CN111707885B - 一种储能用电侧一次调频动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用电侧一次调频动态测试系统及测试分析方法它包括录波仪（1），录波仪（1）与信号发生器（2）和功率控制器（5）分别相连，录制信号发生器（2）的转速信号和功率控制器（5）的功率控制信号；信号发生器（2）和电网频率信号测量装置（8）分别连接至切换开关（9）的二个输入端，切换开关（9）输出端与频率信号采集卡（3）相连，频率信号采集卡（3）与一次调频功能模块（4）相连，一次调频功能模块（4）与功率控制器（5）相连，功率控制器（5）与电动机（7）相连；空气压缩机（6）与电动机（7）通过传动轴相连；可以在运行中实现压缩空气储能用电耗能系统一次调频功能测试，保证电网运行的安全性和稳定性。
Description
技术领域
本发明属于储能技术领域，具体涉及一种储能用电侧一次调频动态测试系统及测试分析方法。
背景技术
发电机组的一次调频功能能够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，并且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，保证整个发供电系统运行的安全性和稳定性。
压缩空气储能机组容量大，保障其一次调频按规定正确动作，对电网调峰调频有坚强支撑作用。压缩空气储能系统能够在储能耗电和释能发电两个阶段参与电网一次调频，但是压缩空气储能电动机运行中一次调频能否正确动作还没有响应的监测手段。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种储能用电侧一次调频动态测试系统及测试分析方法，可以在机组运行中通过动态试验，对一次调频相关功能模块的控制策略和参数进行测试，监测一次调频能否正确动作，及时发现和处理缺陷隐患，为电网稳定运行起到基础保障作用。
本发明的技术方案：
一种储能用电侧一次调频动态测试系统，它包括录波仪，录波仪与信号发生器和功率控制器分别相连，录制信号发生器的转速信号和功率控制器的功率控制信号；信号发生器和电网频率信号测量装置分别连接至切换开关的二个输入端，切换开关输出端与频率信号采集卡相连，频率信号采集卡与一次调频功能模块相连，一次调频功能模块与功率控制器相连，功率控制器与电动机相连；空气压缩机与电动机（7）通过传动轴相连。
切换开关保证电网频率信号测量装置和信号发生器分别接至频率信号采集卡，实现切换过程中信号不间断无缝无扰动切换。
所述的一种储能用电侧一次调频动态测试系统的测试分析方法，它包括对压缩空气储能用电侧一次调频的：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。
在对压缩空气储能用电侧一次调频测试前，将信号发生器模拟电网频率50Hz，将切换开关切换为信号发生器至频率信号采集卡。
所述死区测试方法为：信号发生器输出死区范围内的频率值，录制功率控制器输出信号，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值，录制功率控制器输出信号，如动作则判断为正确，如不动作则判断为不正确。
所述转速不等率测试方法为：信号发生器输出超过死区的的频率值，按照上升和下降阶段分别不少于3个不同频率值，录制功功率控制器输出信号，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的频率值，录制功率控制器输出信号，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值，录制功率控制器输出信号，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。
测试完毕后将切换开关切换为电网频率信号测量装置至频率信号采集卡。
本发明有益效果：
本发明提供一种储能用电侧一次调频动态测试系统及测试分析方法，可以在电动压缩机系统运行中通过动态试验，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；解决了现有技术没有针对压缩空气储能电动机运行中一次调频能否正确动作还没有响应的监测手段，不能在压缩空气储能电动机运行中通过动态试验的技术问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
一种储能用电侧一次调频动态测试系统，包括录波仪1、信号发生器2、频率信号采集卡3、一次调频功能模块4、功率控制器5、空气压缩机6、电动机7、电网频率信号测量装置8和切换开关9；录波仪1与信号发生器2和功率控制器5分别相连，录制信号发生器2的转速信号和功率控制器5的功率控制信号；信号发生器2和电网频率信号测量装置8分别连接至切换开关9的二个输入端，切换开关9输出端与频率信号采集卡3相连，频率信号采集卡3与一次调频功能模块4相连，一次调频功能模块4与功率控制器5相连，功率控制器5与电动机7相连；空气压缩机6与电动机7通过传动轴相连。
切换开关保证电网频率信号测量装置和信号发生器分别接至频率信号采集卡，实现切换过程中信号不间断无缝无扰动切换，防止在切换过程中因信号扰动造成机组控制异常。
所述的一种储能用电侧一次调频动态测试系统的测试分析方法，它包括对压缩空气储能用电侧一次调频的：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。
在对压缩空气储能用电侧一次调频测试前，将信号发生器模拟电网频率50Hz，将切换开关切换为信号发生器至频率信号采集卡。
所述死区测试方法为：信号发生器输出死区范围内的频率值，录制功率控制器输出信号，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值，录制功率控制器输出信号，如动作则判断为正确，如不动作则判断为不正确。
所述转速不等率测试方法为：信号发生器输出超过死区的的频率值，按照上升和下降阶段分别不少于3个不同频率值，录制功功率控制器输出信号，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值，录制功率控制器输出信号，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值，录制功率控制器输出信号，判断是否功率下限幅度设置为零。储能用电功率限制上限幅度，防止电动机功率超限影响安全运行；功率下限幅度设置为零，提高储能一次调频范围，提升储能系统调频能力。
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。
测试完毕后将切换开关切换为电网频率信号测量装置至频率信号采集卡。
实施例：一种储能用电侧一次调频动态测试系统及测试分析方法，可以开展压缩空气储能用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。
切换开关采用XC-U型无缝切换开关。
录波仪采用HDBH6500型。
信号发生器采用33250A型任意波形发生器。
频率信号采集卡采用 YAV F407 型。
一次调频功能模块、功率控制器和电网频率信号测量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，录制功率控制器输出信号，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，录制功率控制器输出信号，如动作判断为正确，如不动作判断为不正确。
信号发生器输出超过死区的的频率值，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，录制功率控制器输出信号，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值，如功率上限幅值为P，对应频率值为f，则输入99%f，录制功率控制器输出信号，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值，如对应频率值为f’，则输入f’，录制功率控制器输出信号，如信号为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。
测试完毕，将切换开关切换为电网频率信号测量装置至频率信号采集卡。
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 (7)
1.一种储能用电侧一次调频动态测试系统，它包括录波仪（1），其特征在于：录波仪（1）与信号发生器（2）和功率控制器（5）分别相连，录制信号发生器（2）的转速信号和功率控制器（5）的功率控制信号；信号发生器（2）和电网频率信号测量装置（8）分别连接至切换开关（9）的二个输入端，切换开关（9）输出端与频率信号采集卡（3）相连，频率信号采集卡（3）与一次调频功能模块（4）相连，一次调频功能模块（4）与功率控制器（5）相连，功率控制器（5）与电动机（7）相连；空气压缩机（6）与电动机（7）通过传动轴相连；切换开关保证电网频率信号测量装置和信号发生器分别接至频率信号采集卡，实现切换过程中信号不间断无缝无扰动切换。
2.如权利要求1所述的一种储能用电侧一次调频动态测试系统的测试分析方法，它包括对压缩空气储能用电侧一次调频的：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；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值，录制功率控制器输出信号，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值，录制功率控制器输出信号，判断是否功率下限幅度设置为零。
3.根据权利要求2所述的一种储能用电侧一次调频动态测试系统的测试分析方法，其特征在于：在对压缩空气储能用电侧一次调频测试前，将信号发生器模拟电网频率50Hz，将切换开关切换为信号发生器至频率信号采集卡。
4.根据权利要求2所述的一种储能用电侧一次调频动态测试系统的测试分析方法，其特征在于：所述死区测试方法为：信号发生器输出死区范围内的频率值，录制功率控制器输出信号，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值，录制功率控制器输出信号，如动作则判断为正确，如不动作则判断为不正确。
5.根据权利要求2所述的一种储能用电侧一次调频动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方法为：信号发生器输出超过死区的频率值，按照上升和下降阶段分别不少于3个不同频率值，录制功率控制器输出信号，计算转速不等率是否正确。
6.根据权利要求2所述的一种储能用电侧一次调频动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。
7.根据权利要求2所述的一种储能用电侧一次调频动态测试系统的测试分析方法，其特征在于：测试完毕后将切换开关切换为电网频率信号测量装置至频率信号采集卡。
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