近几十年特别是进入21世纪，随着世界各国对清洁能源发展的重视和新能源技术的快速发展，风电、太阳能发电进入规模化开发利用的新阶段。但是，新能源的波动性、间歇性等特点，以及不具备调频、调压等主动支撑能力的特性，给新能源消纳和电网安全运行带来严峻挑战。这一世界性难题一直横亘在各国能源电力行业人士的面前。

到底有没有一种设备、一项技术能解决这个问题呢?答案是肯定的，有一种听起来很艰涩的技术——虚拟同步发电机，可以较好地解决这个问题。

虚拟同步发电机技术，是一种通过模拟同步发电机组的机电暂态特性，使采用变流器的电源具有同步发电机组的惯量、阻尼、一次调频、无功调压等并网运行外特性的技术。具备虚拟同步机功能的新能源电站，可使新能源具备与火电机组接近的外特性，对电力系统的稳定起到支撑作用，是解决新能源发电在并网稳定性方面“先天不足"问题的有效手段。“虚拟同步机技术能够使新能源机组由‘我行我素’地‘自转’变为协调统一地‘公转’，主动支撑电网频率、电压，有力保障电网安全稳定运行。"中国电科院配电研究所微网研究室主任吴鸣说。

美国电气和电子工程师协会(IEEE)工作组在1997年就第一次提出了虚拟同步机的概念。对于这样的技术，发展新能源较早的西方国家自然不会放过。1997年之后的20年间，对虚拟同步发电机技术的攻关一直在持续。比利时鲁汶大学、加拿大多伦多大学、英国利物浦大学相继投入研发。但截至目前，国外仍处于理论研究与实验室样机(百千瓦级)研制阶段，尚未有工程应用。

在西方国家全力攻关这一技术的同时，中国也瞄准了这一领域。作为全球并网风电、光伏发电最大的电网，中国国家电网迫切需要解决新能源大规模并网消纳、保障大电网安全稳定的问题。然而，这一世界难题并没有任何经验可以借鉴，必须从零开始，自己摸索出一条路来。

一、功能特点（LYXW9000三相多功能相位伏安表操作十分方便）

三路电压、三路电流矢量同屏显示，对于复杂差动保护装置可采用双钳法进行多次测量*终绘制出完整的六角图。

采用钳形电流互感器接线，不用断开电流回路，安全方便。

可进行复杂保护装置的矢量分析，判断接线是否正确，并给出正确的接线图以供对比。

可进行常规电参量测试，同时显示三相电压、三相电流、三相有功功率、三相视在功率、三相相位角；并可直读折算到互感器一次侧的电压幅值、电流的幅值、功率的数值。

可进行三相三线高压计量装置错误接线检查，能对三相三线48种接线进行分析判断，直接给出分析结果；查处恶意改变计量接线的窃电手段，有效避免电费流失。

可进行现场被测信号的谐波分析，能分析出2－50次谐波的各次含量，自动计算出总谐波失真度。

大屏幕、高亮度的彩色液晶显示，全汉字图形化菜单及操作提示实现友好的人机对话，硅胶触摸按键使操作更舒适、手感更佳，液晶宽温、带亮度调节，适应冬夏各季环境应用。

大容量锂电池供电，连续工作长达8小时。

用户可随时将测试的数据以记录的形式保存下来，以供集中统一管理、备案、查阅，可存储2000组以上的数据。

可将保存的记录上传到后台管理计算机，进行综合分析，评审。

具备万年历、时钟功能，实时显示测试工作进行的日期及时间。

体积小、重量轻，便于现场使用。

预留USB接口，可用仪器来替代优盘等移动存储设备。

二、技术指标（LYXW9000三相多功能相位伏安表操作十分方便）

输入特性

电压通道数量：3通道

电压测量范围：0~450V

电压显示位数：6位

电流通道数量：3通道

电流测量范围：0~10A

电流显示位数：6位

相位测量范围：－180°～＋180°

谐波分析次数：2～50次

准确度

电压：±0.2%

电流、功率：±0.5%

相角：±2°

谐波电压含有率测量偏差：≤0.3％

谐波电流含有率测量偏差：≤0.5％

工作温度：－15℃~ ＋40℃

充电电源：交流160V~260V

绝缘：⑴、电压、电流输入端对机壳的绝缘电阻≥100M?。

⑵、工作电源输入端对外壳之间承受工频2KV（有效值），历时1分钟实验。

体积：250mm×160mm×60mm

重量：1.8Kg

三、结构外观（LYXW9000三相多功能相位伏安表操作十分方便）

（一）、外型尺寸及面板布置

仪器外形正视如图一：

仪器正面上方是液晶显示屏，下方是按键区，顶端为接线部分，包括：四个电压输入端子UA、UB、UC、UN；三个电流输入接口（A相电流钳接口Ia、B相电流钳接口Ib、C相电流钳接口Ic）。

仪器的外接接口在右侧，（见图二）。在后支架打开时，可露出接口部分，包括以下三部分：

232串行口（用于上传保存的数据至计算机）；同时还可用来更新程序；注意：本接口与电脑的连接必须用随机配备的通讯电缆，普通串口线不适合本接口的使用。

充电器接口，用于连接充电器，当仪器电量不足时将充电器接到此接口给仪器进行充电。

USB接口，通过数据线可连接电脑，将仪器内存储卡做为大容量存储器使用。侧面图见右侧图二。

仪器的外包装箱外型尺寸，如图三所示：

（二）、键盘操作

键盘共有30个键，分别为：开关、存储、查询、设置、切换、↑、↓、←、→、Ã、退出、自检、帮助、数字1、数字2（ABC）、数字3（DEF）、数字4（GHI）、数字5（JKL）、数字6（MNO）、数字7（PQRS）、数字8（TUV）、数字9（WXYZ）、数字0、小数点、＃、辅助功能建F1、F2、F3、F4、F5。

各键功能如下：

开关键：用来控制仪器工作电源的开启和关闭；使用方法是：按住此键２秒钟以上，然后松开。

↑、↓、←、→键：光标移动键；在主菜单中用来移动光标，使其指向某个功能菜单，按确认键即可进入相应的功能；在参数设置功能屏状态下，上下键用来切换当前选项，左、右键改变数值。另外，↓还可以用于显示子目录菜单。

Ã键：确认键；在主菜单下，按此键显示菜单子目录，在子目录下，按下此键即进入被选中的功能，另外，在输入某些参数时，此键确定开始输入和结束输入。

退出键：返回键，按下此键均直接返回到主菜单。

存储键：在差动分析功能界面下应用，用来存储测试结果为记录的形式。

查询键：用来浏览已存储的记录内容。

设置键：保留功能，暂不用。

切换键：保留功能，暂不用。

自检键：仪器调试过程中用来烧字库，此功能用户不需用。

帮助键：用来显示帮助信息。

数字（字符）键：用来进行参数设置的输入（可输入数字或字符）。

小数点键：用来在设置参数时输入小数点。

＃键：保留功能，暂不用。

F1、F2、F3、F4、F5键：辅助功能键（快捷键）。用来快速进入辅助功能界面或实现提示信息提示的相应功能。

“后来而上"区区四个字，背后是无数科研和一线人员的努力和付出。国家电网公司能在短短五年里一举攻克西方国家20年未能突破的技术，绝非偶然。

新能源虚拟同步机科技示范工程是攻克新能源虚拟同步机技术的关键。公司高度重视示范工程建设，将其列为国家电网公司10个科技创新示范工程之一。为确保工程质量，公司科技部组织相关单位深入研究，反复论证，周密筹备，确定改造施工方案，以专业化支撑和精益化落实为保障，多维度搭建“统筹总揽、上下协同、分工明确"联合工作组织体系。从一开始，公司就以明确的时间表、路线图和任务池，集全公司之力、聚全公司之智开展研发。

这的确是一块难啃的硬骨头。而具体承担研发的国网冀北电力协同中国电科院、许继集团、南瑞集团等单位，决心协力啃下这块硬骨头。

几家单位分工协作，迅速研发关键技术和装备。中国电科院在关键技术攻关、标准制定和试验检测等方面做了大量工作。南瑞集团着重开展虚拟同步机关键技术攻关，实现了光伏、储能、风电多领域虚拟同步机装备产品化。许继集团则承担了虚拟同步机工程中三种虚拟同步机设备的研究开发与设备供货。

一项新兴技术的研发应用过程中，问题总会不断出现。就在2017年12月，距离新能源虚拟同步机科技示范工程启动的日子越来越近，许继集团新能源技术开发团队在调频过程中遇到了一个棘手的问题：频率波动太大、控制精度达不到。对此，大家意见不一。有人说，这应该是控制参数设置不合理造成的，需要优化控制参数;有人则认为，是电网本身频率波动太大。整整三天三夜，大家都在讨论这个问题。突然有人说，要不，试试增加滤波处理?顺着这个思路，多次试验之后，问题终于得到解决。在示范工程建设过程中，这种情况很常见。各个单位的研发团队咬定青山不放松，攻克了一个又一个难题。

经过艰苦努力，虚拟同步机核心技术在两年之内得以全面掌握：构建了虚拟同步机应用理论;成功研制了三类虚拟同步机装置;建立了虚拟同步机装备试验检测体系;全面验证了虚拟同步机的性能;提出了虚拟同步机应用推广建议。

技术人员攻克了由理论到实践的诸多难题，成功改造了现有风力发电机的控制软件、光伏发电的逆变器和控制系统。示范工程共改造59台风机、容量11.8万千瓦，改造24台500千瓦光伏逆变器、容量1.2万千瓦，新建2套0.5万千瓦电站式虚拟同步机。

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