光伏并网逆变器低电压穿越检测方案分析
王定国1，陈 卓2，姚为正1，刘 刚1
【摘 要】摘要：通过对基于阻抗分压式和电网模拟式两种光伏并网逆变器低电压穿越LVRT检测方案分析及试验比对，阐明了两者在主电路拓扑、电压跌落幅值范围、准确性、瞬时过载能力和控制稳定性等方面的差异性。分析与试验结果表明，基于阻抗分压式的光伏并网逆变器LVRT检测方案能够真实地满足LVRT测试要求，并且输出电压波形稳定，更接近实际工况。 【期刊名称】电力系统保护与控制 【年(卷),期】2014(000)012 【总页数】5
【关键词】光伏逆变器；低电压穿越；电压跌落发生器；阻抗分压；电网模拟器
0 引言
低电压穿越能力（Low Voltage Ride Through Capability），最早是对风力发电系统提出的要求，是指风力发电机的端电压降低到一定值的情况下不脱离电网而继续维持运行，甚至还可为系统提供一定无功以帮助系统恢复电压的能力。具有低电压穿越能力的风力发电机在电网出现故障或扰动而引起风电场并网点的电压在一定的跌落范围内时，可躲过电网保护动作时间，电网故障切除后可恢复正常运行，这不仅可以避免风电机组大规模脱网，还可以减少风电机组在故障时反复并网而导致对电网的频繁冲击。
随着新能源并网发电的不断发展，太阳能光伏发电系统在电网中所占比重越来越大，国家能源局的2014年光伏发电新增目标就达14 GW，光伏发电系统与
风力发电系统一样，如果光伏电站还采取被动保护解列方式，不具备低电压穿越能力，不仅会导致有功出力突然大量减少，增加整个系统的恢复难度，还可能加剧故障，导致大规模停电，因此光伏发电系统的低压穿越能力显得尤为重要，而光伏发电系统主要由光伏并网逆变器并网，因此光伏并网逆变器具有低电压穿越的能力并通过认证测试就成为其被允许接入电网的首要条件。 目前，相关单位对发电系统自身设备的低电压穿越能力的研究与试验比较深入[1-3]，且相关技术都基本掌握，但对光伏并网低电压穿越检测方案的分析研究则较少[4]。
本文对基于阻抗分压式和电力电子可编程电网模拟式（以下简称“电网模拟器”）两种光伏并网低电压穿越检测方案进行了深入的对比分析，分析了两种方案的优缺点，说明了基于阻抗分压光伏并网低电压穿越检测方案更接近实际工况。
1 低压穿越能力要求
国家标准《GB/T 19964-2012光伏发电站接入电力系统技术规定》[5]的“8低压穿越”规定如下： A）基本要求
光伏发电站并网点电压跌至0时，光伏发电站应能不脱网连续运行0.15 s，光伏发电站并网点电压跌至曲线1以下时，光伏发电站可以从电网切出。 B）故障类型
电力系统发生三相短路故障、两相短路故障和单相接地短路故障时，若光伏发电站并网点考核电压全部在图1中电压轮廓线及以上的区域内，光伏发电站应保证不脱网连续运行。
C）有功功率恢复
对电力系统故障期间没有脱网的光伏发电站，其有功功率在故障清除后应快速恢复，自故障清除时刻开始，以至少30％额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。
D） 动态无功支撑能力
自并网点电压跌落的时刻起，动态无功电流的响应时间不大于30 ms，自动态无功电流响应起直到电压恢复至0.9 pu期间，光伏发电站注入电力系统的无功电流IT应实时跟踪并网点电压变化。
关于光伏并网低电压穿越检测方案的要求，国家能源局行业标准《NB/T 32005-2013光伏发电站低电压穿越检测技术规程》[6]的“6.1电压跌落发生装置基本要求”中要求LVRT跌落装置宜使用无源电抗器模拟电网电压跌落。 以上标准要求光伏发电站应具备三相短路故障、两相短路故障和单相接地短路故障穿越能力，且还需提供相应的动态无功支撑，LVRT跌落装置推荐使用无源电抗器来模拟电网电压跌落的方式，但现有些检测机构或单位采用电网模拟器的LVRT检测方案，则主要是因为受制于无10 kV电网专线或建设资金的限制。
2 低电压穿越检测方案对比
典型的光伏发电站拓扑是光伏并网逆变器输出加升压变压器将电压升至10 kV，10 kV为光伏发电站能量汇入电网，图2所示为光伏发电站故障原理框图，对光伏发电站低电压穿越能力要求，则是指10 kV母线出现短路或接地故障时，光伏发电站应具备故障穿越的能力。
光伏发电系统低电压穿越检测方案的核心是采用什么设备作为低电压跌落发生器（voltage sag generator，VSG），一般有三种实现方式，第一是采用变压
光伏并网逆变器低电压穿越检测方案分析
