一种风力发电机组海上低压穿越检测方法

技术领域

本发明属于电机测试技术领域，尤其涉及一种风力发电机组海上低压穿越检测方法。

背景技术

低电压穿越，指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持低电压穿越并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。LVRT是对并网风机在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行功能要求。

目前并网运行的风电场一般容量都在50MW以上，大规模的风电场装机可达300MW以上；接入电压都在110kV以上。以现有技术水平，尚无法精确检测风电场的低电压穿越能力，目前是通过单台风电机组的低电压穿越试验验证风电场的低电压穿越能力。由于目前风电机组大多数采用三角形接法并网，电网的单相接地故障和两项短路故障在风电机组箱变低压侧都反映为两项短路故障，因此只测试风电机组三相短路(对称跌落)和两相短路故障(不对称跌落)时的低电压穿越能力。按照标准要求产生实际的对称或不针对风电机组低电压穿越能力的测试是对其整体低电压穿越性能的测试，机组与电网电压跌落有关的任何一方面不满足要求，都有可能造成其在电压跌落期间脱网。只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力发电机脱网，当电压在凹陷部分时，发电机应提供无功功率。这就要求风力发电系统具有较强的低电压穿越(LVRT)能力，同时能方便地为电网提供无功功率支持，但目前的双馈型风力发电技术是否能够应对自如，学术界尚有争论，而永磁直接驱动型变速恒频风力发电系统已被证实在这方面拥有出色的性能,如果不具备这个能力就会在电网电压跌落时，由于风机自身的保护系统动作使风机与电网断开，这样的无疑对电网来说是雪上加霜，电网电压会降的更低，甚至有可能系统崩溃解裂。

因此急需一种用于海上的风力发电机组低压穿越检测方法，对未开展低穿试验的风机进行现场检测和评价，以保证电网安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的是通过模拟试验机系统模拟低压穿越检测，提高低压穿越检测的准确性。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种风力发电机组海上低压穿越检测方法，包括以下步骤：

S1、构建模拟试验机系统，根据待测电压跌落度、所述模拟试验机系统，计算相应的限流电抗与短路电抗；

S2、通过所述模拟试验机系统模拟空载运行；

S3、模拟测试点电网故障，按照测试标准产生要求的电压跌落；

S4、调节所述模拟试验机系统的输出功率至额定功率的10％～30％，进行轻负载下的低电压穿越测试；

S5、调节所述模拟试验机系统的输出功率至额定功率的80-95％，进行重负载下的低电压穿越能力测试，记录测试数据。

优选地，所述模拟试验机系统包括主控系统、第一模拟系统、第二模拟系统、第三模拟系统、监测系统，所述主控系统分别与所述第一模拟系统、所述第二模拟系统、所述第三模拟系统、所述监测系统连接，所述监测系统还分别与所述第二模拟系统、所述第三模拟系统连接。

优选地，所述主控系统用于控制模拟试验机系统达到模拟条件及所述模拟试验机系统的启动及停止，所述第一模拟系统用于模拟风力发电机组的电压、频率、相数和其他电量或特性变化，所述第二模拟系统用于模拟风力发电机组变桨的系统，所述第三模拟系统用于模拟风力发电机组其他零部件的变化，所述监测系统用于监控所述模拟试验机系统的运行参数。

优选地，所述模拟试验机系统的构建方法为：

S1.1获取影响风电机组低压穿越的因素的数据集，采用局部异常因子LOF算法对所述数据集进行预处理，剔除异常数据点；

S1.2利用偏最小二乘PLS算法对预处理之后的数据集进行特征提取并进行降维处理得到第二数据集；

S1.3基于所述第二数据集进行训练得到低压穿越检测模型。

优选地，所述因素至少包括风电机组的型号、运行历史、维护情况。

优选地，基于连续时间内的所述第二数据集构建序列样本集，通过贝叶斯优化选择时间序列的深度学习来更新所述低压穿越检测模型。

优选地，构建模拟试验机系统后，需要与实际风电机组进行相似度对比，通过计算属性相似程度的大小，来验证所述模拟试验机系统的真实性。

优选地，所述属性相似度计算基于TextRank的属性相似度计算。

本发明的技术方案基于风电场每台机组运行历史、维护工作的不同，通过计算与实际风电场机组相似度，提高了产品的同一性，极大地还原了实际风电场机组的实际状态，对现场低电压穿越检测具有实际意义与作用。

附图说明

图1为本发明本发明风电发电机组海上低电压穿越检测方法流程示意图；

图2为本发明风电发电机组海上低电压穿越测试系统结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

如图1-2所示，本发明公开了一种风力发电机组海上低压穿越检测方法，包括以下步骤：

S1、构建模拟试验机系统，根据待测电压跌落度、所述模拟试验机系统，计算相应的限流电抗与短路电抗；

S2、通过所述模拟试验机系统模拟空载运行；

S3、模拟测试点电网故障，按照测试标准产生要求的电压跌落；

S4、调节所述模拟试验机系统的输出功率至额定功率的10％～30％，进行轻负载下的低电压穿越测试；

S5、调节所述模拟试验机系统的输出功率至额定功率的80-95％，进行重负载下的低电压穿越能力测试，记录测试数据。

进一步优化方案，所述模拟试验机系统包括主控系统、第一模拟系统、第二模拟系统、第三模拟系统、监测系统，所述主控系统分别与所述第一模拟系统、所述第二模拟系统、所述第三模拟系统、所述监测系统连接，所述监测系统还分别与所述第二模拟系统、所述第三模拟系统连接。

进一步优化方案，所述主控系统用于控制模拟试验机系统达到模拟条件及所述模拟试验机系统的启动及停止，所述第一模拟系统用于模拟风力发电机组的电压、频率、相数和其他电量或特性变化，所述第二模拟系统用于模拟风力发电机组变桨的系统，所述第三模拟系统用于模拟风力发电机组其他零部件的变化，所述监测系统用于监控所述模拟试验机系统的运行参数。

进一步优化方案，所述模拟试验机系统的构建方法为：

S1.1获取影响风电机组低压穿越的因素的数据集，采用局部异常因子LOF算法对所述数据集进行预处理，剔除异常数据点；

S1.2利用偏最小二乘PLS算法对预处理之后的数据集进行特征提取并进行降维处理得到第二数据集；

S1.3基于所述第二数据集进行训练得到低压穿越检测模型。

进一步优化方案，所述因素至少包括风电机组的型号、运行历史、维护情况。

进一步优化方案，基于连续时间内的所述第二数据集构建序列样本集，通过贝叶斯优化选择时间序列的深度学习来更新所述低压穿越检测模型，便于获取连续时间段内的数据。所述连续时间根据环境因素进行划分。

进一步优化方案，构建模拟试验机系统后，需要与实际风电机组进行相似度对比，通过计算属性相似程度的大小，来验证所述模拟试验机系统的真实性。

进一步优化方案，所述属性相似度计算基于TextRank的属性相似度计算。

进一步优化方案，所述主控系统具备低电压穿越测试流程，按照要求可自动完成每个测试任务；

所述主控系统可实现对模拟试验机系统中所有模拟断路器、模拟刀闸的手动或自动控制；

所述主控系统具有2路以上开出量输出通道，用于测试开始时启动测量系统采集数据；

所述主控系统具有2路以上开入量输入通道，用于和模拟试验机系统以及外部信号进行交互；

进一步优化方案，所述模拟试验机系统还包括显示模块，所述显示模块与所述主控系统通信通过RS485通讯。

进一步优化方案，所述第三模拟系统分为若干个子模块，所述子模块根据风力发电机组零部件的功能属性进行划分，相同功能属性为一组，当检测到为所述第三模拟系统导致低压穿越时，可以根据划分的小组快速找到某个零部件出现问题。

进一步优化方案，所述模拟试验机系统还包括检测系统，所述检测系统包括就地检测系统和远方后台两部分；所述检测系统整体精度优于0.2级；

所述检测系统应能精确检测记录试验过程中的全部数据，包括电压跌落前至电压恢复后任意时间段内所有暂态过程和稳态过程；

检测系统的数据采集设备可采集16个模拟采集通道，每通道采样频率不低于50kHz，4个开关量输入通道。数采设备包含后台操作用的计算机及相关采集和分析软件，用于完成相关计算和分析；数据采集设备具有和远方通讯功能，可实时和远方后台进行通讯并及时将采集的数据传送到远方后台；数据采集设备具有实时数据计算和分析功能，以便实时计算电流、电压、有功功率等值并送远方后台以曲线等类型显示；

测试过程中可以监测测试点处有关试验的各类一次、二次状态参数，该功能可以集成在低电压穿越检测平台，也可以由客户已有的独立采集仪器完成，但必须能够与低电压穿越检测平台的试验同步采样；

检测系统至少可同时检测2组PT电压信号和3组CT电流信号，并完成相关计算和分析(可完成风电机组及其变压器高低压侧和并网点的试验用的各类一次、二次状态参数的测试)；

数据采集设备具备1路以上开关量输入，通过开关量输入触发数据记录的启动和停止。

进一步优化方案，所述模拟试验机系统还包括保护模块，所述保护模块具有就地和远方手动紧急切出功能，可在任何时刻手动将测试设备从模拟试验机系统切出；

所述保护模块还具有过电流保护功能，在电流超过设定值时将测试设备自动从电网切出；

当电抗器温度过限自动切出测试设备；其它测试系统异常时自动切出测试设备。

风电机组低电压穿越能力的因素不仅与风电机组的变流器、主控系统、变桨系统等部件有关，还与机组的其他零部件有关。风电机组其它零部件不发生故障或失效，变流器、主控系统、变桨系统等相同的风电机组在低电压穿越期间的表现应相同，但现场实测结果表明通过模型试验后机组的有关设备与向现场提供的有较大差异；所以确保产品的同一性和针对这些主要部件开展的现场低电压穿越检测具有实际意义与作用。风电场每台机组由于具体的运行历史和维护工作不同，变流器、主控系统、变桨系统等一些设计上的缺陷可能会暴露出来，也有可能不被暴露；因此即便是同一型号的风电机组也在低电压穿越期间表现出个体差异性，若发生区域电网扰动，电压跌落程度较深，大量风电机组同时进入低电压穿越过程时，同一型号的不同风机个体可能会有不同的响应情况。因此，必须结合风机在全国各地应用的情况，针对不同地区的特殊要求进行优化设计，使其满足当地电网的需要。变流器、主控系统、变桨系统等满足低电压穿越要求的风电机组也有可能因其他非关键性零部产生低压穿越。本发明的技术方案基于风电场每台机组运行历史、维护工作的不同，通过计算与实际风电场机组相似度，提高了产品的同一性，极大地还原了实际风电场机组的实际状态，对现场低电压穿越检测具有实际意义与作用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。