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一种风电场涉网试验智能测试系统及其方法实施方式

2022/07/1578 作者:佚名
导读:风电场涉网试验智能测试系统,如图1所示,包括:调度指令解析模块,对IEC60870-5-104等多种规约报文进行全过程的解析,由一个独立的侦听线程监听该调度报文,并在大量的报文中筛选出调度中心下发的有效遥调报文,并发送至指令实时接收模块;同时解析遥调量变化,将解析变化结果发送至装置启动模块。 装置启动模块,接收到调度指令解析模块发出的解析变化结果,当变化结果满足设定要求时,发出装置启动信号至指令实

风电场涉网试验智能测试系统,如图1所示,包括:调度指令解析模块,对IEC60870-5-104等多种规约报文进行全过程的解析,由一个独立的侦听线程监听该调度报文,并在大量的报文中筛选出调度中心下发的有效遥调报文,并发送至指令实时接收模块;同时解析遥调量变化,将解析变化结果发送至装置启动模块。

装置启动模块,接收到调度指令解析模块发出的解析变化结果,当变化结果满足设定要求时,发出装置启动信号至指令实时接收模块与模拟量采集模块。

指令实时接收模块,同时接收装置启动模块发出的启动信号和调度指令解析模块的数字量有功电压遥调量信号P0、无功电压遥调量信号U0;当接收到启动信号后,将采集的P0、U0信号输出至时钟模块。

模拟量采集模块,同时接收装置启动模块发出的启动信号和装置外部的风电场电流I1、电压模拟量信号U1;当接收到启动信号后,将采集的风电场电流I1、电压信号U1输出至时钟模块和分析计算模块。

模数转换模块,接收模拟量采集模块发出的模拟量电压U1、电流I1,经模块中的数模转换单元后得到电压数字量U和电流数字量I,同时输出至分析计算模块和时钟模块。

分析计算模块,根据电压数字量U和电流数字量I进行分析计算,得出有功值P、无功值Q和功角φ,输出至时钟模块。

时钟模块,分别接收来自指令实时接收模块的P0、U0,数模转换模块的U、I,分析计算模块的P、Q、φ,将以上数字量信号统一在时间序列下,得到时间t坐标下的P0、U0、U、I、P、Q、φ,并同时输出至数据输出模块和波形绘制模块。

数据输出模块,将时间t坐标下的数字量P0、U0、U、I、P、Q、φ通过输出接口输出至装置外部。

波形绘制模块,根据实际需要与设置,绘制并输出时间t坐标下的P0、U0、U、I、P、Q、φ波形。

装置启动模块中开关输入量回路接入调度下发的数字量信号,开关输出回路分别连接指令实时接收模块与模拟量采集模块,启动其接收和采集功能。

时钟模块中数字量输入端口接收指令实时接收模块、模数转换模块、分析计算模块共3个模块的7个数字量信号,在统一时钟下同步以上信号量,实现不同信号在同一时间坐标下的同步输出。

《一种风电场涉网试验智能测试系统及其方法》还提供一种风电场涉网试验智能测试方法,包括如下步骤:

(1)接收并解析调度控制中心下发的指令信号,包括有功遥调量和无功电压遥调量,变化量解析结果触发装置启动模块,将装置启动信号同时发至指令实时接收模块和模拟量采集模块;

(2)指令实时接收模块收到启动信号后,开始接收调度指令实时接收模块发出的调度目标指令信号P0、U0,并提供给时钟模块;

(3)模拟量采集模块收到启动信号后,采集风电场现场模拟量数据电压U1、电流I1,并提供给模数转换模块。模数转换得到的电压数字量U和电流数字量I同时发至分析计算模块和时钟模块。分析计算模块根据U、I计算得出有功P、无功Q和功角φ,提供给时钟模块;

(4)时钟模块将以上不同模块提供的数字量在同一时钟坐标t下进行合并、统一,将时间t坐标下的P0、U0、U、I、P、Q、φ提供给数据输出模块和波形绘制模块。数据输出模块和波形绘制模块,根据实际需要与设置,输出时间t坐标下P0、U0、U、I、P、Q、φ的相关数据或波形。

步骤(1)中,调度目标指令遥调信号启动风电场涉网试验智能测试系统,实现调度远方开启并控制风电场涉网试验智能测试系统的录波等功能。

步骤(4)中,将调度下发的目标指令数字量信号与风电场现场采集的模拟量信号及其分析计算结果在时钟模块中同步,实现现场试验结果与调度目标指令的对比输出功能。

图2为实施技术方案图,图3为实施方案系统工作流程图,调度发送调节指令至风电场的能量管理系统,能量管理系统收到指令经过计算、按调节策略发送给各个管理系统,最后由管理系统下发给风机组、SVG/SVC(无功补偿装置)执行。智能测试仪通过报文直接读取调度下发指令曲线,有效、直观的测试风电场有功、无功控制能力及响应时间。

正式试验前,与风电场能量管理系统厂家协商好通讯端口IP、通讯端口及通讯规约、设定值的转换系数。在测试仪上位监控管理机软件中将对应的“远方软启动IP”和“端口”设置成与该参数一致。

程序启动后,自动根据设定好的IP及端口与风电场能量管理系统建立通讯链接,由一个独立的侦听线程监听该链路上的报文。

根据现场接线情况设置好模拟采集通道及其计算通道、遥调信号规约类型、数据类型、信息体地址等参数,并根据与风电场能量管理系统厂家的协商结果设置好信号的乘因子与加因子(由乘因子和加因子将数据转换成对应的设定值)。

设置完成后启动录波,此时测试仪的AD采集线程开始工作,录波界面上开始实时绘制风场的电压、电流、功率变化曲线,并进入预录模式,同时,根据遥调指令,解析出目标设定值,将其也作为一根曲线(采样率与AD采集一致)绘制在同一画面上,当侦听线程接收到设定为触发信号的遥调指令时,自动触发后续录波。由于AD采集线程跟遥调指令侦听线程是完全并列同步运行,所以时间上可以说是完全同步的。录波结束后,通过调整对比风电场的实时有功、无功电压等曲线与调度目标设定值曲线,能方便、准确、及时、直观的看到各遥调量与实测值趋势对比,为涉网试验提供依据。

图4为方案实施测试的某风电场电气接线图。

图5为人工手动下发目标值的电流、有功功率的波形图,图中黄、绿、红三条波形分别表示A、B、C三相电流值,蓝色波形代表有功功率值,黑色波形表示调度手动下发的有功功率目标值。省调机构人工手动每隔4分钟对#2主变下的运行风机下达一次有功目标值,通过图5可以发现,因人工控制下达指令,所以每次下达的指令之间会存在人为的时间误差,但风机系统对省调的调节指令执行还是准确的,实测电流和有功功率的变化曲线均能反应出有功功率由80%的额定值降至20%额定值,再由20%额定值升至80%的额定值。

图6为风场无功电压上调曲线图,风场电压向上调节流程说明:1)A点收到调度上升2千伏的指令;2)经过6.7秒的计算和指令传输后TCR开始调节(B点),直至SVC无功输出为0Mvar(C点);3)当SVC无功输出为0Mvar时,开始调节风机组的无功输出,快速的将风机组的感性无功输出降至0Mvar(D点);4)风机组感性无功输出降至0Mvar后,SVC继续调节,输出容性无功,进过多轮的计算和调节到达E点。电压达到调节目标值,调节完成;5)E点再次收到调度上升1.8千伏的指令;6)经过一轮SVC的调节,到达F点后开始调节风机组,风机组开始输出容性无功;7)风机输出容性无功达到上限后,SVC再次开始调节(G点);8)SVC经过几次调节后,虽然并网点电压没有到达目标值,但SVC容性无功都也达到输出上限,因此停止调节。

《一种风电场涉网试验智能测试系统及其方法》首次提出利用通讯报文触发测试风电场响应时间的方法,所采取的的风电场涉网试验智能测试装置和方法,由于采用统一时钟模块将调度目标指令信号与采集、计算的风电场信号同步输出,可以准确比较目标值、实测值与计算值,避免数据不统一的错误,提高风电场涉网试验准确性和检测风电场有功、无功控制的能力。

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