CN115065167B - 新能源场站一次调频在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了新能源场站一次调频在线监测系统,包括风力发电机组、机组变压器、AGC系统、MCU、调频控制柜、传输模块、SCADA、二次检测系统和全面监测系统,所述风力发电机组用于风力发电,所述机组变压器用于对风力发电机发出的电能进行电压调节,所述AGC系统用于采集并网频率和功率信号,所述MCU计算、处理各项数据,所述调频控制柜用于计算调节频率并发出指令,所述传输模块用户传输调频控制柜输出信号,所述SCADA用于接收调频控制柜的调频信号并输出至风力发电机组;本发明可以有效提高后期维运的便捷性,而且方便人们能够实时了解整个调频系统是否处于精准调频的工作状态,提高整个电路系统的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及监测系统领域,具体涉及新能源场站一次调频在线监测系统。
背景技术
新能源是一种风力发电、太阳能发电借用可再生资源进行发电的发电系统,随着社会发展,电能需求越来越高,传统的火力发电已经远远无法满足社会的电能需求,因此人们需要将新能源发电系统与并入到整个电力网中,但是因风力发电和太阳能发电存在着随机性和波动性,因此会导致并网频率失去稳定性,危及整个电路系统的安全,因此就需要对并网电路进行调频,通常调频过程有三次,分别为一次调频、二次调频和三次调频,其中一次调频尤为重要,在一次调频的时候,则需要监测系统进行监测调频结果。
现有的新能源场站一次调频在线监测系统存在着一定的不足之处有待改善,首先,现有的新能源场站一次调频在线监测系统实时监测效果差,只对调频结果进行实时监测,当调频出现错误的时候,人们需要对多个系统进行排查,从而得出导致出现错误的系统,使得后期维护难度大大提高;其次,现有的新能源场站一次调频在线监测系统不具备二次检测功能,没有对进入并网的电路系统进行频率检测,在前调频系统在采集频率或计算频率出现错误的时候,持续进行错误的调频工作,而人们无法得知,导致二次调频的工作负荷大大增加,也危及了整个电路系统的安全性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于:现有的新能源场站一次调频在线监测系统实时监测效果差,只对调频结果进行实时监测,当调频出现错误的时候,人们需要对多个系统进行排查,从而得出导致出现错误的系统,使得后期维护难度大大提高;其次,现有的新能源场站一次调频在线监测系统不具备二次检测功能,没有对进入并网的电路系统进行频率检测,当前调频系统在采集频率和计算频率出现错误的时候,持续进行错误的调频工作,而人们无法得知,导致二次调频的工作负荷大大增加,也危及了整个电路系统的安全性。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的,包括风力发电机组、机组变压器、AGC系统、MCU、调频控制柜、传输模块、SCADA、二次检测系统和全面监测系统;
所述风力发电机组用于风力发电;
所述机组变压器用于对风力发电机发出的电能进行电压调节;
所述AGC系统用于采集并网频率和功率信号;
所述MCU计算、处理各项数据;
所述调频控制柜用于计算调节频率并发出指令;
所述传输模块用户传输调频控制柜输出信号;
所述SCADA用于接收调频控制柜的调频信号并输出至风力发电机组。
优选的,所述全面监测系统包括采集模块A、采集模块B、采集模块C、采集模块D、采集模块N、CPU、表格生成模块、通讯模块、云平台和查询模块。
优选的,所述全面监测系统具体处理步骤如下:
步骤一:采集模块A、采集模块B、采集模块C、采集模块D、采集模块N分别采集风力发电机组工作转速数据、机组变压器输出电压功率数据、AGC系统采集的频率和功率数据、调频控制柜输出的调频指数数据、SCADA输出的调频指数数据;
步骤二:CPU将上述数据整理筒,写入表格生成模块生成的表格中;
步骤三:通讯模块将生成后的表格传输至云平台;
步骤四:用户利用终端通过查询模块在云平台中实时查询各项数据。
优选的,所述表格生成模块包括表格程序包、储存单元和读写模块,表格程序包生成固定格式的表格,通过储存单元进行储存,读写模块用于用于对表格进行修正、删除、改进。
优选的,所述二次检测系统包括FPGA、计算模块、对比模块、额值储存模块、输出模块、记录模块和预警模块。
优选的,所述二次检测系统具体处理步骤如下:
步骤1:FPGA对并网点电压电流进行高精度采样;
步骤2:计算模块通过傅里叶测频改进算法计算电压/电流一个正弦周波所经历的时间从而精确计算出当前的电网频率;
步骤3:在额值储存模块中储存额定频率数值;
步骤4:对比模块将计算的出的频率与额值储存模块储存的数值进行比对,比对结果由输出单元输出;
步骤5:输出后的比对结果通过记录模块进行记录,当出现连续性计算频率不符储存额值频率的时候,预警模块预警。
优选的,所述额值储存模块的储存数值为50Hz,所述预警范围为50±0.10Hz。
优选的,该新能源场站一次调频在线监测系统在使用时具体处理步骤如下:
S1:风力发电机组发出电能通过机组变压器进行变压;
S2:AGC系统采集流通电能的频率和功率信号;
S3:MCU对采集的频率和功率信号进行处理和运算,在频率正常的时候,通过调度机构进入并网,频率异常的时候,调频控制柜将获取频率与50Hz准值进行计算,得出调频数值;
S4:调频数值通过传输模块发送至SCADA,SCADA将调频数值发送至风力发电机组,通过风力发电机组的控制系统控制转速、阀开度的方式进行调节并网频率。
本发明相比现有技术具有以下优点:
通过设置全面监测系统,能够实时对采集风力发电机组工作转速数据、机组变压器输出电压功率数据、AGC系统采集的频率和功率数据、调频控制柜输出的调频指数数据、SCADA输出的调频指数数据进行实时监测,当出现调频错误、调频失败现象的时候,维运人员即可通过监测的各项数据判断出现错误的环节,无需通过排查的方式进行查询问题所在,大大的提高了后期维运的便捷性;
通过设置二次检测系统,能够在并网后进行二次检测,避免前调频系统在采集频率或计算频率出现错误的时候,持续进行错误的调频工作,方便人们能够实时了解整个调频系统是否处于精准调频的工作状态,提高整个电路系统的安全性。
附图说明
图1是本发明的系统框图;
图2是本发明的二次检测系统的系统框图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1-2所示,本实施例提供一种技术方案:新能源场站一次调频在线监测系统,包括风力发电机组、机组变压器、AGC系统、MCU、调频控制柜、传输模块、SCADA、二次检测系统和全面监测系统;
风力发电机组用于风力发电;
机组变压器用于对风力发电机发出的电能进行电压调节;
AGC系统用于采集并网频率和功率信号;
MCU计算、处理各项数据;
调频控制柜用于计算调节频率并发出指令;
传输模块用户传输调频控制柜输出信号;
SCADA用于接收调频控制柜的调频信号并输出至风力发电机组。
全面监测系统包括采集模块A、采集模块B、采集模块C、采集模块D、采集模块N、CPU、表格生成模块、通讯模块、云平台和查询模块。
全面监测系统具体处理步骤如下:
步骤一:采集模块A、采集模块B、采集模块C、采集模块D、采集模块N分别采集风力发电机组工作转速数据、机组变压器输出电压功率数据、AGC系统采集的频率和功率数据、调频控制柜输出的调频指数数据、SCADA输出的调频指数数据;
步骤二:CPU将上述数据整理筒,写入表格生成模块生成的表格中;
步骤三:通讯模块将生成后的表格传输至云平台;
步骤四:用户利用终端通过查询模块在云平台中实时查询各项数据。
表格生成模块包括表格程序包、储存单元和读写模块,表格程序包生成固定格式的表格,通过储存单元进行储存,读写模块用于用于对表格进行修正、删除、改进。
二次检测系统包括FPGA、计算模块、对比模块、额值储存模块、输出模块、记录模块和预警模块。
二次检测系统具体处理步骤如下:
步骤1:FPGA对并网点电压电流进行高精度采样;
步骤2:计算模块通过傅里叶测频改进算法计算电压/电流一个正弦周波所经历的时间从而精确计算出当前的电网频率;
步骤3:在额值储存模块中储存额定频率数值;
步骤4:对比模块将计算的出的频率与额值储存模块储存的数值进行比对,比对结果由输出单元输出;
步骤5:输出后的比对结果通过记录模块进行记录,当出现连续性计算频率不符储存额值频率的时候,预警模块预警。
额值储存模块的储存数值为50Hz,预警范围为50±0.10Hz。
该新能源场站一次调频在线监测系统在使用时具体处理步骤如下:
S1:风力发电机组发出电能通过机组变压器进行变压;
S2:AGC系统采集流通电能的频率和功率信号;
S3:MCU对采集的频率和功率信号进行处理和运算,在频率正常的时候,通过调度机构进入并网,频率异常的时候,调频控制柜将获取频率与50Hz准值进行计算,得出调频数值;
S4:调频数值通过传输模块发送至SCADA,SCADA将调频数值发送至风力发电机组,通过风力发电机组的控制系统控制转速、阀开度的方式进行调节并网频率。
综上,本发明在使用时,风力发电机组发出电能通过机组变压器进行变压,AGC系统采集流通电能的频率和功率信号,MCU对采集的频率和功率信号进行处理和运算,在频率正常的时候,通过调度机构进入并网,频率异常的时候,调频控制柜将获取频率与50Hz准值进行计算,得出调频数值,调频数值通过传输模块发送至SCADA,SCADA将调频数值发送至风力发电机组,通过风力发电机组的控制系统控制转速、阀开度的方式进行调节并网频率,在整个一次调频工作中,采集模块A、采集模块B、采集模块C、采集模块D、采集模块N分别采集风力发电机组工作转速数据、机组变压器输出电压功率数据、AGC系统采集的频率和功率数据、调频控制柜输出的调频指数数据、SCADA输出的调频指数数据,CPU将上述数据整理筒,写入表格生成模块生成的表格中,通讯模块将生成后的表格传输至云平台,用户利用终端通过查询模块在云平台中实时查询各项数据,在并网后,FPGA对并网点电压电流进行高精度采样,计算模块通过傅里叶测频改进算法计算电压/电流一个正弦周波所经历的时间从而精确计算出当前的电网频率,在额值储存模块中储存额定频率数值,对比模块将计算的出的频率与额值储存模块储存的数值进行比对,比对结果由输出单元输出,输出后的比对结果通过记录模块进行记录,当出现连续性计算频率不符储存额值频率的时候,预警模块预警。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (4)
1.新能源场站一次调频在线监测系统,其特征在于,包括风力发电机组、机组变压器、AGC系统、MCU、调频控制柜、传输模块、SCADA、二次检测系统和全面监测系统;所述风力发电机组用于风力发电;所述机组变压器用于对风力发电机发出的电能进行电压调节;所述AGC系统用于采集并网频率和功率信号;所述MCU计算、处理各项数据;所述调频控制柜用于计算调节频率并发出指令;所述传输模块用户传输调频控制柜输出信号;所述SCADA用于接收调频控制柜的调频信号并输出至风力发电机组;
所述全面监测系统包括采集模块A、采集模块B、采集模块C、采集模块D、采集模块N、CPU、表格生成模块、通讯模块、云平台和查询模块;
所述全面监测系统具体处理步骤如下:步骤一:采集模块A、采集模块B、采集模块C、采集模块D、采集模块N分别采集风力发电机组工作转速数据、机组变压器输出电压功率数据、AGC系统采集的频率和功率数据、调频控制柜输出的调频指数数据、SCADA输出的调频指数数据;步骤二:CPU将上述数据整理,写入表格生成模块生成的表格中;步骤三:通讯模块将生成后的表格传输至云平台;步骤四:用户利用终端通过查询模块在云平台中实时查询各项数据;
所述二次检测系统包括FPGA、计算模块、对比模块、额值储存模块、输出模块、记录模块和预警模块;
所述二次检测系统具体处理步骤如下:步骤1:FPGA对并网点电压电流进行高精度采样;步骤2:计算模块通过傅里叶测频改进算法计算电压/电流一个正弦周波所经历的时间从而精确计算出当前的电网频率;步骤3:在额值储存模块中储存额定频率数值;步骤4:对比模块将计算的出的频率与额值储存模块储存的数值进行比对,比对结果由输出单元输出;步骤5:输出后的比对结果通过记录模块进行记录,当出现连续性计算频率不符储存额值频率的时候,预警模块预警。
2.根据权利要求1所述的新能源场站一次调频在线监测系统,其特征在于:所述表格生成模块包括表格程序包、储存单元和读写模块,表格程序包生成固定格式的表格,通过储存单元进行储存,读写模块用于对表格进行修正、删除、改进。
3.根据权利要求1所述的新能源场站一次调频在线监测系统,其特征在于:所述额值储存模块的储存数值为50Hz,预警范围为50±0.10Hz。
4.根据权利要求1-3任一项所述的新能源场站一次调频在线监测系统,其特征在于:该新能源场站一次调频在线监测系统在使用时具体处理步骤如下:S1:风力发电机组发出电能通过机组变压器进行变压;S2:AGC系统采集流通电能的频率和功率信号;S3:MCU对采集的频率和功率信号进行处理和运算,在频率正常的时候,通过调度机构进入并网,频率异常的时候,调频控制柜将获取频率与50Hz准值进行计算,得出调频数值;S4:调频数值通过传输模块发送至SCADA,SCADA将调频数值发送至风力发电机组,通过风力发电机组的控制系统控制转速、阀开度的方式进行调节并网频率。
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