CN112379163A - 一种海上风电场一次调频功能移动测试系统 - Google Patents

一种海上风电场一次调频功能移动测试系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种海上风电场一次调频功能移动测试系统,包括:模型系统,用于获取并显示被测厂站中各关键节点的实时数据,并根据实时数据更新被测厂站的拓扑模型,对拓扑模型进行分析计算;测试系统,用于生成并发送频率指令至被测厂站的控制系统,或生成并发送频率测试指令至信号发生装置,由信号发生装置在并网点产生预置频率信号,使得被测厂站根据接收的频率指令或者并网点测得的预置频率信号进行响应并反馈对应的测试数据,由数据记录装置采集并发送至测试结果处理系统;测试结果处理系统,用于对测试数据进行数据处理并生成报告。本申请解决了常规一次调频测试存在的设备较多、操作复杂费时的问题。

Description

一种海上风电场一次调频功能移动测试系统
技术领域
本申请涉及电力调频测试技术领域,尤其涉及一种海上风电场一次调频功能移动测试系统。
背景技术
搭建一种海上风电场一次调频功能移动测试系统的意义:①风电场波动性和间歇性特征明显,规模化并网后将会对受端电网的稳定特性带来显著影响。当前缺乏针对大规模海上风电与复杂大电网交互影响的检测试验手段和平台,缺乏其与储能系统协调运行控制的相关工程技术和经验。②在新能源替代传统化石能源、电能在能源消费中比例提升是我国能源格局发展的大势所趋的大环境下,系统对新能源厂站参与调频能力提出新的需求,有必要对其相关能力进行试验检测。
针对测试功能方面:现有的海上风电系统涉网测试主要包括电压/频率适应能力、故障穿越、功率预测、有功功率控制、无功功率及电压控制、电能质量、无功补偿装置并网性能等相关内容。由于风电场目前规模有限,目前一次调频的测试是通过信号发生装置、数据记录分析仪实现,最终结果由人工描点计算得到下垂曲线进行一次调频效果评估,测试操作复杂费时。
针对移动测试系统构造方面:目前已有文献针对移动式主站测试模拟装置进行相关研究,主要用于简化与变电站自动化设备的调试流程及步骤,应用对象为常规变电站系统。
发明内容
本申请提供了一种海上风电场一次调频功能移动测试系统,使得解决了常规一次调频测试存在的设备较多、操作复杂费时等难点问题,以及现有移动式测试装置测试对象有限的问题。
有鉴于此,本申请第一方面提供了一种海上风电场一次调频功能移动测试系统,所述系统包括:
模型系统,用于获取并显示被测厂站中各关键节点的实时数据,并根据实时数据更新被测厂站的拓扑模型,对拓扑模型进行分析计算;
测试系统,用于生成并发送频率指令至被测厂站的控制系统,或生成并发送频率测试指令至信号发生装置,由信号发生装置在并网点产生预置频率信号,使得被测厂站根据接收的所述频率指令或者并网点测得的所述预置频率信号进行响应并反馈对应的测试数据,由数据记录装置采集并发送至测试结果处理系统;
测试结果处理系统,用于对所述测试数据进行数据处理并生成报告。
可选的,还包括:
通信模块,用于与被测厂站的控制系统进行实时通信。
可选的,所述信号发生装置发送的预置频率信号,信号的频率范围为1~100Hz,信号的输出频率误差不高于0.002Hz,信号的相位范围为0~360°,信号的输出误差不高于0.1°,信号发生周期不超过100ms。
可选的,还包括:
数据记录装置,用于在并网点二次侧采集数据并反馈至所述测试结果处理系统进行分析生成测试结果。
可选的,所述数据记录装置采集电压、电流所用的互感器精度均不低于0.2级,采样频率不低于20kHz,带宽不小于2.5kHz。
可选的,所述测试结果处理系统还包括:
数据处理模块,用于将测试数据生成对应的图表,并根据预置的指标计算方法计算出对应的评估指标,最后生成所述评估指标对应的测试结果。
可选的,所述测试结果处理系统还包括:
报表生成模块,用于将测试结果以图表文档的形式导出。
可选的,所述测试结果处理系统还包括:
数据接收模块,用于接收风电场气象数据、风电场电气参数、风电场运行数据、风电机组基础参数及运行数据、电网运行信息、统计计算容量数据及其他试验现场需求数据。
可选的,所述测试结果处理系统还包括:
数据存储模块,用于存储所述测试结果处理系统接收的数据、处理数据、生成指令数据以及下发指令数据,实时记录待测厂站上传的各模拟量、开关量、告警指示及信息。
可选的,所述测试结果处理系统还包括:
数据查询模块,用于检索风电场信息、风电机组信息、实时数据、历史数据、测试结果、报警及事件顺序记录以及简报信息。
从以上技术方案可以看出,本申请具有以下优点:
本申请实施例中,提供了一种海上风电场一次调频功能移动测试系统,包括:模型系统,用于获取并显示被测厂站中各关键节点的实时数据,并根据实时数据更新被测厂站的拓扑模型,对拓扑模型进行分析计算;测试系统,用于生成并发送频率指令至被测厂站的控制系统,或生成并发送频率测试指令至信号发生装置,由信号发生装置在并网点产生预置频率信号,使得被测厂站根据接收的频率指令或者并网点测得的预置频率信号进行响应并反馈对应的测试数据,由数据记录装置采集并发送至测试结果处理系统;测试结果处理系统,用于对测试数据进行数据处理并生成报告。
本申请通过分别采用测试系统发送频率测试指令使得被测厂站产生频率偏差,用于测试风电场一次调频控制逻辑的有效性;或者采用信号发生装置发送预置频率信号至被测厂站,使得被测厂站识别到频率偏差用于测试整套风电场一次调频性能,包含其调节逻辑、数据采集、感受并网点频率波动的灵敏度等性能。本申请综合了主站测试系统和信号发生装置的优势,解决了常规一次调频测试存在的设备较多、操作复杂费时等难点问题。
附图说明
图1为本申请一种海上风电场一次调频功能移动测试系统的一个实施例中移动测试系统与被测厂站的系统架构图;
图2为本申请一种海上风电场一次调频功能移动测试系统的一个实施例中测试结果处理系统的系统架构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
图1为本申请一种海上风电场一次调频功能移动测试系统的一个实施例中移动测试系统与被测厂站的系统架构图,图1中包括:
模型系统101,用于获取并显示被测厂站中各关键节点的实时数据,并根据实时数据更新被测厂站的拓扑模型,对拓扑模型进行分析计算。
需要说明的是,模型系统能够实现展示、统计被测厂站拓扑模型,并实现操作、防误操作等功能,用于反映接入厂站系统的网架结构及各关键节点实时模拟量、开关量。该系统可以根据被测风电场厂家提供信息绘制搭建,在测试过程中能够通过数据通讯实现模型更新,并能够进行简单的拓扑分析计算。
测试系统102,用于生成并发送频率指令至被测厂站的控制系统,或生成并发送频率测试指令至信号发生装置,由信号发生装置在并网点产生预置频率信号,使得被测厂站根据接收的频率指令或者并网点测得的预置频率信号进行响应并反馈对应的测试数据,由数据记录装置采集并发送至测试结果处理系统。
需要说明的是,测试系统可以用于通讯信号测试和一次调频测试,对于已有相关标准明确规定检测项目的,可按照相关标准固化检测项目、检测内容以及相应的测试指令;对于尚无标准明确规定的,开发人工输入指令手段,控制操作采用“选择测试指令—返送校核—执行操作指令”的方式。
当测试系统用于一次调频测试时,测试系统下发频率指令到被测厂站的控制系统生成频率偏差的方式,通过数据记录装置在并网点二次侧进行数据采集与反馈采集的测试数据至测试结果处理系统。该方式主要用于测试风电场一次调频控制逻辑的有效性,无法验证风电场一次设备对并网点频率波动的采集是否有效,但是更加简单灵活。
本申请中的一次调频测试主要用于验证被测新能源厂站一次调频系统的动作逻辑和动作策略的正确性和控制效果,能够实现一次调频响应滞后时间、一次调频稳定时间、一次调频响应速度、一次调频负荷变化幅度等动态指标的测试试验,并能够获取厂站一次调频相关参数实现控制回路检查、参数设置核查等静态指标的评估。具备开展以下试验内容的功能:①实现一次调频动态性能测试。②一次调频试验系统应能够实现新能源厂站的防扰动性能测试试验,用于校验快速频率响应功能能否躲过高低电压穿越等暂态过程。③具备项目实施阶段颁布的新能源厂站一次调频测试标准或规范要求的其他测试功能。
信号发生装置103,用于根据接收的频率测试指令向并网点发送预置频率信号,使得被测厂站的控制系统测得频率偏差,根据被测厂站进行一次调频的有功功率控制方法实现一次调频响应。
需要说明的是,信号发生装置根据来自测试系统编辑生成的频率测试信号,生成预置频率信号并发送至被测厂站,被测厂站的控制系统感受到接收到的信号之间的频率稳态偏差形成机侧控制的补偿功率指令,根据风电场进行一次调频的有功功率控制方法,经下垂控制环节或桨距角控制环节或转速控制环节实现一次调频响应;经由数据记录装置在并网点二次侧采集数据并反馈给测试结果处理系统进行分析生成测试结果。信号发生装置与数据记录装置均为移动测试系统的一个部分,仅用于数据发生与采集,信号发生装置可以安装于并网点,以便于向被测厂站发送频率信号,被测厂站可以通过厂站采集设备从并网点进行采集,当发现采集的频率与被测厂站正常运行时的频率产生频率偏差,则被测厂站产生相应的响应。具体的,信号发生装置的频率输出范围为1~100Hz,频率误差不高于0.002Hz;相位输出范围0~360°,相位输出误差不超过±0.1°,信号发生周期不超过100ms,能够有效依据系统下发的电压和频率曲线输出。
需要说明的是,由测试系统直接生成并发送频率指令至被测厂站的控制系统的测试方法,可用于验证风电场一次调频逻辑有效性,无法验证风电场一次设备对并网点频率波动采集的有效性。而由信号发生装置在并网点产生预置频率信号的测试方法,能够验证一次调频各环节的有效性。
数据记录装置105,用于在并网点二次侧采集数据并反馈至所述测试结果处理系统进行分析生成测试结果。
需要说明的是,数据记录装置可以用于在并网点二次侧采集电压、电流数据并反馈给测试结果处理系统进行分析生成测试结果。数据记录装置采集电压、电流所用的互感器精度均不低于0.2级,采样频率不低于20kHz,带宽不小于2.5kHz。
测试结果处理系统104,用于对测试数据进行数据处理并生成报告。
需要说明的是,测试结果处理系统可以用于实现数据接收、数据处理、数据储存、数据查询、报表生成、权限与二次开发等功能。数据接收的实现方法是基于测试结果处理系统的数据采集装置与被测厂站SCADA的通信,可以用于对获取的测试数据进行监测与分析。测试结果处理系统104还可以接收数据记录装置采集的并网点的电压电流数据。
本申请通过分别采用测试系统发送频率指令使得被测厂站产生频率偏差,用于测试风电场一次调频控制逻辑的有效性;或者采用信号发生装置发送预置频率信号至被测厂站,使得被测厂站识别到频率偏差用于测试整套风电场一次调频性能,包含其调节逻辑、数据采集、感受并网点频率波动的灵敏度等性能。本申请综合了主站测试系统和信号发生装置的优势,解决了常规一次调频测试存在的设备较多、操作复杂费时等难点问题。
本申请还提供了一种海上风电场一次调频功能移动测试系统的另外一种实施例,移动测试系统还包括:
通信模块,用于与被测厂站的控制系统进行实时通信。
需要说明的是,本申请可以通过通讯模块实现模型系统、测试系统、信号发生装置、数据记录装置及测试结果处理系统与被测厂站之间的数据连接。具体的,本申请可以采用常规的通信规约和协议如DL/T 634.5101-2002、DL/T634.5104-2009、MODBUS、IEC61850等,与被测新能源厂站进行有效通信,实现信号传动测试,一次调频功能的测试以及数据准确性核对测试。
在一种具体的实施方式中,如图2所示的测试结果处理系统的系统架构图,在测试结果处理系统104还包括:
数据处理模块1041,用于将测试数据生成对应的图表,并根据预置的指标计算方法计算出对应的评估指标,生成评估指标对应的测试结果。
需要说明的是,数据处理模块可以将采集的测试数据生成对应的图表,根据标准化规定的指标计算方法自动计算出评估指标,生成测试结果。
报表生成模块1042,用于将测试结果以图表文档的形式导出。
需要说明的是,报表生成模块的实现方法是通过对测试数据处理形成的测试结果形成图表文档导出,应用于试验报告定义、编辑、显示、存储、查询、打印等功能。报表生成模块的开发具有可扩展性,即试验报告模板应包含所有试验系统测试项目及结果,可根据实验需求进行调整。
在一种具体的实施方式中,测试结果处理系统还包括:
数据接收模块1043,用于接收风电场气象数据、风电场电气参数、风电场运行数据、风电机组基础参数及运行数据、电网运行信息、统计计算容量数据及其他试验现场需求数据。
需要说明的是,数据接收模块所接收的测试数据包括风电场气象数据(包括测试时的风速、气温、湿度、气压等信息)、风电场电气参数(包括AGC、AVC的参数设置,风电场有功、无功、电压自动控制功能投入退出状态等信息)、风电场运行数据(包括风电场的有功/MW、无功/Mvar、电压/kV、电流/A、功率因数、频率/Hz等信息)、风电机组基础参数及运行数据(包括机组基础参数、风机运行状态、设备异常情况、试验风机的运行数据等信息)、电网运行信息(如限电电量,最大限电出力,前日检修计划,次日检修计划,短期、超短期风电预测结果)、统计计算(如开机容量(运行)、停机可用容量(无风停运)、检修容量(含故障容量、人为停机容量)等信息)及其他试验现场需求数据。
在一种具体的实施方式中,测试结果处理系统还包括:
数据存储模块1044,用于存储测试结果处理系统接收的数据、处理数据、生成指令数据以及下发指令数据,实时记录待测厂站上传的各模拟量、开关量、告警指示及信息。
需要说明的是,数据储存模块的实现方法是建立实时与历史两个数据库,实时数据库实时存储接收数据、处理数据、生成指令、下发指令,实时记录厂站上送的各模拟量、开关量、告警指示及信息等,并设置周期/手动更新;历史数据库将现场采集的实时数据进行定时存储、统计、累计等,用于后续检索、查阅和使用。
在一种具体的实施方式中,测试结果处理系统还包括:
数据查询模块1045,用于检索风电场信息、风电机组信息、实时数据、历史数据、测试结果、报警及事件顺序记录以及简报信息。
需要说明的是,数据查询模块的实现方法是在系统中搭建检索模块,应用于在数据库中检索风电场信息、风电机组信息、实时数据、历史数据、测试结果、报警及事件顺序记录(SOE)、简报等信息,同时设置报表管理、信息上传等功能。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
本申请中术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解,在本申请中,“至少一个(项)”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,用于描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“A和/或B”可以表示:只存在A,只存在B以及同时存在A和B三种情况,其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,“a和b”,“a和c”,“b和c”,或“a和b和c”,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。
以上所述,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种海上风电场一次调频功能移动测试系统,其特征在于,包括:
模型系统,用于获取并显示被测厂站中各关键节点的实时数据,并根据实时数据更新被测厂站的拓扑模型,对拓扑模型进行分析计算;
测试系统,用于生成并发送频率指令至被测厂站的控制系统,或生成并发送频率测试指令至信号发生装置,由信号发生装置在并网点产生预置频率信号,使得被测厂站根据接收的所述频率指令或者并网点测得的所述预置频率信号进行响应并反馈对应的测试数据,由数据记录装置采集并发送至测试结果处理系统;
测试结果处理系统,用于对所述测试数据进行数据处理并生成报告。
2.根据权利要求1所述的海上风电场一次调频功能移动测试系统,其特征在于,还包括:
通信模块,用于与被测厂站的控制系统进行实时通信。
3.根据权利要求1所述的海上风电场一次调频功能移动测试系统,其特征在于,所述信号发生装置发送的预置频率信号,信号的频率范围为1~100Hz,信号的输出频率误差不高于0.002Hz,信号的相位范围为0~360°,信号的输出误差不高于0.1°,信号发生周期不超过100ms。
4.根据权利要求1所述的海上风电场一次调频功能移动测试系统,其特征在于,所述数据记录装置具体用于在并网点二次侧采集数据并反馈至所述测试结果处理系统进行分析生成测试结果。
5.根据权利要求4所述的海上风电场一次调频功能移动测试系统,其特征在于,所述数据记录装置采集电压、电流所用的互感器精度均不低于0.2级,采样频率不低于20kHz,带宽不小于2.5kHz。
6.根据权利要求1所述的海上风电场一次调频功能移动测试系统,其特征在于,所述测试结果处理系统还包括:
数据处理模块,用于将测试数据生成对应的图表,并根据预置的指标计算方法计算出对应的评估指标,最后生成所述评估指标对应的测试结果。
7.根据权利要求1所述的海上风电场一次调频功能移动测试系统,其特征在于,所述测试结果处理系统还包括:
报表生成模块,用于将测试结果以图表文档的形式导出。
8.根据权利要求1所述的海上风电场一次调频功能移动测试系统,其特征在于,所述测试结果处理系统还包括:
数据接收模块,用于接收风电场气象数据、风电场电气参数、风电场运行数据、风电机组基础参数及运行数据、电网运行信息、统计计算容量数据及其他试验现场需求数据。
9.根据权利要求1所述的海上风电场一次调频功能移动测试系统,其特征在于,所述测试结果处理系统还包括:
数据存储模块,用于存储所述测试结果处理系统接收的数据、处理数据、生成指令数据以及下发指令数据,实时记录待测厂站上传的各模拟量、开关量、告警指示及信息。
10.根据权利要求1所述的海上风电场一次调频功能移动测试系统,其特征在于,所述测试结果处理系统还包括:
数据查询模块,用于检索风电场信息、风电机组信息、实时数据、历史数据、测试结果、报警及事件顺序记录以及简报信息。
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