CN217766610U - 一种新能源场站宽频振荡监测及抑制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种新能源场站宽频振荡监测及抑制装置，包括柜体及设于柜体的测频装置、控制主机、显示器、宽频带振荡监测终端、交换机；所述宽频带振荡监测终端包括ARM微处理器、与ARM微处理器连接的信号处理模块、宽频时钟模块、智能控制板、及与智能控制板连接的数据采集与控制模块；所述测频装置用于与新能源场站110kV升压变低压侧电压/电流互感器、35kV集电线路电压/电流互感器、35kV无功补偿装置电压/电流互感器连接。本实用新型能够实现场站主要节点的宽频测量、监测及抑制功能，有效提升新能源场站宽频振荡监测抑制功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源技术领域，特别涉及的是一种新能源场站宽频振荡监测及抑制装置。
背景技术
新能源并网的振荡问题最早报道于2009年10月，美国德州首次报道了风电场送出系统的次同步振荡问题。2011年开始，我国河北沽源双馈风电场发了多起次/超同步振荡问题，振荡频率波动范围较大，从最初的2～5Hz逐渐上升至4～9Hz，导致上千台风电机组集中脱网。2012年，广东南澳风电场经柔性直流输电工程输送时，激发30Hz左右的次同步振荡，导致变流站停运。2014年3月，德国北部海上风电场经柔性直流送出系统发生260Hz左右的振荡，导致高压直流整流器的滤波电容损坏，系统停运。2015年起，新疆哈密风电并网系统受扰激发的19.4～90.8Hz的振荡分量传导到300km以外的火电机组，导致3台660MW火电机组因扭振保护动作跳机，共损失功率128万kW，其间系统振荡频率呈现动态变化过程，次同步频率在16～24Hz波动。2018年，新疆哈密望洋台风电场发生23.6Hz的次同步振荡，该振荡为风电场与SVG之间交互产生。2018年湖北渝鄂背靠背工程出现了33次高频振荡事件，导致站内阻波器损坏。2019年英国“8.9”停电事故是由故障引起的宽频振荡事件，该事件由雷击导致单相接地故障后，场站SVC启动呈现2个周期次同步振荡，持续两个周期后风机过流保护导致大规模拖网，2021年张北工程出现了58.5Hz的次同步振荡，导致柔直送出工程和新能源场站发生振荡脱网。新能源及电力电子装置并网系统的振荡频繁导致出现工程安全事故。
现有技术普遍采用的PMU(同步相量测量装置)的拓扑结构来测量宽频谐波，装在新能源场站出线侧，但是未接入各个馈线，其测量频率也较窄，普遍在50-2000Hz
因此，亟需为新能源场站研发一套集宽频监测与抑制为一体的装置。
实用新型内容
针对新能源场站宽频监测与抑制需求，本实用新型提供一种新能源场站宽频振荡监测及抑制装置，研发了面向新能源场站的宽频测量装置，逐步构建电力系统广域宽频测量系统，为调度中心分析电力系统动态过程，提供充足的数据，与EMS系统及安全自动控制系统结合，加强对电力系统动态安全稳定的监控。
本实用新型采用如下技术方案：
一种新能源场站宽频振荡监测及抑制装置，包括柜体及设于柜体的测频装置、控制主机、显示器、宽频带振荡监测终端、交换机，测频装置、显示器、宽频带振荡监测终端、交换机分别与控制主机连接；所述宽频带振荡监测终端包括ARM微处理器、与ARM微处理器连接的信号处理模块、宽频时钟模块、智能控制板、及与智能控制板连接的数据采集与控制模块；所述测频装置用于与新能源场站110kV升压变低压侧电压/电流互感器、35kV集电线路电压/电流互感器、35kV无功补偿装置电压/电流互感器连接，实时采集变压器高压侧、低压侧进出线以及集电分支线路的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、开关状态、带电状态信息，并将告警信息、故障信息、拓扑信息、控制信息上传至控制主机。
进一步的，所述控制主机用于通过场站远动机接入自动发电控制AGC系统和自动电压控制AVC系统，同时上传场站发电数据。
进一步的，所述信号处理模块用于将智能控制板收集的各馈线信息进行信号初筛，包括时钟对齐、无效数据剔除以及频率信号分段。
进一步的，所述宽频时钟模块用于产生宽频振荡时钟信号，以生成参考时钟基准值输入给ARM微处理器、信号处理模块、智能控制板。
进一步的，所述智能控制板作为装置主板，用于信号传输、端口互联，状态分析与执行、通讯协议转化功能。
进一步的，所述ARM微处理器作为终端核心，用于判断宽频振荡事件并计算功率调节指令。
进一步的，所述数据采集与控制模块用于PT/CT信号二次量收集及实现功率调控功能。
进一步的，所述柜体的尺寸为：高2260mm，宽800mm，深600mm。
本实用新型的技术优点是：
1、本实用新型能够实现场站主要节点的宽频测量、监测及抑制功能，通过振荡分量，同时结合调度AGC指令值，通过调节量快速调节逆变器的有功出力实现新能源场站振荡抑制；
2、该装置可应用于百万千瓦新能源基地接入电网的宽频振荡监测与抑制，对于新能源近区有火电、特高压直流落点，存在次、超同步振荡等宽频振荡风险等问题，该装置具有明确的成果应用与转化场景；此外，成果可进一步提炼，形成多场景、全工况的宽频振荡监测与控制体系，为宽频振荡抑制提供一体化的解决方案；
3、本实用新型接入了新能源场站内各集电线路分支馈线，因此能测量电压电流，从而计算能够通过算法测量宽频振荡频谱特性，进而监测各路振荡特性；同时由于与各逆变器及其能管平台的控制信号相连，因此在振荡时能下发功率调整值，从而抑制振荡。
附图说明
图1是本实用新型一种新能源场站宽频振荡监测及抑制装置的外部结构图，其中(a)为主视图，(b)为后视图；
图2是本实用新型一种新能源场站宽频振荡监测及抑制装置的电气连接示意图；
图3是本实用新型中宽频带振荡监测终端的电路模块图。
图中：1—测频装置，2—控制主机，3—显示器，4—KVM切换器，5—宽频带振荡监测终端，6—交换机，51—ARM微处理器，52—信号处理模块，53—宽频时钟模块，54—智能控制板，55—数据采集与控制模块。
具体实施方式
下面结合本实用新型中的附图和具体实施例，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1，本实用新型实施例提供一种新能源场站宽频振荡监测及抑制装置，包括测频装置1、控制主机2、显示器3、KVM切换器4、宽频带振荡监测终端5、交换机6。所述宽频振荡监测及抑制装置包括柜体，所述柜体的尺寸为2260mm(高)*800mm(宽)*600mm(深)。测频装置1、控制主机2、显示器3、KVM切换器4、宽频带振荡监测终端5、交换机6均安装在柜体上，所述柜体上还设有键盘鼠标托架，其上置放有与控制主机2连接的键盘和鼠标。
所述测频装置1用于与新能源场站110kV升压变低压侧电压/电流互感器、35kV集电线路电压/电流互感器、35kV无功补偿装置电压/电流互感器连接，通过上述连接该装置一方面能监测新能源场站并网点及其内部集电线路宽频振荡信号情况，另一方面与能管平台及受控单元连接能执行功率控制指令实现新能源场站宽频振荡抑制。所述测频装置1主要实时采集变压器高压侧、低压侧进出线以及集电分支线路的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、开关状态、带电状态等运行信息和状态信息，开展就地宽频监测、分析及控制，并将告警信息、故障信息、拓扑信息、控制信息上传至控制主机2。
如图2所示，所述宽频带振荡监测终端5和交换机6与控制主机2连接，控制主机2通过场站远动机接入自动发电控制(AGC)系统和自动电压控制(AVC)系统，同时上传场站发电数据。所述控制主机2用于实现振荡分析和实时展示，实现录波数据的存储、显示和分析，以秒级响应速度快速调节新能场站的出力，实现新能源场站振荡抑制。
如图3所示，所述宽频带振荡监测终端5包括ARM微处理器51、与ARM微处理器51连接的信号处理模块52、宽频时钟模块53、智能控制板54、及与智能控制板54连接的数据采集与控制模块55，所述宽频带振荡监测终端5能实现新能源场站内各节点的测量和监测次/超同步0.1～100Hz，宽频振荡100～3000Hz。
具体的，宽频时钟模块53用于产生宽频振荡时钟信号，以产生参考时钟基准值输入给ARM微处理器51、信号处理模块52、智能控制板54；所述信号处理模块52用于将智能控制板54收集的各馈线信息进行信号初筛，主要包括时钟对齐、无效数据剔除以及频率信号分段；智能控制板54作为装置主板，主要用于信号传输、端口互联，状态分析与执行、通讯协议转化功能；所述ARM微处理器51作为终端核心，用于判断宽频振荡事件并计算功率调节指令；所述数据采集与控制模块55与智能控制板54相连，主要承担PT/CT信号二次量收集及实现功率调控功能。
本实用新型一方面能监测新能源场站并网点及其内部集电线路宽频振荡信号情况，另一方面同能管平台及受控单元连接能执行功率控制指令实现新能源场站宽频振荡抑制。
应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或等同替换，而未脱离本实用新型范围的任何修改或等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种新能源场站宽频振荡监测及抑制装置，其特征在于：包括柜体及设于柜体的测频装置、控制主机、显示器、宽频带振荡监测终端、交换机，测频装置、显示器、宽频带振荡监测终端、交换机分别与控制主机连接；所述宽频带振荡监测终端包括ARM微处理器、与ARM微处理器连接的信号处理模块、宽频时钟模块、智能控制板、及与智能控制板连接的数据采集与控制模块；所述测频装置用于与新能源场站110kV升压变低压侧电压/电流互感器、35kV集电线路电压/电流互感器、35kV无功补偿装置电压/电流互感器连接，实时采集变压器高压侧、低压侧进出线以及集电分支线路的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、开关状态、带电状态信息，并将告警信息、故障信息、拓扑信息、控制信息上传至控制主机。
2.如权利要求1所述的新能源场站宽频振荡监测及抑制装置，其特征在于：所述控制主机用于通过场站远动机接入自动发电控制AGC系统和自动电压控制AVC系统，同时上传场站发电数据。
3.如权利要求1所述的新能源场站宽频振荡监测及抑制装置，其特征在于：所述信号处理模块用于将智能控制板收集的各馈线信息进行信号初筛，包括时钟对齐、无效数据剔除以及频率信号分段。
4.如权利要求1所述的新能源场站宽频振荡监测及抑制装置，其特征在于：所述宽频时钟模块用于产生宽频振荡时钟信号，以生成参考时钟基准值输入给ARM微处理器、信号处理模块、智能控制板。
5.如权利要求1所述的新能源场站宽频振荡监测及抑制装置，其特征在于：所述智能控制板作为装置主板，用于信号传输、端口互联，状态分析与执行、通讯协议转化功能。
6.如权利要求1所述的新能源场站宽频振荡监测及抑制装置，其特征在于：所述ARM微处理器作为终端核心，用于判断宽频振荡事件并计算功率调节指令。
7.如权利要求1所述的新能源场站宽频振荡监测及抑制装置，其特征在于：所述数据采集与控制模块用于PT/CT信号二次量收集及实现功率调控功能。
8.如权利要求1所述的新能源场站宽频振荡监测及抑制装置，其特征在于：所述柜体的尺寸为：高2260mm，宽800mm，深600mm。
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| CN117096894A (zh) * | 2023-10-18 | 2023-11-21 | 国网湖北省电力有限公司 | 宽频振荡抑制控制方法、系统及介质 |
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- 2022-06-29 CN CN202221659724.3U patent/CN217766610U/zh active Active
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| CN117096894B (zh) * | 2023-10-18 | 2024-01-02 | 国网湖北省电力有限公司 | 宽频振荡抑制控制方法、系统及介质 |
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