一种风电场一次调频装置入网检测平台及其应用方法与流程

1.本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种风电场一次调频装置入网检测平台及其应用方法。


背景技术：

2.随着风电渗透率的不断提高，由于风电机组与电网频率没有直接耦合关系，难以响应电网的频率变化，这必然会导致整个电网的惯量和一次调频能力的降低，从而影响到电网的安全稳定运行。为此，国家发布了相关标准，要求风电场须具备一次调频能力，并满足相关性能要求。然而，从现场一次调频的实际测试结果来看，诸多风电场的一次调频性能是不满足要求的，究其原因，风机的响应能力是一方面原因，但另一个重要的原因是一次调频装置本体的功能和性能还存在一定的问题。因此，如何搭建一个可有效检测风电场一次调频装置性能的检测平台已成为目前电网所关注的问题。
3.目前，风电场一次调频装置入网检测的方法一般是采用开环仿真验证的方法，对一次调频装置的性能进行逐项测试，然而此类方法忽略了过程控制，例如在agc调节的过程中出现频率越限的情况，其一次调频装置的性能是否仍能满足标准要求还有待进一步验证。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的上述问题，提供一种风电场一次调频装置入网检测平台及其应用方法，本发明能够模拟风电场并网点有功出力特性、以及agc系统、能量管理系统ems的控制特性，从而实现一次调频装置功能、性能的实验室闭环检测。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
6.一种风电场一次调频装置入网检测平台，包括风电场动态模拟系统单元和一次调频控制系统单元，所述风电场动态模拟系统单元包括：
7.风电场数字模拟装置，用于根据指令生成有功功率控制指令和一次调频控制输入频率信号；
8.功率信号发生装置，用于下发有功功率控制指令；
9.频率信号发生装置，用于下发一次调频控制输入频率信号；
10.第一人机交互模块，用于显示和操作检测平台上位机数据和指令；
11.所述风电场数字模拟装置分别与功率信号发生装置、频率信号发生装置和第一人机交互模块相连；
12.所述一次调频控制系统单元包括：
13.受检一次调频控制装置，用于分别实现与受检一次调频测控装置以及风电场数字模拟装置之间的数据交互；
14.受检一次调频测控装置，用于监测到功率信号发生装置、频率信号发生装置输出的功率和频率模拟量数据；
15.所述受检一次调频控制装置和受检一次调频测控装置以及风电场数字模拟装置相互连接，且所述受检一次调频测控装置分别与功率信号发生装置、频率信号发生装置的输出端相连。
16.可选地，所述风电场动态模拟系统单元设于独立的机柜中。
17.可选地，所述一次调频控制系统单元设于独立的机柜中。
18.可选地，所述第一人机交互模块包括显示器、键盘和鼠标，所述显示器、键盘和鼠标分别与风电场数字模拟装置相连。
19.可选地，所述一次调频控制系统单元还包括用于显示一次调频系统上位机数据和指令的第二人机交互模块，所述第二人机交互模块与受检一次调频控制装置相连。
20.可选地，所述第二人机交互模块包括显示器、键盘和鼠标，所述显示器、键盘和鼠标分别与受检一次调频控制装置相连。
21.此外，本发明还提供一种前述风电场一次调频装置入网检测平台的应用方法，包括：
22.s101，通过风电场数字模拟装置模拟风电场agc系统、能量管理系统ems的控制特性，并控制功率信号发生装置下发有功功率控制指令以模拟风电场并网点有功的输出特性、控制频率信号发生装置下发一次调频控制输入频率信号，并通过受检一次调频控制装置向受检一次调频测控装置发送一次调频使能动作信号；
23.s102，通过受检一次调频测控装置在一次调频使能动作信号后根据下发的有功功率控制指令和一次调频控制输入频率信号执行一次调频测控操作并将得到的功率和频率模拟量数据发送给受检一次调频控制装置；
24.s103，通过风电场数字模拟装置通过受检一次调频控制装置采集执行一次调频测控操作并将得到的功率和频率模拟量数据，并根据采集得到的功率和频率模拟量数据与标定值进行比较以确定受检一次调频测控装置的性能是否合格。
25.可选地，步骤s101中控制功率信号发生装置下发有功功率控制指令以模拟风电场并网点有功的输出特性的执行时间为通过受检一次调频控制装置向受检一次调频测控装置发送一次调频使能动作信号的操作之前。
26.可选地，所述通过风电场数字模拟装置、受检一次调频控制装置之间通过寄存器地址以及不同寄存器地址中存储的功能码来区分风电场数字模拟装置、受检一次调频控制装置之间不同的交互信号，且交互信号具有只读和读/写两种属性以实现信息交互的只读和读写操作。
27.可选地，所述不同的交互信号包括：agc子站下发给能量管理系统ems的有功功率控制指令、场站理论有功功率、场站有功功率下限值、所有发电单元总的有功功率、能量管理系统ems控制模式、受检一次调频使能动作信号、受检一次调频控制装置下发给能量管理系统ems的有功功率控制指令、agc投入信号、调度agc指令以及受检一次调频控制输入频率。
28.和现有技术相比，本发明主要具有下述优点：
29.1、本发明的风电场一次调频装置入网检测平台加入了功率信号发生装置，可接收受检一次调频控制装置的有功功率控制指令，模拟输出风电场并网点对应的电压、电流二次信号，从而达到对受检一次调频控制装置性能的动态闭环模拟检测的目的。
30.2、本发明的风电场一次调频装置入网检测平台加入了风电场agc系统、能量管理系统等影响一次调频控制性能的因素，可更为逼真全面地提供实际风电场各种运行工况下的试验场景，为验证受检一次调频控制装置在各种运行工况下的性能，以及与agc系统、能量管理系统的协调控制功能奠定了良好的试验基础。
附图说明
31.图1为本发明实施例的设备结构示意图。
32.图例说明：1、风电场动态模拟系统单元；11、风电场数字模拟装置；12、功率信号发生装置；13、频率信号发生装置；14、第一人机交互模块；2、一次调频控制系统单元；21、受检一次调频控制装置；22、受检一次调频测控装置；23、第二人机交互模块。
具体实施方式
33.如图1所示，本实施例中的一种风电场一次调频装置入网检测平台包括风电场动态模拟系统单元1和一次调频控制系统单元2，风电场动态模拟系统单元1包括：
34.风电场数字模拟装置11，用于根据指令生成有功功率控制指令和一次调频控制输入频率信号；
35.功率信号发生装置12，用于下发有功功率控制指令；
36.频率信号发生装置13，用于下发一次调频控制输入频率信号；
37.第一人机交互模块14，用于显示和操作检测平台上位机数据和指令；
38.风电场数字模拟装置11分别与功率信号发生装置12、频率信号发生装置13和第一人机交互模块14相连；
39.一次调频控制系统单元2包括：
40.受检一次调频控制装置21，用于分别实现与受检一次调频测控装置22以及风电场数字模拟装置11之间的数据交互；
41.受检一次调频测控装置22，用于监测到功率信号发生装置12、频率信号发生装置13输出的功率和频率模拟量数据；
42.受检一次调频控制装置21和受检一次调频测控装置22以及风电场数字模拟装置11相互连接，且受检一次调频测控装置22分别与功率信号发生装置12、频率信号发生装置13的输出端相连。
43.本实施例中，风电场动态模拟系统单元1设于独立的机柜中。
44.本实施例中，一次调频控制系统单元2设于独立的机柜中。
45.本实施例中，第一人机交互模块14包括显示器、键盘和鼠标，显示器、键盘和鼠标分别与风电场数字模拟装置11相连。
46.本实施例中，一次调频控制系统单元2还包括用于显示一次调频系统上位机数据和指令的第二人机交互模块23，第二人机交互模块23与受检一次调频控制装置21相连。
47.本实施例中，第二人机交互模块23包括显示器、键盘和鼠标，显示器、键盘和鼠标分别与受检一次调频控制装置21相连。
48.本实施例中，风电场数字模拟装置11和受检一次调频控制装置21具体为采用计算机实现，此外也可以根据需要采用嵌入式终端设备。功率信号发生装置12、频率信号发生装
置13现有设备，受检一次调频测控装置22为受检设备，其详细实现在此不再详述。
49.此外，本实施例还提供一种前述一种风电场一次调频装置入网检测平台的应用方法，包括：
50.s101，通过风电场数字模拟装置11模拟风电场agc系统、能量管理系统ems的控制特性，并控制功率信号发生装置12下发有功功率控制指令以模拟风电场并网点有功的输出特性、控制频率信号发生装置13下发一次调频控制输入频率信号，并通过受检一次调频控制装置21向受检一次调频测控装置22发送一次调频使能动作信号；
51.s102，通过受检一次调频测控装置22在一次调频使能动作信号后根据下发的有功功率控制指令和一次调频控制输入频率信号执行一次调频测控操作并将得到的功率和频率模拟量数据发送给受检一次调频控制装置21；
52.s103，通过风电场数字模拟装置11通过受检一次调频控制装置21采集执行一次调频测控操作并将得到的功率和频率模拟量数据，并根据采集得到的功率和频率模拟量数据与标定值进行比较以确定受检一次调频测控装置22的性能是否合格。具体地，如果某一功率和频率模拟量数据与设定值之间的误差超过设定值，则判定受检一次调频测控装置22的性能不合格；若全部功率和频率模拟量数据与设定值之间的误差均未超过设定值，则判定受检一次调频测控装置22的性能合格。
53.控制功率信号发生装置12下发有功功率控制指令以模拟风电场并网点有功的输出特性、控制频率信号发生装置13下发一次调频控制输入频率信号，并通过受检一次调频控制装置21向受检一次调频测控装置22发送一次调频使能动作信号应分开进行，本实施例中，步骤s101中控制功率信号发生装置12下发给能量管理系统ems有功功率控制指令、通过受检一次调频控制装置21向受检一次调频测控装置22发送一次调频使能动作信号的操作之前。
54.本实施例中风电场数字模拟装置11、受检一次调频控制装置21之间通过寄存器来进行信息交互，寄存器中通过寄存器地址以及不同寄存器地址中存储的功能码来区分风电场数字模拟装置11、受检一次调频控制装置21之间不同的交互信号，且交互信号具有只读和读/写两种属性以实现信息交互的只读和读写操作，作为一种可选的实施方式，本实施例中受检一次调频控制装置21为主站，风电场数字模拟装置11从站，从而可实现受检一次调频控制装置21对风电场数字模拟装置11中信息的读取和读写。
55.本实施例中，不同的交互信号包括：agc子站下发给能量管理系统ems的有功功率控制指令、场站理论有功功率、场站有功功率下限值、所有发电单元总的有功功率、能量管理系统ems控制模式、受检一次调频使能动作信号、受检一次调频控制装置21下发给能量管理系统ems的有功功率控制指令、agc投入信号、调度agc指令以及受检一次调频控制输入频率。表1为风电场数字模拟装置与受检一次调频控制装置的信息交互点表。
56.表1：风电场数字模拟装置与受检一次调频控制装置的信息交互点表
[0057][0058][0059]
本实施例的一次调频装置入网检测平台提供一次调频装置闭环动态模拟测试环境，步骤s101通过风电场数字模拟装置11模拟风电场agc系统、能量管理系统ems的控制特性包括：检测平台模拟场站并网点tv变比为1100:1，ta变比为600:1，二次电流额定值为1a，与受检一次调频控制装置的通讯协议采用标准的modbus tcp协议，通讯端口为503端口，ip
地址为192.168.2.15，浮点数的字节顺序为c、d、a、b。
[0060]
综上所述，本实施例风电场一次调频装置入网检测平台包括风电场动态模拟系统单元和一次调频控制系统单元，风电场动态模拟系统单元由风电场数字模拟装置、功率信号发生装置、频率信号发生装置、显示器以及鼠标键盘构成，一次调频控制系统单元由受检一次调频测控装置、受检一次调频控制装置、显示器以及鼠标键盘构成。本实施例风电场一次调频装置入网检测平台主要用于开展风电场一次调频装置入网检测工作，风电场动态模拟系统可模拟风电场电源、agc系统、能量管理系统的相关特性，同时可为受检的一次调频控制装置提供模拟接口和数据接口，从而实现一次调频装置功能、性能的实验室闭环检测。
[0061]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。