电力科技 风电场一次调频控制策略研究dc-hsdpa
杨 春
（华润电力投资有限公司西南分公司，四川 成都 610051）
摘要：为深入贯彻国家电网重庆电力调度控制中心最新落实的新版《电力系统安全稳定导则》《GB38755-2019》规定，本文将通过建设常规机组在线测试站、改造新能源场站、新能源快速调频响应系统、安装布局以及对新能源快速调频相应响应系统的性能梳理等方面进行研究和开展测试。破窗锤
酷基关键词：风电场；高速调频；在线测试站
经过国家电网重庆电力调度控制中心关于明确和开展网源协调的工作通知，为了落实新版政策，满足《华中区域并网发电厂辅助服务管理实施细则》和《华中区域发电厂并网运行管理实施细则》对并网机组运行管理的要求，提高电网抗干扰能力。伞齿轮传动
1 常规机组调频在线测试站的建设
为了验证机组大频差调频性能能否确保电网安全且稳定运行，同时对华中提出的两个细则的要求，完善和建设本地功能，根据相关要求以接受主站的测试指令以此完成对子站控制机组的调频功率输出。实现 功能如下：（1）建设在线测试子站系统；（2）对子站升级PMU数据集中器软件，通过对主站调频系统和子站调频系统的连接，实现能够转发两站的调频在线测试和查询子站配置的相关命令；（3）子站设立有自动检测功能，实现自动闭锁、防误等安全措施；（4）建立通讯协议，使其能满足主站调用的要求；（5）对于子站需要修改修改子站DCS的控制策略和在线测试等策略。
而华润电力重庆石柱枫木风电项目快速调频响应相应系统，能够提供对风电场快速调频相应系统的采购、安装、调试等，同时能够提供快速调频系统中所需的所有控制器、采集器、服务器、通信系统、显示系统及相应程序等服务，还能提供对逆变器、通信系统的数据接入及调试等，满足重庆市调控机构的审查备案要求等。能够满足对常规机组调频的在线测试站的建设。
2 改造对新能源场站的性能的提升与改造
根据规定，并网电源需要具备一次调频功能且能满足相关标注准，且根据华中要求，对于未能正常投入一次调频的相关机组将纳入考核。能够实现一次调频的测试及输出报告并报送重庆市调，经过确认后并入重庆市调主站。对于针对该部分的性能指标，华润电力石柱枫木系统能够实现对调节目标变化量不低于额定出力的10%的阶跃扰动，响应滞后时间小于新能源一次调频的技术指标；对于响应时间能确保其有功功率稳定在额定出力的1%以内的时间不超过15秒；对于测频精度也能达到其分辨率不超过0.003Hz；频率采样周期不大于100毫秒；且该系统能够躲过单一短路所引起的瞬时频率突变。
3 新能源快速调频响应系统的性能梳理
通过对国网重庆电力调控中心的要求进行相关测试，其风电快速调频死区可设置为±0.10Hz；对于其快速调频系数的设置可达3%；可实现不会因快速调频响应导致风电机组或逆变机出现脱网或停机等意外情况；当电网调频超出50±0.1Hz时，风电场能实现快速调频响应。该系统能实现高精度测试频率、功率、电压范围、正弦波、方波频率信号等，其分辨率达到了0.001Hz，测试电压范围为5～150V；该系统能够在操控界面直接设置修改快速调频响应相应的相关参数；同时支持AGC指令的协调控制；对快速调频状况变化进行记录；实现快速调频考核功能，快速计算出电量等相关标准。该设备支持Modbus协议、TCP协议、IEC104协议等常用协议，满足了绝大多数场景的使用。
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4 新能源快速调频响应系统实施内容
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风电场的快速调频响应系统能够确保其快速、协调的进行场站级的控制，由测控系统单独控制，主要实施内容为：对硬件的安装，如柜体的布置、硬件间的连接、电源连接等；对通讯地址的配置：在通信网络中实现对子站监控系统的通信，确保通信的ip段有效且能够正常通信，以方便快速调频与同一网段的其他站点进行数据通信。数据通信方面：能够将调频期间的投退信号、开关量等数据上送至相应的监控系统，同时能够实现将AGC值等下发至调频装置；对逻辑程序的修改：当在监控系统中由需要对有功控制逻辑模块进行相关逻辑的修改时，需要现场确定。性能优化测试：快速调频系统安装完成后，需要与逆变器通信，根据规定进行性能的调节、优化、测试等。
5 该系统的新能源快速调频相应响应系统安装要求
新能源快速调频响应相应系统运行模式满足单机测频自主控制、整场测频自主控制、整场测频整场控制等多种模式，通信结构处于：基础层、中间层和上层，能实时检测监视设备的运行状态及其环境信息。频率测量采用直接测量方式：提供三相电流电压输入；采样频率、电压输入、电流输入、采样精度、通讯模式等。快速调频功能：能够根据频率变化快速进行功率支撑，具备多种运行模式。接口方面：提供标准的OPC接口或Modbus接口，同时支持EtherCAT 的高速总线通信网络。时钟同步：支持使用SNTP协议的GPS时间校准装置。日志管理功能：对不同用户的登录、操作、退出等信息的日志记录。导出打印：可以将历史故障、历史数据、日志等导出CSV 格式，同时可将报表数据导出到Word、Excel、PDF等格式。安全管理：实行不同用户不同管理权限。辅助功能：具有检修状态标记等辅助功能，便于后期的维修和维护等。
对于安装的所有元器件均含有实验报告和合格证，该柜体的防护等级为IP31级别；采用的高强度钢体组合结构；其颜为77GY09冰灰，且箱体内装有用于维护的维修灯。屏体尺寸为800mm×600mm ×2260mm，屏体分为屏前、后开门、垂直自立、柜式内嵌的箱式结构，前门带有导电屏蔽功能，正面从右侧开门，转轴在左侧，门把手在右侧。柜内设备采用嵌入安装，并与屏正面做到齐平，在柜内的侧面和背面上可以安装少量小零部件。柜内布置在柜内背板上，柜内有横、竖向导向槽，可以在导向槽中走线，所有设备的外部线缆均由屏柜的底部进入。该柜体均能保证正确吊装、运输、安装等操作，
箱体本身具有一定量的强度。在屏面的清洁方面，箱体外部涂有一层底漆和两层面漆，以确保在运输、使用中不被腐蚀，且便于清洁，防止划痕等。在箱体中均贴有铭牌及参数标签，以便于识别，箱体下设有相应的接地铜排和端子，确保屏柜内的设备外壳能够与地线相连接。机柜对低保护铜排的电阻小于0.4Ω，在机柜内对强电弱电线缆分开布置，防止由于强电脉冲导致的对弱点通信的干扰。内部配线均采用防潮隔热的聚乙烯绝缘绞线，且线路最小截面不小于2.5mm2，电线额定电压不低于500V，确保导线无划痕、破损。对应的线路设有标志牌以便识别。对于接线端子，其额定电压均不低于500V、10A，同时确保质量达标。屏内的电源线缆均由顶部空开开关接至其他设备。端子排则根据其功能进行分段式排列，预留至少20%的备用端子用于后续临时更换借用、转接等使用。确保电源间、回路间及其他端子有足够的空间和距离，对端子排进行牢固固定，防止由于震动导致接触不良、发热、起火等。
6 新能源快速调频响应相应系统服务器或工作站
该系统有完整的操作系统的服务器，可以采用标准的、网络式、分布式、系统式、开源式的硬件结构，操作系统可采用Linux或Unix 等开源系统，操作系统为正版。并建立数据库，数据库规模能满足该工程的基本功能所需，且数据库的各项指标均能满足相应的系统性能方面的要求。
7 结语
新能源快速调频响应系统的研发，彻底优化了系统对发电机能源的响应速度和主站对副站相关设备的检测和调整。该系统不仅能对电网各个参数进行检测，及时做出相应的改变，同时也拓扑了多种通信协议，使得通信范围更广。
参考文献：
[1]张志恒.风电机组参与电网频率调节的策略研究[J].湖南电力,2020 (05):10-14.
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