CN113078662B - 一种新能源快速频率响应系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种新能源快速频率响应系统及方法，通过调频控制响应装置转发电网调度主站的有功电压控制指令，可以对各新能源发电机组进行日常的有功输出控制和稳态电压控制，减少其他设备的使用和运维，提高新能源电场的电网运行的可靠性，同时，当电网频率异常时，对电网调度主站的有功功率控制指令进行闭锁控制，从而可以使得调频控制响应装置独立进行调频，不叠加电网调度主站下发的有功功率控制指令中的控制值，提高快速调频的准确性，当调频控制操作结束或超时后，则解开电网调度主站的功功率控制指令的闭锁控制，从而使得电网调度主站和调频控制响应装置协调工作，保障了新能源场站的电网稳定运行。

Description

一种新能源快速频率响应系统及方法

技术领域

本申请涉及新能源电场技术领域，尤其涉及一种新能源快速频率响应系统及方法。

背景技术

随着风电、光伏等新能源接入比例的不断增加，逐步成为未来电力系统中的重要电源，同时，也挤占具有转动惯量的常规电源机组空间，电网一次调频资源储备下降，频率控制结构性困境凸显。

但目前的新能源调频响应系统能以进行快速调频，其响应时间较长，无法快速响应当前的电网需求，这会对电网运行稳定性带来较为严重的挑战；

因此，市场上也出现了新能源快速频率响应装置，可以实现快速调频，从而改善发电机组的有功输出，但是，当电网出现异常时，快速频率响应装置和电网调度中心系统在调节过程中，不能协调工作，导致电网调度中心系统的日常中的有功调度值与快速频率响应装置的调节值相叠加，更容易引起电网发生振荡，不利于新能源场站电网的稳定运行。

发明内容

本申请提供了一种新能源快速频率响应系统及方法，用于解决现有的快速频率响应装置和电网调度中心系统在调节过程中，不能协调工作的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种新能源快速频率响应系统，包括：电网调度主站、调频控制响应装置和机组执行监控模块；

所述电网调度主站用于向所述调频控制响应装置下发有功电压控制指令，所述有功电压控制指令包括有功功率控制指令和无功电压控制指令；

所述调频控制响应装置包括交流量采集模块、主控模块和通讯接口模块；

所述交流量采集模块用于采集升压站并网点的电压、电流和电网频率，还用于基于所述电压和所述电流计算得出所述升压站并网点的实时有功功率，还用于将所述电压、所述电流、所述电网频率和所述实时有功功率传输至所述主控模块；

所述主控模块用于接收所述有功电压控制指令后，通过所述通讯接口模块转发至所述机组执行监控模块；还用于当所述电网频率超过预设的频率响应死区时，则向所述电网调度主站发出频率闭锁信号，以便所述电网调度主站对所述有功功率控制指令进行闭锁控制，还用于根据所述实时有功功率计算得出有功调节目标值，还用于将所述有功调节目标值通过所述通讯接口模块转发至所述机组执行监控模块，以便于对新能源场站中的各新能源发电机组进行调频控制操作，还用于当所述调频控制操作结束或超时时，则向所述电网调度主站发出频率下发信号，以便于所述电网调度主站恢复向所述调频控制响应装置下发所述有功功率控制指令；

所述通讯接口模块用于接收所述主控模块发送的所述有功电压控制指令或所述有功调节目标值后，通过以太网向所述机组执行监控模块发送所述有功电压控制指令或所述有功调节目标值；

所述机组执行监控模块用于将所述有功电压控制指令或所述有功调节目标值以遥调指令的形式下发到新能源场站中的各新能源发电机组。

优选地，所述电网调度主站用于获取新能源场站中的各新能源发电机组的有功上限值和有功下限值；

所述主控模块还用于接收所述电网调度主站发送的所述有功上限值和所述有功下限值，以作为所述有功调节目标值的约束参考值。

优选地，所述交流量采集模块还用于根据所述电压和所述电流计算得出所述升压站并网点的实时无功功率；还用于将所述实时无功功率发送至所述主控模块；

所述主控模块还用于当所述升压站并网点的所述电压超过预设的电压阈值时，则向所述电网调度主站发出电压闭锁信号，以便所述电网调度主站对所述无功电压控制指令进行闭锁控制，还用于根据所述升压站并网点的所述电压、所述实时无功功率、预设的电压目标值和预设的无功电压灵敏度计算得出无功调节目标值，还用于将所述无功调节目标值通过所述通讯接口模块转发至所述机组执行监控模块，从而使所述机组执行监控模块将所述无功调节目标值以遥调指令的形式下发到新能源场站中的各新能源发电机组进行无功调节操作，还用于当所述无功调节操作结束或超时时，则向所述电网调度主站发出电压下发信号，以便于所述电网调度主站恢复向所述调频控制响应装置下发所述无功电压控制指令。

优选地，所述通讯接口模块包括对时接口、数据采集接口、调度主站接口、升压站综自接口、AGC系统接口和机组执行监控接口；

所述对时接口用于基于IRIG-B码进行对时，从而生成与GPS时钟信号同步的实时时钟；

所述数据采集接口用于基于UDP-Socket接口函数传输所采集的所述升压站并网点的所述电压、所述电流和所述电网频率；

所述调度主站接口用于通过以太网与所述电网调度主站进行数据交互；

所述升压站综自接口用于通过以太网与所述升压站并网点进行数据交互；

所述AGC系统接口用于通过以太网与新能源场站的AGC系统进行数据交互；

所述机组执行监控接口用于通过以太网与所述机组执行监控模块进行数据交互。

优选地，所述调度主站接口、所述升压站综自接口、所述AGC系统接口和所述机组执行监控接口具体均采用TCP/IP通讯接口。

优选地，所述交流量采集模块包括录波子模块，用于对所采集的升压站并网点的所述电压、所述电流和所述电网频率进行数据录波。

优选地，本系统还包括监测显示模块，所述监测显示模块与所述主控模块电连接，用于接收所述主控模块传输的所述电压、所述电流、所述电网频率、所述实时有功功率和所述实时无功功率后，生成相应的电压-时间变化曲线、电流-时间变化曲线、电网频率-时间变化曲线、有功功率-时间变化曲线和无功功率-时间变化曲线；

还用于接收所述主控模块传输的所述频率闭锁信号、所述频率下发信号、所述电压闭锁信号和所述电压下发信号后，从而对所述调频控制操作或所述无功调节操作的操作信号进行显示。

第二方面，本发明还提供了一种基于上述的新能源快速频率响应系统的方法，包括以下步骤：

S1、通过电网调度主站向调频控制响应装置下发有功电压控制指令，所述有功电压控制指令包括有功功率控制指令和无功电压控制指令；

S2、通过所述调频控制响应装置接收所述有功电压控制指令后，通过通讯接口模块转发至机组执行监控模块；

S3、通过所述机组执行监控模块将所述有功电压控制指令以遥调指令的形式下发到新能源场站中的各新能源发电机组；

S4、通过所述调频控制响应装置采集升压站并网点的电压、电流和电网频率，基于所述电压和所述电流计算得出所述升压站并网点的实时有功功率；

S5、当所述电网频率超过预设的频率响应死区时，则向所述电网调度主站发出频率闭锁信号，以便所述电网调度主站对所述有功功率控制指令进行闭锁控制；

S6、根据所述实时有功功率计算得出有功调节目标值，将所述有功调节目标值通过所述通讯接口模块转发至所述机组执行监控模块，以便于对新能源场站中的各新能源发电机组进行调频控制操作；

S7、当所述调频控制操作结束或超时时，则向所述电网调度主站发出频率下发信号，以便于所述电网调度主站恢复向所述调频控制响应装置下发所述有功功率控制指令，重新执行步骤S1。

优选地，所述步骤S6中的根据所述实时有功功率计算得出有功调节目标值的步骤包括：

S601、基于根据有功功率-频率下垂特性模型，根据所述实时有功功率计算得出有功调节目标值；

S602、通过所述电网调度主站获取新能源场站中的各新能源发电机组的有功上限值和有功下限值；

通过所述调频控制响应装置接收所述电网调度主站发送的所述有功上限值和所述有功下限值，以作为所述有功调节目标值的约束参考值，从而对所述有功调节目标值进行约束控制。

优选地，所述步骤S4之后还包括：

D1、通过所述调频控制响应装置基于所述电压和所述电流计算得出所述升压站并网点的实时无功功率；

D2、当所述升压站并网点的所述电压超过预设的电压阈值时，则向所述电网调度主站发出电压闭锁信号，以便所述电网调度主站对所述无功电压控制指令进行闭锁控制；

D3、根据所述升压站并网点的所述电压、所述实时无功功率、预设的电压目标值和预设的无功电压灵敏度计算得出无功调节目标值，将所述无功调节目标值通过所述通讯接口模块转发至所述机组执行监控模块，从而使所述机组执行监控模块将所述无功调节目标值以遥调指令的形式下发到新能源场站中的各新能源发电机组进行无功调节操作；

D4、当所述无功调节操作结束或超时时，则向所述电网调度主站发出电压下发信号，以便于所述电网调度主站恢复向所述调频控制响应装置下发所述无功电压控制指令，重新执行步骤S1。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种新能源快速频率响应系统及方法，通过调频控制响应装置转发电网调度主站的有功电压控制指令，可以对各新能源发电机组进行日常的有功输出控制和稳态电压控制，减少其他设备的使用和运维，提高新能源电场的电网运行的可靠性，同时，当电网频率异常时，对电网调度主站的有功功率控制指令进行闭锁控制，从而可以使得调频控制响应装置独立进行调频，不叠加电网调度主站下发的有功功率控制指令中的控制值，提高快速调频的准确性，当调频控制操作结束或超时后，则解开电网调度主站的功功率控制指令的闭锁控制，从而使得电网调度主站和调频控制响应装置协调工作，保障了新能源场站的电网稳定运行。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种新能源快速频率响应系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种新能源快速频率响应系统中的调频控制响应装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种新能源快速频率响应方法的流程图。

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。

新能源快速频率响应系统的应用场景以风电场、光伏电站新能源场站端为应用案例，以实现风电场、光伏电站等新能源场站参与电网一次调频功能，该系统部署安全I区，其中，安全I区是电力监控系统安全防护规定的要求，与英特网通过隔离装置进行隔离，起到网络安全的作用，满足电力监控系统安全防护规定要求，可根据要求通过调度数据网接入电网调度主站。

为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种新能源快速频率响应系统，包括：电网调度主站100、调频控制响应装置200和机组执行监控模块300；

电网调度主站100用于向调频控制响应装置200下发有功电压控制指令，有功电压控制指令包括有功功率控制指令和无功电压控制指令；

请参阅图2，调频控制响应装置200包括交流量采集模块201、主控模块202和通讯接口模块203；

交流量采集模块201用于采集升压站并网点的电压、电流和电网频率，还用于基于电压和电流计算得出升压站并网点的实时有功功率，还用于将电压、电流、电网频率和实时有功功率传输至主控模块202；

需要说明的是，交流量采集模块201包括录波子模块，用于对所采集的升压站并网点的电压、电流和电网频率进行数据录波。

实时有功功率的计算公式为，

式中，P表示实时有功功率，U表示电压，I表示电流，

表示相角值。

其中，相角值由电压和电流经傅里叶变换计算得到。

主控模块202用于接收有功电压控制指令后，通过通讯接口模块203转发至机组执行监控模块300；还用于当电网频率超过预设的频率响应死区时，则向电网调度主站100发出频率闭锁信号，以便电网调度主站100对有功功率控制指令进行闭锁控制，还用于根据实时有功功率计算得出有功调节目标值，还用于将有功调节目标值通过通讯接口模块203转发至机组执行监控模块300，以便于对新能源场站中的各新能源发电机组进行调频控制操作，还用于当调频控制操作结束或超时时，则向电网调度主站100发出频率下发信号，以便于电网调度主站100恢复向调频控制响应装置200下发有功功率控制指令；

需要说明的是，主控模块202可以转发电网调度主站100下发有功电压控制指令至机组执行监控模块300，从而可以对各新能源发电机组进行日常的有功输出控制和稳态电压控制，减少其他设备的使用和运维，提高新能源电场的电网运行的可靠性。

同时，当电网频率出现异常时，则向对电网调度主站100的有功功率控制指令的下发功能进行切断，进行有功功率调节操作，在有功功率调节操作中，根据实时有功功率计算得出有功调节目标值，在一般示例中，采用有功功率-频率下垂特性模型对有功调节目标值进行计算，有功功率-频率下垂特性模型具体为：

式中，P_target表示功率目标调节值，P₀表示升压站并网点的初始功率，P_N表示新能源发电机组的额定功率，f表示升压站并网点的频率，f_d表示预设的调频死区频率，f_N表示系统额定频率，δ％表示新能源发电机组的快速频率响应的调差率。

在新能源场站中，通过电网调度主站100可以配置场站参数和调频参数，其中，场站参数包括新能源发电机组的装机容量、新能源发电机组的快速频率响应的调差率、升压站并网点的PT变比和CT变比；调频参数包括快速频率响应死区、快速频率响应的最大负荷调整限幅、快速频率响应的负荷响应滞后时间和快速频率响应的调整稳定时间。

计算得出有功调节目标值后，将有功调节目标值作为有功功率调整的参考值，通过通讯接口模块203转发至机组执行监控模块300，以便于对新能源场站中的各新能源发电机组进行调频控制操作，同时，不叠加电网调度主站100下发的有功功率控制指令中的控制值，提高快速调频的准确性；

当调频控制操作结束或超时时，则说明新能源发电机组的有功输出得到正常控制或调频控制操作的时间超过预设的快速频率响应的调整稳定时间，需要主控模块202恢复正常转发电网调度主站100下发有功电压控制指令至机组执行监控模块300，通过有功功率控制指令对各新能源发电机组进行有功控制，从而保障场站的电网稳定运行。

通讯接口模块203用于接收主控模块202发送的有功电压控制指令或有功调节目标值后，通过以太网向机组执行监控模块300发送有功电压控制指令或有功调节目标值；

机组执行监控模块300用于将有功电压控制指令或有功调节目标值以遥调指令的形式下发到新能源场站中的各新能源发电机组。

需要说明的是，以遥调指令的形式下发到新能源场站中的各新能源发电机组，可以快速地下发指令，提高新能源场站的电网运行可靠性。

本实施例通过调频控制响应装置200转发电网调度主站100的有功电压控制指令，可以对各新能源发电机组进行日常的有功输出控制和稳态电压控制，减少其他设备的使用和运维，提高新能源电场的电网运行的可靠性，同时，当电网频率异常时，对电网调度主站100的功功率控制指令进行闭锁控制，从而可以使得调频控制响应装置200独立进行调频，不叠加电网调度主站100下发的有功功率控制指令中的控制值，提高快速调频的准确性，当调频控制操作结束或超时后，则解开电网调度主站100的功功率控制指令的闭锁控制，从而使得电网调度主站100和调频控制响应装置200协调工作，保障了新能源场站的电网稳定运行。

进一步地，电网调度主站100用于获取新能源场站中的各新能源发电机组的有功上限值和有功下限值；

主控模块202还用于接收电网调度主站100发送的有功上限值和有功下限值，以作为有功调节目标值的约束参考值。

需要说明的是，由于各新能源发电机组的运行情况和额定功率情况，需要获取各新能源发电机组的有功上限值和有功下限值，以便对当前工况下可以调节的有功范围进行限定，从而将有功上限值和有功下限值作为有功调节目标值的约束参考值，可以有效的对有功调节目标值进行安全约束，提高新能源场站的电网的安全性。

进一步地，交流量采集模块201还用于根据电压和电流计算得出升压站并网点的实时无功功率；还用于将实时无功功率发送至主控模块202；

需要说明的是，实时无功功率的计算公式为：

式中，Q表示实时无功功率，U表示电压，I表示电流，

表示相角值。

主控模块202还用于当升压站并网点的电压超过预设的电压阈值时，则向电网调度主站100发出电压闭锁信号，以便电网调度主站100对无功电压控制指令进行闭锁控制，还用于根据升压站并网点的电压、实时无功功率、预设的电压目标值和预设的无功电压灵敏度计算得出无功调节目标值，还用于将无功调节目标值通过通讯接口模块203转发至机组执行监控模块300，从而使机组执行监控模块300将无功调节目标值以遥调指令的形式下发到新能源场站中的各新能源发电机组进行无功调节操作，还用于当无功调节操作结束或超时时，则向电网调度主站100发出电压下发信号，以便于电网调度主站100恢复向调频控制响应装置200下发无功电压控制指令。

需要说明的是，预设的电压目标值和预设的无功电压灵敏度均可以由电网调度主站100获取到，其无功调节目标值的计算公式为：

式中，ΔQ表示无功调节目标值，Q表示实时无功功率，U表示升压站并网点的电压，U₁表示预设的电压目标值，S表示预设的无功电压灵敏度。

需要说明的是，当升压站并网点的电压出现异常时，则对电网调度主站100的无功电压控制指令进行闭锁控制，通过主控模块202进行无功电压调节操作，从而不叠加电网调度主站100的无功电压控制指令中的电压调度值，可以快速且准确的进行无功电压调节操作，在当无功调节操作结束或超时时，则恢复电网调度主站100下发无功电压控制指令，以保障新能源场站的电网稳定运行。

进一步地，通讯接口模块203包括对时接口、数据采集接口、调度主站接口、升压站综自接口、AGC系统接口和机组执行监控接口；

对时接口用于基于IRIG-B码进行对时，从而生成与GPS时钟信号同步的实时时钟；

数据采集接口用于基于UDP-Socket接口函数传输所采集的升压站并网点的电压、电流和电网频率；

需要说明的是，数据采集接口基于UDP-Socket接口函数可以将电压、电流和电网频率通过UDP报文的方式发送到主控模块202。

调度主站接口用于通过以太网与电网调度主站100进行数据交互；

升压站综自接口用于通过以太网与升压站并网点进行数据交互；

升压站综自接口支持DL/T 634.5101-2002、DL/T 634.5104-2002、Modbus TCP等标准规约。

AGC系统接口用于通过以太网与新能源场站的AGC系统进行数据交互；

在本实施例中，AGC系统接口采用DL/T 634.5104-2002标准规约。

机组执行监控接口用于通过以太网与机组执行监控模块300进行数据交互。

机组执行监控接口采用DL/T 634.5104-2002(IEC 104规约)、Modbus TCP等标准规约。

另外，在本实施例中，调度主站接口、升压站综自接口、AGC系统接口和机组执行监控接口具体均采用TCP/IP通讯接口。

可以理解的是，本实施例通过设置多个接口，基于以太网进行数据采集或传输，以利于缩短调频操作和无功调节操作的响应时间。

进一步地，本系统还包括监测显示模块，监测显示模块与主控模块202电连接，用于接收主控模块202传输的电压、电流、电网频率、实时有功功率和实时无功功率后，生成相应的电压-时间变化曲线、电流-时间变化曲线、电网频率-时间变化曲线、有功功率-时间变化曲线和无功功率-时间变化曲线；

还用于接收主控模块202传输的频率闭锁信号、频率下发信号、电压闭锁信号和电压下发信号后，从而对调频控制操作或无功调节操作的操作信号进行显示。

可以理解的是，监测显示模块可以对实时采集到的电压、电流、电网频率、实时有功功率和实时无功功率进行实时监控，并以曲线形式进行表示，其具有时序性，同时，还通过接收主控模块202对电网调度主站100的操作信号，从而进行实时监测，便于工作人员查看，以对后续有功和无功进行预测。

以上为本发明提供的新能源快速频率响应系统的实施例的详细描述，以下为本发明提供的基于上述实施例的新能源快速频率响应系统的方法的实施例的详细描述。

为了方便理解，请参阅图3，本发明提供的一种基于上述实施例的新能源快速频率响应系统的方法，包括以下步骤：

S1、通过电网调度主站向调频控制响应装置下发有功电压控制指令，有功电压控制指令包括有功功率控制指令和无功电压控制指令；

S2、通过调频控制响应装置接收有功电压控制指令后，通过通讯接口模块转发至机组执行监控模块；

S3、通过机组执行监控模块将有功电压控制指令以遥调指令的形式下发到新能源场站中的各新能源发电机组；

需要说明的是，调频控制响应装置可以转发电网调度主站下发有功电压控制指令至机组执行监控模块，从而可以对各新能源发电机组进行日常的有功输出控制和稳态电压控制，减少其他设备的使用和运维，提高新能源电场的电网运行的可靠性。

S4、通过调频控制响应装置采集升压站并网点的电压、电流和电网频率，基于电压和电流计算得出升压站并网点的实时有功功率；

S5、当电网频率超过预设的频率响应死区时，则向电网调度主站发出频率闭锁信号，以便电网调度主站对有功功率控制指令进行闭锁控制；

S6、根据实时有功功率计算得出有功调节目标值，将有功调节目标值通过通讯接口模块转发至机组执行监控模块，以便于对新能源场站中的各新能源发电机组进行调频控制操作；

S7、当调频控制操作结束或超时时，则向电网调度主站发出频率下发信号，以便于电网调度主站恢复向调频控制响应装置下发有功功率控制指令，重新执行步骤S1。

当电网频率出现异常时，则向对电网调度主站的有功功率控制指令的下发功能进行切断，进行有功功率调节操作，在有功功率调节操作中，根据实时有功功率计算得出有功调节目标值。

然后，将有功调节目标值作为有功功率调整的参考值，过通讯接口模块转发至机组执行监控模块，以便于对新能源场站中的各新能源发电机组进行调频控制操作，同时，不叠加电网调度主站下发的有功功率控制指令中的控制值，从而可以使得调频控制响应装置独立进行调频，提高快速调频的准确性；

当调频控制操作结束或超时时，则说明新能源发电机组的有功输出得到正常控制或调频控制操作的时间超过预设的操作时间，需要恢复正常转发电网调度主站下发有功电压控制指令至机组执行监控模块，通过有功功率控制指令对各新能源发电机组进行有功控制，从而使得电网调度主站和调频控制响应装置协调工作，保障了新能源场站的电网稳定运行。

进一步地，步骤S6中的根据实时有功功率计算得出有功调节目标值的步骤包括：

S601、基于根据有功功率-频率下垂特性模型，根据实时有功功率计算得出有功调节目标值；

有功功率-频率下垂特性模型具体为：

式中，P_target表示功率目标调节值，P₀表示升压站并网点的初始功率，P_N表示新能源发电机组的额定功率，f表示升压站并网点的频率，f_d表示预设的调频死区频率，f_N表示系统额定频率，δ％表示新能源发电机组的快速频率响应的调差率。

S602、通过电网调度主站获取新能源场站中的各新能源发电机组的有功上限值和有功下限值；

通过调频控制响应装置接收电网调度主站发送的有功上限值和有功下限值，以作为有功调节目标值的约束参考值，从而对有功调节目标值进行约束控制。

需要说明的是，由于各新能源发电机组的运行情况和额定功率情况，需要获取各新能源发电机组的有功上限值和有功下限值，以便对当前工况下可以调节的有功范围进行限定，从而将有功上限值和有功下限值作为有功调节目标值的约束参考值，可以有效的对有功调节目标值进行安全约束，提高新能源场站的电网的安全性。

进一步地，步骤S4之后还包括：

D1、通过调频控制响应装置基于电压和电流计算得出升压站并网点的实时无功功率；

D2、当升压站并网点的电压超过预设的电压阈值时，则向电网调度主站发出电压闭锁信号，以便电网调度主站对无功电压控制指令进行闭锁控制；

D3、根据升压站并网点的电压、实时无功功率、预设的电压目标值和预设的无功电压灵敏度计算得出无功调节目标值，将无功调节目标值通过通讯接口模块转发至机组执行监控模块，从而使机组执行监控模块将无功调节目标值以遥调指令的形式下发到新能源场站中的各新能源发电机组进行无功调节操作；

需要说明的是，预设的电压目标值和预设的无功电压灵敏度均可以由电网调度主站100获取到，其无功调节目标值的计算公式为：

式中，ΔQ表示无功调节目标值，Q表示实时无功功率，U表示升压站并网点的电压，U₁表示预设的电压目标值，S表示预设的无功电压灵敏度。

D4、当无功调节操作结束或超时时，则向电网调度主站发出电压下发信号，以便于电网调度主站恢复向调频控制响应装置下发无功电压控制指令，重新执行步骤S1。

需要说明的是，当升压站并网点的电压出现异常时，则对电网调度主站的无功电压控制指令进行闭锁控制，通过主控模块进行无功电压调节操作，从而不叠加电网调度主站的无功电压控制指令中的电压调度值，可以快速且准确的进行无功电压调节操作，在当无功调节操作结束或超时时，则恢复电网调度主站下发无功电压控制指令，以保障新能源场站的电网稳定运行。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

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 (7)

1.一种新能源快速频率响应系统，其特征在于，包括：电网调度主站、调频控制响应装置和机组执行监控模块；

所述电网调度主站用于向所述调频控制响应装置下发有功电压控制指令，所述有功电压控制指令包括有功功率控制指令和无功电压控制指令；

所述调频控制响应装置包括交流量采集模块、主控模块和通讯接口模块；

所述交流量采集模块用于采集升压站并网点的电压、电流和电网频率，还用于基于所述电压和所述电流计算得出所述升压站并网点的实时有功功率，还用于将所述电压、所述电流、所述电网频率和所述实时有功功率传输至所述主控模块；

所述主控模块用于接收所述有功电压控制指令后，通过所述通讯接口模块转发至所述机组执行监控模块；还用于当所述电网频率超过预设的频率响应死区时，则向所述电网调度主站发出频率闭锁信号，以便所述电网调度主站对所述有功功率控制指令进行闭锁控制，还用于根据所述实时有功功率计算得出有功调节目标值，还用于将所述有功调节目标值通过所述通讯接口模块转发至所述机组执行监控模块，以便于对新能源场站中的各新能源发电机组进行调频控制操作，还用于当所述调频控制操作结束或超时时，则向所述电网调度主站发出频率下发信号，以便于所述电网调度主站恢复向所述调频控制响应装置下发所述有功功率控制指令；

所述通讯接口模块用于接收所述主控模块发送的所述有功电压控制指令或所述有功调节目标值后，通过以太网向所述机组执行监控模块发送所述有功电压控制指令或所述有功调节目标值；

所述机组执行监控模块用于将所述有功电压控制指令或所述有功调节目标值以遥调指令的形式下发到新能源场站中的各新能源发电机组；

所述交流量采集模块还用于根据所述电压和所述电流计算得出所述升压站并网点的实时无功功率；还用于将所述实时无功功率发送至所述主控模块；

所述主控模块还用于当所述升压站并网点的所述电压超过预设的电压阈值时，则向所述电网调度主站发出电压闭锁信号，以便所述电网调度主站对所述无功电压控制指令进行闭锁控制，还用于根据所述升压站并网点的所述电压、所述实时无功功率、预设的电压目标值和预设的无功电压灵敏度计算得出无功调节目标值，还用于将所述无功调节目标值通过所述通讯接口模块转发至所述机组执行监控模块，从而使所述机组执行监控模块将所述无功调节目标值以遥调指令的形式下发到新能源场站中的各新能源发电机组进行无功调节操作，还用于当所述无功调节操作结束或超时时，则向所述电网调度主站发出电压下发信号，以便于所述电网调度主站恢复向所述调频控制响应装置下发所述无功电压控制指令；

还包括监测显示模块，所述监测显示模块与所述主控模块电连接，用于接收所述主控模块传输的所述电压、所述电流、所述电网频率、所述实时有功功率和所述实时无功功率后，生成相应的电压-时间变化曲线、电流-时间变化曲线、电网频率-时间变化曲线、有功功率-时间变化曲线和无功功率-时间变化曲线；

还用于接收所述主控模块传输的所述频率闭锁信号、所述频率下发信号、所述电压闭锁信号和所述电压下发信号后，从而对所述调频控制操作或所述无功调节操作的操作信号进行显示。

2.根据权利要求1所述的新能源快速频率响应系统，其特征在于，所述电网调度主站用于获取新能源场站中的各新能源发电机组的有功上限值和有功下限值；

所述主控模块还用于接收所述电网调度主站发送的所述有功上限值和所述有功下限值，以作为所述有功调节目标值的约束参考值。

3.根据权利要求1所述的新能源快速频率响应系统，其特征在于，所述通讯接口模块包括对时接口、数据采集接口、调度主站接口、升压站综自接口、AGC系统接口和机组执行监控接口；

所述对时接口用于基于IRIG-B码进行对时，从而生成与GPS时钟信号同步的实时时钟；

所述数据采集接口用于基于UDP-Socket接口函数传输所采集的所述升压站并网点的所述电压、所述电流和所述电网频率；

所述调度主站接口用于通过以太网与所述电网调度主站进行数据交互；

所述升压站综自接口用于通过以太网与所述升压站并网点进行数据交互；

所述AGC系统接口用于通过以太网与新能源场站的AGC系统进行数据交互；

所述机组执行监控接口用于通过以太网与所述机组执行监控模块进行数据交互。

4.根据权利要求3所述的新能源快速频率响应系统，其特征在于，所述调度主站接口、所述升压站综自接口、所述AGC系统接口和所述机组执行监控接口具体均采用TCP/IP通讯接口。

5.根据权利要求1所述的新能源快速频率响应系统，其特征在于，所述交流量采集模块包括录波子模块，用于对所采集的升压站并网点的所述电压、所述电流和所述电网频率进行数据录波。

6.一种基于权利要求1所述的新能源快速频率响应系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过电网调度主站向调频控制响应装置下发有功电压控制指令，所述有功电压控制指令包括有功功率控制指令和无功电压控制指令；

S2、通过所述调频控制响应装置接收所述有功电压控制指令后，通过通讯接口模块转发至机组执行监控模块；

S3、通过所述机组执行监控模块将所述有功电压控制指令以遥调指令的形式下发到新能源场站中的各新能源发电机组；

S4、通过所述调频控制响应装置采集升压站并网点的电压、电流和电网频率，基于所述电压和所述电流计算得出所述升压站并网点的实时有功功率；

S5、当所述电网频率超过预设的频率响应死区时，则向所述电网调度主站发出频率闭锁信号，以便所述电网调度主站对所述有功功率控制指令进行闭锁控制；

S6、根据所述实时有功功率计算得出有功调节目标值，将所述有功调节目标值通过所述通讯接口模块转发至所述机组执行监控模块，以便于对新能源场站中的各新能源发电机组进行调频控制操作；

S7、当所述调频控制操作结束或超时时，则向所述电网调度主站发出频率下发信号，以便于所述电网调度主站恢复向所述调频控制响应装置下发所述有功功率控制指令，重新执行步骤S1；

所述步骤S4之后还包括：

D1、通过所述调频控制响应装置基于所述电压和所述电流计算得出所述升压站并网点的实时无功功率；

D2、当所述升压站并网点的所述电压超过预设的电压阈值时，则向所述电网调度主站发出电压闭锁信号，以便所述电网调度主站对所述无功电压控制指令进行闭锁控制；

D3、根据所述升压站并网点的所述电压、所述实时无功功率、预设的电压目标值和预设的无功电压灵敏度计算得出无功调节目标值，将所述无功调节目标值通过所述通讯接口模块转发至所述机组执行监控模块，从而使所述机组执行监控模块将所述无功调节目标值以遥调指令的形式下发到新能源场站中的各新能源发电机组进行无功调节操作；

D4、当所述无功调节操作结束或超时时，则向所述电网调度主站发出电压下发信号，以便于所述电网调度主站恢复向所述调频控制响应装置下发所述无功电压控制指令，重新执行步骤S1；

还包括：

接收所述电压、所述电流、所述电网频率、所述实时有功功率和所述实时无功功率，生成相应的电压-时间变化曲线、电流-时间变化曲线、电网频率-时间变化曲线、有功功率-时间变化曲线和无功功率-时间变化曲线；

接收所述频率闭锁信号、所述频率下发信号、所述电压闭锁信号和所述电压下发信号，从而对所述调频控制操作或所述无功调节操作的操作信号进行显示。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S6中的根据所述实时有功功率计算得出有功调节目标值的步骤包括：

S601、基于根据有功功率-频率下垂特性模型，根据所述实时有功功率计算得出有功调节目标值；

S602、通过所述电网调度主站获取新能源场站中的各新能源发电机组的有功上限值和有功下限值；

通过所述调频控制响应装置接收所述电网调度主站发送的所述有功上限值和所述有功下限值，以作为所述有功调节目标值的约束参考值，从而对所述有功调节目标值进行约束控制。

Images