CN111551851B - 一种储能发电侧一次调频静态测试系统及测试分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储能发电侧一次调频静态测试系统及测试分析方法，它包括一次调频功能模块和录波仪，录波仪与信号发生器相连；转速信号采集装置与信号发生器相连，一次调频功能模块与转速信号采集装置相连，功率控制器与一次调频功能模块和功率信号采集装置相连，功率控制器输出调节阀控制指令与压缩空气膨胀发电系统的进气调节阀相连，功率控制器同时将调节阀控制指令送至录波仪与录波仪相连；录波仪与进气调节阀的位置测试装置相连；进气调节阀与膨胀机通过管道相连，膨胀机与发电机轴相连；在压缩空气储能膨胀发电机组启动前通过静态试验，对一次调频相关功能模块的控制策略和参数进行测试，判断是否正确，为电网稳定运行起到基础保障作用。

Description

一种储能发电侧一次调频静态测试系统及测试分析方法
技术领域
本发明属于储能技术领域，具体涉及一种储能发电侧一次调频静态测试系统及测试分析方法。
背景技术
根据发电机组与电网的依存关系、以及大电网的运行特点，特别随着风电等间歇性能源的大规模投入，要求需要更多的一次调频容量需要充分发挥发电机组的一次调频功能，使发电机组随时响应电网功率以及频率的变化，提高整个发供电系统的频率控制水平以及电能质量，保证整个发供电系统运行的安全性和稳定性。
压缩空气储作为最有发展前景的大规模储能模式之一，对电网调峰调频有坚强支撑作用，保障其一次调频按规定正确动作是重要的技术手段。因此需要在压缩空气储能发电机组启动前对一次调频相关功能模块的控制策略和参数进行静态测试，判断是否正确，为压缩空气储能发电侧一次调频动态测试提供依据，为电网稳定运行起到基础保障作用。目前压缩空气储能发电侧一次调频的静态测试还没有相应测量方法和手段，也没有相应的测试系统，随着压缩空气储能的兴起，为保障电网安全，充分发挥压缩空气储能的能力，亟需解决相关的测试问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种储能发电侧一次调频静态测试系统及测试分析方法，可以在机组启动前通过静态试验，对一次调频相关功能模块的控制策略和参数进行测试，判断是否正确，为电网稳定运行起到基础保障作用。
本发明技术方案是：
一种储能发电侧一次调频静态测试系统，它包括：一次调频功能模块和录波仪，录波仪与信号发生器相连，接受信号发生器输出的转速信号；转速信号采集装置与信号发生器相连，一次调频功能模块与转速信号采集装置相连，功率控制器与一次调频功能模块和功率信号采集装置相连，功率控制器输出调节阀控制指令与压缩空气膨胀发电系统的进气调节阀相连，功率控制器同时将调节阀控制指令送至录波仪与录波仪相连；录波仪与进气调节阀的位置测试装置LVDT相连；进气调节阀与膨胀机通过管道相连，膨胀机与发电机轴相连。
压缩空气储能进气管道有且只有一个进气调节阀，阀门装有位置测试装置LVDT。
所述测试分析方法包括死区测试、转速不等率测试、功率限制幅度测试、系统响应时间及动作时间测试。
测试前将信号发生器输出模拟功率80%Pe，Pe为膨胀发电机额定功率，进气调节阀开启至50%开度，投入自动控制。
所述死区测试的方法为：信号发生器输出死区范围内的频率或转速值，录制进气调节阀位置反馈，如不动作则判断为正确，如动作则判断为不正确；信号发生器输出超过死区的频率或转速值，录制调节阀位置反馈，如动作则判断为正确，如不动作则判断为不正确；
如不正确，进行进一步检查：信号发生器输出死区范围内的频率或转速值，录制功率控制器输出信号，如不变化则判断为正确，如变化则判断为不正确；信号发生器输出超过死区的频率或转速值，录制功率控制器输出信号，如变化则判断为正确，如不变化则判断为不正确；如正确则检查功率控制器到调节阀之间的工作流程环节，如不正确则检查信号发生器到功率控制器之间的工作流程环节。
所述转速不等率测试的方法为：信号发生器输出超过死区的的频率或转速值，按照上升和下降阶段分别输出不少于3个不同频率或转速值，并录制功率控制器出口信号，计算转速不等率是否正确。
功率限制幅度测试方法为：信号发生器输出超过功率上限幅度对应的频率或转速值，录制功率控制器出口信号，计算功率上限幅度是否正确；信号发生器输出功率为零对应的的频率或转速值，录制功率控制器出口信号，判断是否功率下限幅度设置为零。
系统响应时间及动作时间测试方法为：根据已录波图，计算系统响应时间及动作时间，以信号发生器阶跃时间为起点，到功率变化开始时间为系统响应时间，到功率停止变化时间为系统动作时间，判断是否满足要求。
本发明有益效果：
本发明提供一种储能发电侧一次调频静态测试系统及测试分析方法，可以在压缩空气储能膨胀发电机组启动前通过静态试验，对一次调频相关功能模块的控制策略和参数进行测试，判断是否正确，为电网稳定运行起到基础保障作用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
一种储能发电侧一次调频静态测试系统，包括信号发生器1、转速信号采集装置2、功率信号采集装置3、一次调频功能模块4、功率控制器5、录波仪6、压缩空气膨胀发电系统的进气调节阀7、膨胀机8和发电机9。录波仪6与信号发生器1相连，接受信号发生器1输出的转速信号；转速信号采集装置2与信号发生器1相连，一次调频功能模块4与转速信号采集装置2相连，功率控制器5与一次调频功能模块4、功率信号采集装置3相连，功率控制器5输出调节阀控制指令，与进气调节阀相连，同时将调节阀控制指令送至录波仪6，与录波仪6相连；录波仪6与进气调节阀位置测试装置LVDT相连；进气调节阀与膨胀机8通过管道相连，膨胀机8与发电机（9）轴相连。
压缩空气储能进气管道有且只有一个进气调节阀，系统结构简单，易于运行操作，阀门装有位置测试装置LVDT，能够实时测量阀门开度位置，并传送到远方。
所述测试分析方法涵盖所有一次调频静态测试项目，包括死区测试、转速不等率测试、功率限制幅度测试、系统响应时间及动作时间测试。
测试前将信号发生器输出模拟功率80%P e ，P e 为膨胀发电机额定功率，进气调节阀开启至50%开度，投入自动控制。确保发电机能够在增加功率和减少功率两个方向都有调节余量，防止出现运行工况限制机组调节的情况。
所述死区测试的方法为：信号发生器输出死区范围内的频率或转速值，录制进气调节阀位置反馈，如不动作则判断为正确，如动作则判断为不正确；信号发生器输出超过死区的频率或转速值，录制调节阀位置反馈，如动作则判断为正确，如不动作则判断为不正确；
如不正确，进行进一步检查：信号发生器输出死区范围内的频率或转速值，录制功率控制器输出信号，如不变化则判断为正确，如变化则判断为不正确；信号发生器输出超过死区的频率或转速值，录制功率控制器输出信号，如变化则判断为正确，如不变化则判断为不正确；如正确则检查功率控制器到调节阀之间的工作流程环节，如不正确则检查信号发生器到功率控制器之间的工作流程环节。
所述转速不等率测试的方法为：信号发生器输出超过死区的的频率或转速值，按照上升和下降阶段分别输出不少于3个不同频率或转速值，并录制功率控制器出口信号，计算转速不等率是否正确。
功率限制幅度测试方法为：信号发生器输出超过功率上限幅度对应的频率或转速值，录制功率控制器出口信号，计算功率上限幅度是否正确；信号发生器输出功率为零对应的的频率或转速值，录制功率控制器出口信号，判断是否功率下限幅度设置为零。
系统响应时间及动作时间测试方法为：根据已录波图，计算系统响应时间及动作时间，以信号发生器阶跃时间为起点，到功率变化开始时间为系统响应时间，到功率停止变化时间为系统动作时间，判断是否满足要求。
一种储能发电侧一次调频静态测试系统及测试分析方法，可以开展压缩空气储能发电侧一次调频以下试验：死区测试、转速不等率测试、功率限制幅度测试、系统响应时间及动作时间测试。
录波仪采用HDBH6500型。
信号发生器采用33250A型任意波形发生器。
一次调频功能模块、功率控制器、压缩空气膨胀发电系统进气调节阀、转速信号采集装置和功率信号采集装置采用原动机主机DCS配套型号。
信号发生器输出接近于死区和超过死区的频率（转速）值，如死区设置为±0.05Hz，额定频率为50Hz，信号发生器输出50.04Hz、49.96Hz，录制调节阀位置反馈，如不动作判断为正确，如动作判断为不正确。信号发生器输出50.06Hz、49.94Hz，录制调节阀位置反馈，如动作判断为正确，如不动作判断为不正确。
如不正确，进行进一步检查：信号发生器输出50.04Hz、49.96Hz，录制功率控制器输出信号，如不变化判断为正确，如变化判断为不正确。信号发生器输出50.06Hz、49.94Hz，录制功率控制器输出信号，如变化判断为正确，如不变化判断为不正确。如正确，则检查功率控制器到调节阀之间的工作流程环节，如不正确，则检查信号发生器到功率控制器之间的工作流程环节。
信号发生器输出超过死区的的频率（转速）值，死区设置为±0.05Hz，额定频率为50Hz，上升阶段为50.06 Hz，50.08 Hz，50.1Hz，下降阶段为49.94Hz，49.92 Hz，49Hz，录制功率控制器出口信号，计算转速不等率是否正确。
信号发生器输出超过功率上限幅度对应的的频率（转速）值，如功率上限幅值为P，对应频率（转速）值为f，则输入99%f，录制功率控制器出口信号，如出口信号为P，判断功率上限幅度正确，如出口信号大于P，判断功率上限幅度不正确。信号发生器输出功率为零对应的的频率（转速）值，如对应频率（转速）值为f’，则输入f’，录制功率控制器出口信号，如出口信号为0，判断功率下限幅度正确，如出口信号大于0，判断功率下限幅度不正确。
根据已录波图，计算系统响应时间及动作时间，以信号发生器阶跃时间为起点，到功率变化开始时间为系统响应时间，到功率停止变化时间为系统动作时间，判断是否满足要求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式实例，本发明的保护范围并不局限于此。熟悉该技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易找到变化或替换方式，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。为此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种储能发电侧一次调频静态测试系统的测试分析方法，测试系统包括：一次调频功能模块（4）和录波仪（6），其特征在于：录波仪（6）与信号发生器（1）相连，接受信号发生器（1）输出的转速信号；转速信号采集装置（2）与信号发生器（1）相连，一次调频功能模块（4）与转速信号采集装置（2）相连，功率控制器（5）与一次调频功能模块（4）和功率信号采集装置（3）相连，功率控制器（5）输出调节阀控制指令与压缩空气膨胀发电系统的进气调节阀（7）相连，功率控制器（5）同时将调节阀控制指令送至录波仪（6）与录波仪（6）相连；录波仪（6）与进气调节阀（7）的位置测试装置LVDT相连；进气调节阀（7）与膨胀机（8）通过管道相连，膨胀机（8）与发电机（9）轴相连；
测试分析方法包括死区测试、转速不等率测试、功率限制幅度测试、系统响应时间及动作时间测试；测试前将信号发生器输出模拟功率80%P e ，P e 为膨胀发电机额定功率，进气调节阀开启至50%开度，投入自动控制；
所述死区测试的方法为：信号发生器输出死区范围内的频率或转速值，录制进气调节阀位置反馈，如不动作则判断为正确，如动作则判断为不正确；信号发生器输出超过死区的频率或转速值，录制调节阀位置反馈，如动作则判断为正确，如不动作则判断为不正确；如不正确，进行进一步检查：信号发生器输出死区范围内的频率或转速值，录制功率控制器输出信号，如不变化则判断为正确，如变化则判断为不正确；信号发生器输出超过死区的频率或转速值，录制功率控制器输出信号，如变化则判断为正确，如不变化则判断为不正确；如正确则检查功率控制器到调节阀之间的工作流程环节，如不正确则检查信号发生器到功率控制器之间的工作流程环节；
功率限制幅度测试方法为：信号发生器输出超过功率上限幅度对应的频率或转速值，录制功率控制器出口信号，计算功率上限幅度是否正确；信号发生器输出功率为零对应的频率或转速值，录制功率控制器出口信号，判断是否功率下限幅度设置为零。
2.根据权利要求1所述的一种储能发电侧一次调频静态测试系统的测试分析方法，其特征在于：压缩空气储能进气管道有且只有一个进气调节阀，阀门装有位置测试装置LVDT。
3.根据权利要求1所述的一种储能发电侧一次调频静态测试系统的测试分析方法，其特征在于：所述转速不等率测试的方法为：信号发生器输出超过死区的频率或转速值，按照上升和下降阶段分别输出不少于3个不同频率或转速值，并录制功率控制器出口信号，计算转速不等率是否正确。
4.根据权利要求1所述的一种储能发电侧一次调频静态测试系统的测试分析方法，其特征在于：系统响应时间及动作时间测试方法为：根据已录波图，计算系统响应时间及动作时间，以信号发生器阶跃时间为起点，到功率变化开始时间为系统响应时间，到功率停止变化时间为系统动作时间，判断是否满足要求。
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