感性无功。 c 装置输出无功功率小于20%额定容性无功。 d）装置输出无功功率大于90%额定容性无功。 注：表3中规定的电压跌落与升高规格为空载测试时测试点的电压跌落与升高要求。

动态无功补偿装置故障穿越能力评价指标应满足表5的要求，各指标计算方法参见附录C。

表5动态无功补偿装置故障穿越能力测试结果评价指标

静止无功发生器通过故障穿越能力现场测试，发生下列变化的同系列装置可采用功率模块测试、模 型仿真进行故障穿越能力评估： a）功率模块额定电流发生变化。 b 模块IGBT并联数量、电容发生变化。 C）直挂型装置连接电抗器参数发生变化。

d）降压型装置变压器参数发生变化。

8.2.1功率模块额定电流测试

基于功率模块验证平台，使功率模块输出额定电流持续30min，记录功率模块直流侧电压及 压、电流，验证功率模块电流额定值是否满足运行要求。

基于功率模块验证平台，中断功率模块触发脉冲，记录功率模块直流侧电压及交流侧电压、 证装置功率模块U.保护触发功能。

8.2.3功率模块过电压、欠电压值测试

基于功率模块验证平台，逐步增大功率模块直流侧电压，直至功率模块输出闭锁或U保护 录功率模块直流侧电压及交流侧电压、电流，验证功率模块的过电压值；逐步降低功率模块直 ，直至功率模块输出闭锁或Uc保护动作，记录功率模块直流侧电压及交流侧电压、电流，验 块的欠电压值

8.3.1模型基本要求如

8.3.1模型基本要求如下： a） 模型为电磁暂态仿真模型， b) 模型应能够反映通过现场测试的静止无功发生器实际的结构及参数。 c) 模型结构至少包括主电路结构、模块结构，以及主控制器、功率模块控制器等。 d) 模型应反映装置故障穿越相关的保护特性，至少包括装置与功率模块的过/欠电压保护、过/欠 频率保护、过电流保护等。 .3.2验证方法为： a) 分别按照7.4.1、7.4.2的工况要求，对通过现场测试的静止无功发生器故障穿越能力进行仿真。 b） 仿真过程中，记录装置连接点电压、输出电流、各功率模块直流侧电压及各功率模块电流。 .3.3模型的合格评价指标为：模型的保护特性和实际装置一致，模型仿真结果与实测数据平均偏差低 于5%

静止无功发生器的故障穿越仿真过程如下： a）基于8.3中通过验证的仿真模型，按照被评估装置的配置设置仿真模型参数。 分别按照7.4.1、7.4.2的工况要求，对被评估装置的故障穿越性能进行仿真。 记录故障前至少0.5s到故障清除后至少5s的仿真结果，包括静止无功发生器交流侧电压、电 流及各功率模块直流电压。 ） 记录每个工况下静止无功发生器的无功功率和无功电流，计算装置的动态无功电流响应时间、 调节时间、持续时间和无功调节比例系数。

静止无功发生器通过功率模块测试后生活垃圾标准规范范本，其故障穿越仿真结果满足以下条件时，可判定装置具 越能力：

a）装置功率模块直流电压在通过故障穿越能力现场测试的同系列装置功率模块直流电压包络线 范围内，且不触发过电压、欠电压保护 b）装置功率模块暂态电流比例裕度不小于通过故障穿越能力现场测试的同系列装置。 电网故障期间，装置维持并网运行，且暂态无功电流响应时间、暂态无功电流调节时间、暂态 无功电流持续时间、无功电流调节比例系数满足要求。

A.1动态无功补偿装置电压控制区间及控制特性如图A.1所示。

（资料性附录） 动态无功补偿装置电压控制区间及控制特性说明

动态无功补偿装置电压控制区间及控制特性说

1动态无功补偿装置电压控制区间及控制特性

A.2动态无功补偿装置稳态电压限值区间和暂态电压限值区间说明如下： a）［U，U］为稳态电压限值区间。在恒电压控制策略下，控制点电压位于该区间范围内但超出 稳态控制死区时，装置调整其输出无功电流，直至控制点电压恢复到稳态控制死区内或无功电 流达最大值为止；在电压区间控制策略下气象标准，控制点电压位于该区间范围内时，装置输出无功电 流不变化。 b ［0.2，0.9］及［1.1，1.3］为暂态电压限值区间。控制点电压高于1.1时，动态无功补偿装置 进入高电压穿越状态，实施暂态无功控制；控制点电压低于0.9时，动态无功补偿装置进入低 电压穿越状态，实施暂态无功控制。 A.3动态无功补偿装置控制特性的具体要求如下： a）电压低于0.9时，动态无功补偿装置进入低电压穿越状态，实施暂态无功控制，其无功电流

b）电压在［0.9，U,］区间时，动态无功补偿装置按照电压调差比例系数k实施无功功率控制， 其无功功率要求：

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