CN116699396A - 一次调频主子站协同测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种一次调频主子站协同测试系统及方法，包括位于调度侧的一次调频测试功能模块、位于电厂侧的PMU数据集中器、位于电厂侧的测试子站装置以及位于电厂侧的测试子站后台。本发明一方面在调度侧进行一次调频性能测试的时候，电厂侧也能感知到并同时进行一次调频性能评价计算，另一方面，电厂侧在获得调度侧授权的情况下，也可主动进行一次调频性能测试，及时发现自身调频系统的性能不足问题，在发挥对电网应有贡献的同时，减少各种不必要的考核罚款，本发明的提出弥补了现有一次调频在线测试系统对电厂侧不透明的缺点，进而使调度侧和电厂侧达到双赢的目的。
Description
技术领域
本发明属于电力系统动态监测的技术领域，尤其涉及发电机组一次调频主子站协同测试系统及方法。
背景技术
随着双碳目标和新型电力系统建设要求的提出，新能源装机将迎来高速增长，电网将呈现典型高比例新能源和高比例电力电子设备的“双高”特征，势必带来新的频率稳定风险。
当前部分调度机构已经基于WAMS系统建设了一次调频在线测试系统，通过WAMS的离线文件管道发送一次调频指令给PMU子站，PMU子站再将一次调频指令转发给一次调频子站，一次调频子站再通过子站的控制系统或装置控制发电机组进行一次调频动作，该方案为调度侧运行人员快速掌握发电机一次调频性能提供了便利，但是对于电厂本身而言并不能及时发现其机组一次调频性能情况，还可能因机组一次调频性能调节能力不符合要求而面临来自调度侧的各种考核罚款压力。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种一次调频主子站协同测试系统及方法，能够弥补现有一次调频在线测试系统对电厂侧不透明的缺点，进而使调度侧和电厂侧达到双赢的目的。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种一次调频主子站协同测试系统，包括位于调度侧的一次调频测试功能模块、位于电厂侧的PMU数据集中器、位于电厂侧的测试子站装置以及位于电厂侧的测试子站后台；
所述一次调频测试功能模块用于通过PMU数据集中器传输一次调频指令，并利用子站上送的机组PMU数据实现调度侧的一次调频性能评价功能；
所述PMU数据集中器用于识别一次调频测试功能模块的一次调频指令并转发给测试子站装置，并用于汇集PMU采集装置的实时数据并组织后发送给一次调频测试功能模块和测试子站后台；
所述测试子站后台用于接收PMU数据集中器的实时数据，用于在调度机构授权的情况下将后台主动发起的一次调频指令发送给测试子站装置，在电厂侧进行一次调频测试和性能评价，并用于通过测试子站装置感知到一次调频测试功能模块发出的一次调频指令，并同时在电厂侧也进行一次调频性能评价；
所述测试子站装置用于接收来自PMU数据集中器或测试子站后台的一次调频指令并发送给子站的控制系统或装置，并用于将来自PMU数据集中器的一次调频指令转发给测试子站后台。
上述一次调频测试功能模块和PMU数据集中器之间设有三条PMU通讯链路，分别是第一命令管道、第一数据管道、第一离线管道，其中，第一命令管道和第一数据管道采用PMU通讯规范实时数据传输协议，第一离线管道采用PMU通讯规范离线文件传输协议和一次调频扩展协议；
所述PMU数据集中器和测试子站后台之间设有三条PMU通讯链路，分别是第二命令管道、第二数据管道、第二离线管道，其中，第二命令管道和第二数据管道采用PMU通讯规范实时数据传输协议，第二离线管道采用PMU通讯规范离线文件传输协议；
所述PMU数据集中器和测试子站装置之间的通讯采用PMU通讯规范离线文件传输协议和一次调频扩展协议；
所述测试子站装置和测试子站后台之间的通讯采用一次调频扩展规约。
上述电厂的类型为火电厂时，子站的控制系统或装置是火电DCS系统；所述电厂的类型为水电厂时，子站的控制系统或装置是水电监控系统；所述电厂的类型为新能源场站时，子站的控制系统或装置是快速功率控制装置。
一种一次调频主子站协同测试方法，包括，
位于调度侧的一次调频测试功能模块通过位于电厂侧的PMU数据集中器传输一次调频指令，所述一次调频测试功能模块还利用子站上送的机组PMU数据实现调度侧的一次调频性能评价功能；
所述PMU数据集中器识别一次调频测试功能模块的一次调频指令并转发给位于电厂侧的测试子站装置，所述PMU数据集中器还汇集PMU采集装置的实时数据并组织后发送给一次调频测试功能模块和位于电厂侧的测试子站后台；
所述测试子站后台接收前述PMU数据集中器的实时数据，所述测试子站后台在调度机构授权的情况下将后台主动发起的一次调频指令发送给测试子站装置，在电厂侧进行一次调频测试和性能评价，所述测试子站后台还通过测试子站装置感知到一次调频测试功能模块发出的一次调频指令，并同时在电厂侧也进行一次调频性能评价；
所述测试子站装置接收来自PMU数据集中器或测试子站后台的一次调频指令并发送给子站的控制系统或装置，所述测试子站装置还将来自PMU数据集中器的一次调频指令转发给测试子站后台。
上述一次调频测试功能模块和PMU数据集中器之间设有三条PMU通讯链路，分别是第一命令管道、第一数据管道、第一离线管道，其中，第一命令管道和第一数据管道采用PMU通讯规范实时数据传输协议，第一离线管道采用PMU通讯规范离线文件传输协议和一次调频扩展协议；
所述PMU数据集中器和测试子站后台之间设有三条PMU通讯链路，分别是第二命令管道、第二数据管道、第二离线管道，其中，第二命令管道和第二数据管道采用PMU通讯规范实时数据传输协议，第二离线管道采用PMU通讯规范离线文件传输协议；
所述PMU数据集中器和测试子站装置之间的通讯采用PMU通讯规范离线文件传输协议和一次调频扩展协议；
所述测试子站装置和测试子站后台之间的通讯采用一次调频扩展规约。
上述PMU数据集中器和测试子站后台分别建立与测试子站装置的通信链路，底层网络传输协议采用TCP协议；PMU数据集中器和测试子站后台作为通信的客户端，测试子站装置作为通信的服务端，通信开始客户端主动发起连接；
测试子站装置同一时刻只能接收来自PMU数据集中器和测试子站后台其中一个客户端的一次调频指令，直到本次调频过程执行完后，才能接收新的一次调频指令；如果在调频过程中接收到来自另一客户端的一次调频指令，测试子站装置回复拒绝。
上述测试子站装置将来自PMU数据集中器的一次调频指令转发给测试子站后台时，将SYNC起始帧头由AAH改为BBH再进行转发。
上述测试子站装置还将子站的控制系统或装置的回复同时发送给PMU数据集中器和测试子站后台，发送给PMU数据集中器的SYNC起始帧头为AAH，给测试子站后台回复的SYNC起始帧头由AAH改为BBH。
上述测试子站后台将后台主动发起的一次调频指令发送给测试子站装置，测试子站装置收到后下发给子站的控制系统或装置，在接收到子站的控制系统或装置返回的信息后，只转发给测试子站后台，不转发给PMU数据集中器。
采用上述方案后，本发明一方面在调度侧进行一次调频性能测试的时候，电厂侧也能感知到并同时进行一次调频性能评价计算，另一方面，电厂侧在获得调度侧授权的情况下，也可主动进行一次调频性能测试，及时发现自身调频系统的性能不足问题，在发挥对电网应有贡献的同时，减少各种不必要的考核罚款，因此本发明的提出弥补了现有一次调频在线测试系统对电厂侧不透明的缺点，进而使调度侧和电厂侧达到双赢的目的。
附图说明
图1是本发明实施例中一次调频主子站协同测试系统的结构示意图；
图2是本发明实施例中一次调频主子站协同测试系统中各模块交互使用的通讯协议示意图；
图3是本发明实施例中通讯报文的传输帧结构示意图；
图4是本发明实施例中主站发起一次调频时报文传输路径示意图；
图5是本发明实施例中子站响应主站发起一次调频时回复报文的传输路径示意图；
图6是本发明实施例中子站发起一次调频时下发和回复报文传输路径示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种一次调频主子站协同测试系统，包括位于调度侧的一次调频测试功能模块S1、位于电厂侧的PMU数据集中器S2、位于电厂侧的测试子站装置S3以及位于电厂侧的测试子站后台S4；其中，涉及到的电厂类型包括火电厂、水电厂和新能源场站。
所述主站的一次调频测试功能可作为一个应用模块集成到WAMS系统中，主子站各模块间使用的通讯协议如图2所示，通讯报文的传输帧结构如图3所示，其中S1和S2之间、S2和S4之间沿用PMU通讯链路，各有三条通讯链路(分别为命令管道、数据管道和离线管道)，S1和S2之间的命令管道和数据管道采用PMU通讯规范实时数据传输协议(GB/T 26865.2实时数据传输协议)T1，离线管道采用PMU通讯规范离线文件传输协议(GB/T 26865.2离线文件传输协议)T2和一次调频扩展协议AT3，T3协议按照表1定义，S2和S3间的通讯采用T2和T3，S2和S4间的命令管道和数据管道采用T1，离线管道采用T2，S3和S4间的通讯采用一次调频扩展规约B T4，T4协议按照表2定义。
表1帧字节定义
表2帧字节定义
主站一次调频测试功能模块通过PMU数据集中器的离线管道传输一次调频指令，并利用子站上送的机组PMU数据实现调度侧的一次调频性能评价功能。所述PMU数据集中器包含两方面的功能，一方面识别一次调频测试主站系统的一次调频指令并转发给测试子站装置，另一方面承担PMU集中器的本职工作，即汇集好PMU采集装置的相量等实时数据并组织后发送给一次调频测试主站系统和测试子站后台。测试子站后台包含三方面的功能，一是接收PMU数据集中器的相量等实时数据，二是在调度机构授权的情况下将后台主动发起的一次调频指令发送给测试子站装置，在电厂侧进行一次调频测试和性能评价，三是通过测试子站装置感知到一次调频测试主站系统发出的一次调频指令，并同时在电厂侧也进行一次调频性能评价，由于和所属调度侧的一次调频主站系统PMU实时数据和一次调频返回信息同源，所以两者的一次调频性能评价结果是一致、可信的。测试子站装置包含两方面的功能，一是接收来自PMU数据集中器或测试子站后台的一次调频指令并发送给子站的控制系统或装置，二是将来自PMU数据集中器的一次调频指令转发给测试子站后台。
在上述技术方案中，优选地，对于火电厂，子站的控制系统或装置一般是火电DCS系统；对于水电厂，子站的控制系统或装置一般是水电监控系统；对于新能源场站，子站的控制系统或装置一般是快速功率控制装置。
PMU数据集中器和测试子站后台分别建立与测试子站装置的通信链路，底层网络传输协议采用TCP协议。PMU数据集中器和测试子站后台作为通信的客户端，测试子站装置作为通信的服务端，通信开始客户端主动发起连接。测试子站后台直接与测试子站装置通信，而不是同一次调频测试主站系统一样经过PMU数据集中器发送一次调频指令，就是为了使测试子站装置能够区分当前一次调频指令是来自于调度侧还是电厂侧。
测试子站装置同一时刻只能接收来自PMU数据集中器和测试子站后台其中一个客户端的一次调频指令，直到本次调频过程执行完后，才能接收新的一次调频指令。如果在调频过程中接收到来自另一客户端的一次调频指令，测试子站装置应回复拒绝。
测试子站装置作为整个系统的枢纽，发挥重要的作用，测试子站装置针对主站发起一次调频指令和回复转发给测试子站后台时，其需要将SYNC起始帧头由AAH改为BBH再进行转发，该过程为：测试子站装置在接收到PMU数据集中器的一次调频指令后，在下发给子站的控制系统或装置的同时要转发给测试子站后台，通知所述测试子站后台主站正在进行一次调频测试，转发给测试子站后台的SYNC起始帧头由AAH改为BBH，除了校验位要重新计算外帧的其它字节保持不变，测试子站后台解析后即可判断出当前帧源头是否来自主站，如图4所示。在接收到子站的控制系统或装置的回复后，要同时发送给PMU数据集中器和测试子站后台这两个客户端，发送给PMU数据集中器的SYNC起始帧头为AAH，同发送环节一样，给测试子站后台回复的SYNC起始帧头由AAH改为BBH，同样除了校验位要重新计算外帧的其它字节保持不变，测试子站后台解析后即可判断出当前回复帧是否是主站发起测试的回复帧，如图5所示。测试子站装置针对测试子站后台主动发起一次调频，其SYNC起始帧头保持AAH不变，如图6所示。两个客户端根据下发的一次调频指令、一次调频返回信息以及PMU集中器汇集的相量等实时数据进行相应的一次调频性能计算和评估。
测试子站后台主动发起一次调频指令给测试子站装置，测试子站装置收到后下发给子站的控制系统或装置，在接收到子站的控制系统或装置返回的信息后，只转发给测试子站后台，不需要转发给PMU数据集中器，来自测试子站后台的一次调频指令只需在本地完成一次调频性能计算和评估。
综合上述，本发明公开了一次调频主子站协同测试系统及方法，包括位于调度侧的一次调频测试主站系统、位于电厂侧的PMU数据集中器、位于电厂侧的测试子站装置以及位于电厂侧的测试子站后台；其中，一次调频测试主站系统通过PMU数据集中器的离线管道传输一次调频指令给测试子站装置，测试子站装置收到后发送给子站的控制系统或装置进行一次调频动作，同时转发给测试子站后台，一次调频测试主站和测试子站后台基于同源的一次调频返回信息和PMU实时数据进行一次调频性能评价计算。测试子站后台在获得调度侧授权的情况下，也可通过测试子站装置主动发起一次调频测试，及时发现自身一次调频系统的性能不足问题。本发明的技术方案，为调度侧快速掌握发电机一次调频性能提供了便利，同时弥补了现有一次调频在线测试系统只考虑调度侧、对电厂侧不透明的缺点，进而减少电厂侧因调频性能不符合要求而引起的考核罚款，使得调度侧和电厂侧达到双赢的目的。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (9)
1.一种一次调频主子站协同测试系统，其特征在于：包括位于调度侧的一次调频测试功能模块、位于电厂侧的PMU数据集中器、位于电厂侧的测试子站装置以及位于电厂侧的测试子站后台；
所述一次调频测试功能模块用于通过PMU数据集中器传输一次调频指令，并利用子站上送的机组PMU数据实现调度侧的一次调频性能评价功能；
所述PMU数据集中器用于识别一次调频测试功能模块的一次调频指令并转发给测试子站装置，并用于汇集PMU采集装置的实时数据并组织后发送给一次调频测试功能模块和测试子站后台；
所述测试子站后台用于接收PMU数据集中器的实时数据，用于在调度机构授权的情况下将后台主动发起的一次调频指令发送给测试子站装置，在电厂侧进行一次调频测试和性能评价，并用于通过测试子站装置感知到一次调频测试功能模块发出的一次调频指令，并同时在电厂侧也进行一次调频性能评价；
所述测试子站装置用于接收来自PMU数据集中器或测试子站后台的一次调频指令并发送给子站的控制系统或装置，并用于将来自PMU数据集中器的一次调频指令转发给测试子站后台。
2.如权利要求1所述的一次调频主子站协同测试系统，其特征在于：所述一次调频测试功能模块和PMU数据集中器之间设有三条PMU通讯链路，分别是第一命令管道、第一数据管道、第一离线管道，其中，第一命令管道和第一数据管道采用PMU通讯规范实时数据传输协议，第一离线管道采用PMU通讯规范离线文件传输协议和一次调频扩展协议；
所述PMU数据集中器和测试子站后台之间设有三条PMU通讯链路，分别是第二命令管道、第二数据管道、第二离线管道，其中，第二命令管道和第二数据管道采用PMU通讯规范实时数据传输协议，第二离线管道采用PMU通讯规范离线文件传输协议；
所述PMU数据集中器和测试子站装置之间的通讯采用PMU通讯规范离线文件传输协议和一次调频扩展协议；
所述测试子站装置和测试子站后台之间的通讯采用一次调频扩展规约。
3.如权利要求1所述的一次调频主子站协同测试系统，其特征在于：所述电厂的类型为火电厂时，子站的控制系统或装置是火电DCS系统；所述电厂的类型为水电厂时，子站的控制系统或装置是水电监控系统；所述电厂的类型为新能源场站时，子站的控制系统或装置是快速功率控制装置。
4.一种一次调频主子站协同测试方法，其特征在于：包括，
位于调度侧的一次调频测试功能模块通过位于电厂侧的PMU数据集中器传输一次调频指令，所述一次调频测试功能模块还利用子站上送的机组PMU数据实现调度侧的一次调频性能评价功能；
所述PMU数据集中器识别一次调频测试功能模块的一次调频指令并转发给位于电厂侧的测试子站装置，所述PMU数据集中器还汇集PMU采集装置的实时数据并组织后发送给一次调频测试功能模块和位于电厂侧的测试子站后台；
所述测试子站后台接收前述PMU数据集中器的实时数据，所述测试子站后台在调度机构授权的情况下将后台主动发起的一次调频指令发送给测试子站装置，在电厂侧进行一次调频测试和性能评价，所述测试子站后台还通过测试子站装置感知到一次调频测试功能模块发出的一次调频指令，并同时在电厂侧也进行一次调频性能评价；
所述测试子站装置接收来自PMU数据集中器或测试子站后台的一次调频指令并发送给子站的控制系统或装置，所述测试子站装置还将来自PMU数据集中器的一次调频指令转发给测试子站后台。
5.如权利要求4所述的一次调频主子站协同测试方法，其特征在于：所述一次调频测试功能模块和PMU数据集中器之间设有三条PMU通讯链路，分别是第一命令管道、第一数据管道、第一离线管道，其中，第一命令管道和第一数据管道采用PMU通讯规范实时数据传输协议，第一离线管道采用PMU通讯规范离线文件传输协议和一次调频扩展协议；
所述PMU数据集中器和测试子站后台之间设有三条PMU通讯链路，分别是第二命令管道、第二数据管道、第二离线管道，其中，第二命令管道和第二数据管道采用PMU通讯规范实时数据传输协议，第二离线管道采用PMU通讯规范离线文件传输协议；
所述PMU数据集中器和测试子站装置之间的通讯采用PMU通讯规范离线文件传输协议和一次调频扩展协议；
所述测试子站装置和测试子站后台之间的通讯采用一次调频扩展规约。
6.如权利要求4所述的一次调频主子站协同测试方法，其特征在于：所述PMU数据集中器和测试子站后台分别建立与测试子站装置的通信链路，底层网络传输协议采用TCP协议；PMU数据集中器和测试子站后台作为通信的客户端，测试子站装置作为通信的服务端，通信开始客户端主动发起连接；
测试子站装置同一时刻只能接收来自PMU数据集中器和测试子站后台其中一个客户端的一次调频指令，直到本次调频过程执行完后，才能接收新的一次调频指令；如果在调频过程中接收到来自另一客户端的一次调频指令，测试子站装置回复拒绝。
7.如权利要求4所述的一次调频主子站协同测试方法，其特征在于：所述测试子站装置将来自PMU数据集中器的一次调频指令转发给测试子站后台时，将SYNC起始帧头由AAH改为BBH再进行转发。
8.如权利要求4所述的一次调频主子站协同测试方法，其特征在于：所述测试子站装置还将子站的控制系统或装置的回复同时发送给PMU数据集中器和测试子站后台，发送给PMU数据集中器的SYNC起始帧头为AAH，给测试子站后台回复的SYNC起始帧头由AAH改为BBH。
9.如权利要求4所述的一次调频主子站协同测试方法，其特征在于：所述测试子站后台将后台主动发起的一次调频指令发送给测试子站装置，测试子站装置收到后下发给子站的控制系统或装置，在接收到子站的控制系统或装置返回的信息后，只转发给测试子站后台，不转发给PMU数据集中器。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117406157A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 国网江西省电力有限公司供电服务管理中心 | 宽频测量系统的检测方法及系统 |
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- 2023-05-23 CN CN202310583532.1A patent/CN116699396A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN117406157A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 国网江西省电力有限公司供电服务管理中心 | 宽频测量系统的检测方法及系统 |
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