CN105388372A - 一种风电场无功补偿装置动态响应时间检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种风电场无功补偿装置动态响应时间检测方法，包括：分析无功补偿装置动态响应时间要求；确定测试装置后台单元向数据采集系统发送同步信号的时间、向无功补偿装置发送电压/无功目标值的时间以及无功补偿装置向数据采集系统输出反馈信号的时间；获取无功补偿装置动态响应时间；将同步信号和反馈信号发送至数据采集系统，调用数据采集系统获得无功补偿装置精确动态响应时间，并验证该精确动态响应时间是否符合标准要求。该方法操作简单且易于实现，可由测试系统自动完成，无需人工干预；在符合风电场安全要求的情况下，实现了无功补偿装置动态响应时间的准确测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测方法，具体涉及一种风电场无功补偿装置动态响应时间检测方法。
背景技术
如今，风电呈现快速发展趋势，装机容量越来越大，在电网中所占比例也随之上升。2011年以来，我国“三北”地区发生多起风电大规模脱网事故，其中无功补偿装置的运行及管理是造成风电事故扩大的主要原因，由于风电场无功配置不合理及动态响应时间较慢，导致故障的进一步扩大。为提高风电场无功补偿装置(SVC、STATCOM)运行可靠性，满足电网调压与稳定的要求，加强风电场及电网的安全稳定能力，国家电网公司企业标准《Q/GDW11064-2013风电场无功补偿装置技术性能和测试规范》对风电场无功补偿装置性能提出了要求，同时对无功补偿装置的动态响应时间和调节时间提出了具体的要求。
关于无功补偿装置动态响应时间指标，国家电网公司企业标准《Q/GDW11064-2013风电场无功补偿装置技术性能和测试规范》中，进一步明确无功补偿装置的响应时间及调控性能要求，提出了利用切除电容器或风机汇集线产生外部电压扰动，测量无功补偿装置的响应时间和镇定时间。标准中确定系统响应时间分为两个阶段，第一阶段是控制系统响应时间，第二阶段是从被控量开始变化，直至首次达到目标值的90％所用的时间。由于控制信号的输入时刻难以准确捕捉，导致控制系统响应时间很难准确测量，进而导致系统响应时间难以准确测量，标准提出通过测试扰动检测时间(15ms)与无功补偿装置系统响应时间的总和，近似计算出系统响应时间是否满足要求。如果扰动检测时间与无功补偿装置系统响应时间的总和≤45ms，则可认为无功补偿装置的系统响应时间满足要求。同时，标准要求无功补偿装置响应故障后第一摆镇定时间为100ms。
国家电网公司企业标准对风电场无功补偿装置响应时间的要求如附图1所示。风电场无功补偿装置响应时间由无功补偿装置的扰动检测时间、控制系统响应时间和系统调节时间三个部分构成。其中，无功补偿装置的系统调节时间可通过检测装置输出侧无功功率或无功电流测量值的变化获取，但无功补偿装置的扰动检测时间和控制系统响应时间却较难准确测量。鉴于相关标准对于风电场无功补偿装置响应时间的检测要求，需要一种适用于现场、能够反映真实测量结果的检测方法来准确获取无功补偿装置的响应时间，为电网调度部门和风电场运营管理者提供支持和参考。
现有风电场无功补偿装置动态响应时间检测方法由于存在设备间的通讯和执行(无功补偿装置内部计算及输出)时延，会导致动态响应时间测量存在较大误差。通过投切部分集电线路或固定补偿设备来产生外部电压变化，可能会出现电压变化不明显，无功补偿装置不动或拒动，具有一定的局限性。同时，由于同样PI参数下，不同无功调节量需要的响应时间并不相同，小电压/无功扰动测量所得出的响应时间必然偏小，精确的响应时间需要大的无功/电压阶跃来获得。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种风电场无功补偿装置动态响应时间检测方法，实现了无功补偿装置动态响应时间的准确测量。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
一种风电场无功补偿装置动态响应时间检测方法，所述方法包括：
(1)分析相关标准对风电场无功补偿装置动态响应时间要求；
(2)确定测试装置后台单元向数据采集系统发送同步信号的时间、向无功补偿装置发送电压/无功目标值的时间以及无功补偿装置向数据采集系统输出反馈信号的时间；
(3)获取无功补偿装置的动态响应时间；
(4)将同步信号和反馈信号发送至数据采集系统，调用数据采集系统获取无功补偿装置精确动态响应时间；
(5)验证该精确动态响应时间是否符合标准要求。
优选的，所述步骤(1)具体包括：
测试装置后台单元在t1时刻向无功补偿装置下发电压/无功目标值；
所述无功补偿装置确认接收到该电压/无功目标值后，在t2时刻向数据采集系统发出反馈信号；
校核电压/无功目标值的合法性，并依据当时电网运行情况，结合相应的控制策略计算出无功电流目标值；将其计算初始时刻记为t3；
无功补偿装置输出无功电流开始时刻t4；以及无功电流输出量达到无功电流目标值90％的时刻t5。
优选的，所述步骤(2)具体包括：
2-1确定测试装置与无功补偿装置间的通讯时间ΔT1＝t2-t1，包括指令下发时间、应答时间、校核时间和确认时间；
2-2确定无功补偿装置输出量的计算时间ΔT2；
2-3确定触发数据采集系统时间ΔT3＝t4-t2；若采用硬节点信号采集数据，该时间单位为毫秒；若采用通讯方式采集，则时间延时为ΔT1；若自动检测电压变化，该时间长度为1-2个周波；
2-4确定无功电流输出量达到无功电流目标值90％的时间ΔT4＝t5-t3。
进一步地，所述步骤(2-2)中，结合当前电网运行状态和无功/电压目标值获取无功电流输出量的计算时间ΔT2＝t3-t2，其取值范围为一个周波以上。
优选的，所述步骤(3)中，获取无功补偿装置动态响应时间表达式为：ΔT1+ΔT2+ΔT4或者ΔT1+ΔT3+ΔT4。
优选的，所述步骤(4)中，获取精确的无功补偿装置动态响应时间包括：通过测试装置后台单元将电压/无功目标值发送至无功补偿装置，所述无功补偿装置接收电压/无功目标值的同时，输出一个开关量/模拟量反馈至测量装置；测试获得无功补偿装置接收到电压/无功目标值指令后开始运行时间、无功电流输出量和动态响应时间。
进一步地，所述获取精确的无功补偿装置动态响应时间的具体步骤包括：
a、利用测试装置后台单元向无功补偿装置下发无功/电压调节指令的同时，向数据采集系统输出一个小电压同步信号，所述数据采集系统接收到该信号后，自动开始采集数据；
b、无功补偿装置接收到无功/电压目标值后，向数据采集系统输出反馈信号，即t2时刻；
c、以数据采集系统收到无功补偿装置反馈信号时刻为起始时刻，直至无功补偿装置输出无功电流达到电流目标值的90％，即无功补偿装置的动态响应时间；其表达式为t5-t2＝ΔT2+ΔT4。
优选的，所述步骤(5)的验证方法包括：当无功补偿装置的精确动态响应时间小于风电场无功补偿装置动态响应时间要求的相关标准时，则验证通过。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：
该方法操作简单，易于现场实现，能够真实反映出无功补偿装置的动态响应时间。只需在测量系统中提供一个同步信号输出，同时在无功补偿装置接收到控制指令信号后反馈一个指令接收确认信号给数据采集系统。避免了无功补偿装置通讯和计算处理时间无法准确测量的问题，相比其他方法，降低了测试过程中可能引起的安全风险；
提高了测试风电场无功补偿装置动态响应时间的准确度，便于现场操作，能够真实反映无功补偿装置的动态响应时间。在风电场符合安全要求的情况下，一个完整测试周期可由测试系统自动完成，不需要人工干预；
具备良好的通用性。风电场额定容量不同，待测试无功补偿装置的数量也可能不同，无论待测试无功补偿装置间是否具备协调控制功能，测试系统只需要修改简单的配置即可，不需要修改系统测试源代码；
不采用通讯规约而采用同步小电压信号输出，方案的通用性较好，且时延短；本方案无需修改现场通讯的点表，避免了不同厂家通讯规约及接口的调试工作量。
附图说明
图1为无功补偿装置响应时间要求曲线示意图；
图2为风电场无功补偿装置电压/无功目标值执行示意图；
图3为风电场无功补偿装置动态响应时间测试原理结构示意图；
图4为风电场无功补偿装置动态响应时间检测方法流程图；
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
如图4所示，一种风电场无功补偿装置动态响应时间检测方法，所述方法包括：
(1)如图1所示，分析相关标准对风电场无功补偿装置动态响应时间要求，包括：
测试装置后台单元根据通讯规约在t1时刻向无功补偿装置下发电压/无功目标值；
所述无功补偿装置确认接收后，在t2时刻向测试装置输出反馈信号；
校核电压/无功目标值的合法性，并依据控制策略计算无功电流目标值；将其计算初始时刻记为t3；此时无功补偿装置的驱动装置发出无功功率导致电压发生变化；
采集无功补偿装置输出无功电流的初始时刻t4；以及，无功电流输出量达到无功电流目标值90％的时刻t5。
如图2所示，(2)确定测试装置后台单元向数据采集系统发送同步信号的时间、向无功补偿装置发送电压/无功目标值的时间以及无功补偿装置向数据采集系统输出反馈信号的时间；
步骤(2)具体包括：
2-1确定测试装置与无功补偿装置间的通讯时间ΔT1＝t2-t1，包括指令下发时间、应答时间、校核时间和确认时间；如采用TCP/IP协议，该时间在数百毫秒至数秒之间；
2-2确定无功电流输出量的计算时间ΔT2；步骤(2-2)中，结合当前电网运行状态和无功/电压目标值获取无功电流输出量的计算时间ΔT2＝t3-t2，其取值范围为一个周波以上。
2-3确定数据采集时间ΔT3＝t4-t2；若采用硬节点信号采集数据，该时间单位为毫秒；若采用通讯方式采集，则时间延时为ΔT1；若自动检测电压变化，该时间长度为1-2个周波；
2-4确定无功电流输出量达到无功电流目标值90％的时间ΔT4＝t5-t3。
(3)获取无功补偿装置的动态响应时间；其表达式为：ΔT1+ΔT2+ΔT4或者ΔT1+ΔT3+ΔT5。整个周期为秒级，以此时间作为装置的动态响应时间，显然不能满足控制要求；同时由于t2不可量测，ΔT2+ΔT4、ΔT3+ΔT4无法测量记录；如将ΔT4视作动态响应时间，则未考虑无功的计算时间和记录单元触发时间，测量值小于实际值，同样存在较大的误差。同时，受现场试验条件的限制，获取t4时刻有时也存在困难。传统电压/无功目标值方法虽然现场操作简单，但存在通讯环节的时间不确定性，实测值通常与实际值存在较大差异。
如图3所示，(4)将同步信号和反馈信号发送至数据采集系统，调用数据采集系统获取无功补偿装置精确动态响应时间；其包括无功补偿装置动态响应的起始时间和无功功率的变化过程。
步骤(4)包括：通过测试装置后台单元将电压/无功目标值发送至无功补偿装置，所述无功补偿装置接收电压/无功目标值的同时，输出一个开关量/模拟量反馈信号至测量装置；测试获得无功电流输出量和动态响应时间。
具体步骤包括：
a、利用测试装置后台单元向无功补偿装置下发无功/电压调节指令的同时，向数据采集系统输出一个小电压同步信号，包括：模拟信号0-10V、模拟信号4-20mA和开关节点信号；所述数据采集系统接收到该信号后，自动开始采集波形数据；
b、无功补偿装置接收到无功/电压目标值后，向数据采集系统输出反馈信号，即t2时刻；
c、以数据采集系统收到无功补偿装置反馈信号时刻为起始时刻，直至无功补偿装置输出无功电流达到电流目标值的90％，即无功补偿装置的动态响应时间；其表达式为t5-t2＝ΔT2+ΔT4。
(5)验证该精确动态响应时间是否符合标准要求。当无功补偿装置的精确动态响应时间小于风电场无功补偿装置动态响应时间要求的相关标准时，则验证通过。
实施例：某些大型风电场额定容量都在100MW以上，可能存在多套无功补偿装置，且无功补偿装置可能由不同的厂家提供，导致监控系统各不相同。如果风电场同一主变压器下有多套无功补偿装置，且无功补偿装置间具有协调控制机制，则按照测试1套无功补偿装置动态响应时间的方法进行，但需要增加第二套无功补偿装置出口电流检测。若多套无功补偿装置间没有协调控制机制，可按测试1套无功补偿装置动态响应时间的方法逐一对无功补偿装置进行测试。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (8)
1.一种风电场无功补偿装置动态响应时间检测方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)分析相关标准对风电场无功补偿装置动态响应时间要求；
(2)确定测试装置后台单元向数据采集系统发送同步信号的时间、向无功补偿装置发送电压/无功目标值的时间以及无功补偿装置向数据采集系统输出反馈信号的时间；
(3)获取无功补偿装置的动态响应时间；
(4)将同步信号和反馈信号发送至数据采集系统，调用数据采集系统获取无功补偿装置精确动态响应时间；
(5)验证该精确动态响应时间是否符合标准要求。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：
测试装置后台单元在t1时刻向无功补偿装置下发电压/无功目标值；
所述无功补偿装置确认接收到该电压/无功目标值后，在t2时刻向数据采集系统发出反馈信号；
校核电压/无功目标值的合法性，并依据当时电网运行情况，结合相应的控制策略计算出无功电流目标值；将其计算初始时刻记为t3；
无功补偿装置输出无功电流开始时刻t4；以及无功电流输出量达到无功电流目标值90％的时刻t5。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：
2-1确定测试装置与无功补偿装置间的通讯时间ΔT1＝t2-t1，包括指令下发时间、应答时间、校核时间和确认时间；
2-2确定无功补偿装置输出量的计算时间ΔT2；
2-3确定触发数据采集系统时间ΔT3＝t4-t2；若采用硬节点信号采集数据，该时间单位为毫秒；若采用通讯方式采集，则时间延时为ΔT1；若自动检测电压变化，该时间长度为1-2个周波；
2-4确定无功电流输出量达到无功电流目标值90％的时间ΔT4＝t5-t3。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(2-2)中，结合当前电网运行状态和无功/电压目标值获取无功电流输出量的计算时间ΔT2＝t3-t2，其取值范围为一个周波以上。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，获取无功补偿装置动态响应时间表达式为：ΔT1+ΔT2+ΔT4或者ΔT1+ΔT3+ΔT4。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，获取精确的无功补偿装置动态响应时间包括：通过测试装置后台单元将电压/无功目标值发送至无功补偿装置，所述无功补偿装置接收电压/无功目标值的同时，输出一个开关量/模拟量反馈至测量装置；测试获得无功补偿装置接收到电压/无功目标值指令后开始运行时间、无功电流输出量和动态响应时间。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获取精确的无功补偿装置动态响应时间的具体步骤包括：
a、利用测试装置后台单元向无功补偿装置下发无功/电压调节指令的同时，向数据采集系统输出一个小电压同步信号，所述数据采集系统接收到该信号后，自动开始采集数据；
b、无功补偿装置接收到无功/电压目标值后，向数据采集系统输出反馈信号，即t2时刻；
c、以数据采集系统收到无功补偿装置反馈信号时刻为起始时刻，直至无功补偿装置输出无功电流达到电流目标值的90％，即无功补偿装置的动态响应时间；其表达式为t5-t2＝ΔT2+ΔT4。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)的验证方法包括：当无功补偿装置的精确动态响应时间小于风电场无功补偿装置动态响应时间要求的相关标准时，则验证通过。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |