CN211579611U - 一种快速频率响应控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了电力系统新能源技术领域的一种快速频率响应控制装置，旨在解决现有技术中由于新能源发电大都采用直流输电，当直流输电线路故障闭锁时，容易造成系统频率下降的技术问题。所述装置包括CPU模件以及分别与其电性连接的AC模件和HMI模件，所述AC模件与新能源场站的并网点电性连接，所述HMI模件与新能源场站的能量管理系统电性连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种快速频率响应控制装置，属于电力系统新能源技术领域。
背景技术
出于化石能源枯竭的担忧，各国都大力发展新能源。在各种新能源中，风力和太阳能发电是目前最为成熟的技术，已在我国西北地区大规模并网运行。新能源发电大都采用直流向东部负荷中心输电，当直流输电线路故障闭锁时，会造成大量的有功缺额，造成系统频率下降。
近年来，由于新能源发电比重不断增大，传统旋转电源备用不够，一次调频后，系统频率偏移额定较大。为给电网二次调频争取时间，避免负荷大面积脱网，要求新能源发电并网点特性接近常规旋转电源，模拟出常规电源的惯性，确保电网安全稳定运行，是目前比较迫切需要解决的技术问题。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种快速频率响应控制装置，以解决现有技术中由于新能源发电大都采用直流输电，当直流输电线路故障闭锁时，容易造成系统频率下降的技术问题。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
一种快速频率响应控制装置，包括CPU模件以及分别与其电性连接的AC模件和HMI模件，所述AC模件与新能源场站的并网点电性连接，所述HMI模件与新能源场站的能量管理系统电性连接。
进一步地，还包括电性连接于CPU模件与AC模件之间的A/D转换电路。
进一步地，所述A/D转换电路集成于CPU模件内部。
进一步地，还包括与CPU模件电性连接的DIO模件，所述DIO模件与所述并网点电性连接。
进一步地，还包括母版模件，所述CPU模件通过母版模件分别与AC模件和HMI模件电性连接。
进一步地，还包括与母版模件电性连接的POWER模件。
进一步地，所述新能源场站包括风电场或/和光伏电站。
与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：本实用新型装置与新能源场站中的能量管理系统配套使用，主要包括CPU模件以及分别与其电性连接的AC模件和HMI模件，通过AC模件采集并网点的电压和电流，CPU模件根据电压和电流求取并网点的频率和功率，并通过HMI模件传输至能量管理系统，能量管理系统根据有功-频率下垂曲线对HMI模件上送的频率和功率信息进行判断处理，根据处理结果通过发电控制终端调节发电终端的出力，进而实现并网点功率的调节，从而克服了直流输电线路故障闭锁容易造成系统频率下降的技术问题。本实用新型装置通过既有的能量管理系统对数量众多的发电控制终端进行控制，因而无需另外新增通信通道，减少了新能源场站快速频率响应的实现成本。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构原理示意图；
图2是本实用新型实施例的应用连接示意图；
图3是本实用新型实施例中光伏电站快速频率响应有功-频率下垂特性图；
图4是本实用新型实施例中响应滞后时间、响应时间、调节时间示意图。
图中：1、快速频率响应控制装置；2、能量管理系统；3、AGC；4、第一光伏逆变器；5、第二光伏逆变器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
本实用新型具体实施方式提供了一种快速频率响应控制装置，如图1所示，是本实用新型实施例的结构原理示意图，所述装置包括母板模件，该母板模件连接有：
采用vxworks系统的CPU模件；
与新能源场站的能量管理系统通信连接的人机接口(Human Machine Interface，HMI)模件；
与新能源场站的并网点电性连接的交流电(Alternating Current，AC)模件；
与新能源场站的并网点开关位置电性连接的开入开出(Digital Input Output，DIO)模件；
电源(POWER)模件，用于对通过母板模件对其余模件供电。
如图2所示，是本实用新型实施例的应用连接示意图，本实用新型装置与新能源场站的能量管理系统配套使用，连同自动发电控制(Automatic Generation Control，AGC)以及新能源场站中的光伏逆变器等构成一个完整系统。前述新能源场站大多为风电场、光伏电站。新能源场站中部署有大量的发电终端和与其对应连接的发电控制终端，可通过发电控制终端对发电终端的出力进行调节，发电终端所产生电能传送至并网点，再由并网点向外传送。本实施例中，所述新能源场站为光伏电站，所述发电控制终端为光伏逆变器。为清楚标识系统中各单元间的连接关系，图2中仅标识了两个光伏逆变器，具体连接关系为：快速频率响应控制装置1部署于新能源场站的并网点处，快速频率响应控制装置1通过前述AC模件与并网点连接、通过前述DIO模件与并网点开关连接、通过前述HMI模件与能量管理系统2通信连接，能量管理系统2分别与AGC3、第一光伏逆变器4、第二光伏逆变器5通信连接。
更具体地，AC模件用于采集并网点的三相电压(Ua、Ub、Uc)和三相电流(Ia、Ib、Ic)，并通过母板模件传递至CPU模件。CPU模件集成有A/D转换电路，通过A/D转换电路将所采集的三相电压和三相电流转换成数字量，再对该数字量进行运算，求取该并网点的频率和功率；接着，CPU模件将求取的频率和功率信息通过母板模件传递至HMI模件，再由HMI模件将频率和功率信息以10ms速率上送至能量管理系统2。接着，能量管理系统2根据有功-频率下垂曲线对HMI模件上送的频率和功率信息进行判断和处理，具体为：当并网点频率未越偏移频率响应死区时，能量管理系统2响应AGC；当并网点频率越过频率响应死区时，能量管理系统2通过第一光伏逆变器4和第二光伏逆变器5，按照有功-频率下垂曲线调节发电终端的出力，进而实现并网点功率的调节。由于新能源场站中发电控制终端众多，如果由快速频率响应控制装置1直接调节发电终端的出力，势必需要新增众多的通信通道。本实施例中，快速频率响应控制装置1并非直接对发电终端出力进行调节，而是通过能量管理系统2进行调节。由于能量管理系统2是新能源场站本身就具备的，因而无需另外新增通信通道，减少了新能源场站快速频率响应的实现成本。调节时间需满足响应滞后时间、响应时间、调节时间要求。快速频率响应控制装置1还可通过DIO模件遥控并网点处开关的分、合状态。
前述有功-频率下垂曲线，具体如图3所示，是本实用新型实施例中光伏电站快速频率响应有功-频率下垂特性图，曲线公式如下：
式中，P为并网点功率，P0为有功功率初值(AGC下发的值)，PN为额定功率，f为并网点频率，fd为频率响应死区，fN为额定频率，δ％为频率响应调差率。本实施例中，光伏电站的频率响应死区为±0.01Hz，频率响应调差率为2％。当并网点频率发生偏移时，按照不小于额定功率的10％限幅进行频率调节。
前述响应滞后时间、响应时间、调节时间要求，具体如图4所示，是本实用新型实施例中响应滞后时间、响应时间、调节时间示意图，图中，thx为自并网点频率越过频率响应死区开始到发电出力可靠地向调频方向开始变化所需时间，t0.9为自并网点频率超出频率响应死区开始，至有功调节量达到目标值与初始功率之差的90％所需时间，ts为自并网点频率超出频率响应死区开始，至有功达到稳定(功率波动不超过额定出力±1％)的最短时间。光伏电站中，要求thx不超过2秒，t0.9不超过5秒，ts不超过15秒。风电场中，要求thx不超过2秒，t0.9不超过12秒，ts不超过15秒。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种快速频率响应控制装置，其特征是，包括CPU模件以及分别与其电性连接的AC模件和HMI模件，所述AC模件与新能源场站的并网点电性连接，所述HMI模件与新能源场站的能量管理系统电性连接。
2.根据权利要求1所述的快速频率响应控制装置，其特征是，还包括电性连接于CPU模件与AC模件之间的A/D转换电路。
3.根据权利要求2所述的快速频率响应控制装置，其特征是，所述A/D转换电路集成于CPU模件内部。
4.根据权利要求1所述的快速频率响应控制装置，其特征是，还包括与CPU模件电性连接的DIO模件，所述DIO模件与所述并网点电性连接。
5.根据权利要求1所述的快速频率响应控制装置，其特征是，还包括母版模件，所述CPU模件通过母版模件分别与AC模件和HMI模件电性连接。
6.根据权利要求5所述的快速频率响应控制装置，其特征是，还包括与母版模件电性连接的POWER模件。
7.根据权利要求1所述的快速频率响应控制装置，其特征是，所述新能源场站包括风电场或／和光伏电站。
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| CN202020392948.7U CN211579611U (zh) | 2020-03-25 | 2020-03-25 | 一种快速频率响应控制装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112366731A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-02-12 | 国能日新科技股份有限公司 | 一种电网频率调节方法、系统、服务器及存储介质 |
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2020
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| CN112366731A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-02-12 | 国能日新科技股份有限公司 | 一种电网频率调节方法、系统、服务器及存储介质 |
| CN112366731B (zh) * | 2020-11-05 | 2023-08-11 | 国能日新科技股份有限公司 | 一种电网频率调节方法、系统、服务器及存储介质 |
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