用于风电场功率调节和电能质量的评估系统及其评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统分析的评估系统及其评估方法，具体涉及一种用于风电场功 率调节能力和电能质量的评估系统及其评估方法。
【背景技术】
[0002] 随着风电场的大规模接入，风电场的功率调节能力和电能质量特性已经成为保证 电力系统安全稳定运行和电能质量水平的关键。国家能源局发布的《风电机组并网检测管 理暂行办法》规定，所有风电机组并需通过并网检测方可入网。风电机组并网检测内容包括 风电机组电能质量、有功功率/无功功率调节能力、低电压穿越能力、电网适应性(包括频 率/电压适应性和抗干扰能力）、电气模型验证，具体参数和指标执行现行国家/行业相关 标准规定。
[0003] 随着风电的大规模接入，风电机组并网检测及数据处理分析的工作量日益加大， 亟需能够对风电进行长期在线监测和自动化评估的系统，节省工作人员的大量时间和精 力。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于风电场功率调节和电能质量 的评估系统，另一目的是提供一种用于风电场功率调节和电能质量的评估系统的评估方 法，可基于风电电能质量在线监测或离线监测数据，对测试数据进行自动化处理，实现对风 电场功率调节能力和电能质量的评估，并自动出具评估报告，节省工作人员的大量时间和 精力。
[0005] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0006] 本发明提供一种用于风电场功率调节和电能质量的评估系统，所述评估系统与风 电场的SCADA系统连接，其改进之处在于，所述评估系统包括依次连接的风电场电能质量 监测终端、数据采集模块、功率调节能力和电能质量数据分析模块以及评估报告生成模块。
[0007] 进一步地，所述风电场电能质量监测终端包括依次连接的通信模块、数据预处理 模块和数据采集卡，所述数据预处理模块用于提取5个及以上IOmin连续时间段的0. 2s三 相有功功率之和的数据，减小网络数据传输量；数据预处理的原则包括：判断整个测试时 间段内是否涵盖了风电场〇%_1〇〇%所有的功率区间，并且每10%的功率区间是否有5个以 上的连续IOmin序列，如果满足该条件，则随机提取5个及以上IOmin连续时间段的0. 2s 三相有功功率之和的数据，传输至数据采集模块。
[0008] 进一步地，所述数据采集模块用于从风电场电能质量监测终端和风电场SCADA系 统中采集数据；从电能质量监测终端采集的数据包括：
[0009] (1)经过数据预处理后的5个及以上IOmin连续时间段的0. 2s三相有功功率之和 的数据；
[0010] (2)以Imin为时间间隔的三相有功功率之和、三相有功功率、三相无功功率和三 相并网点线电压。
[0011] (3)以IOmin时间间隔的三相有功功率之和及其对应时间，长时间闪变值、2次-25 次各次谐波电流和0-800HZ间谐波电压；
[0012] (4)风电场中单个风机的机端电压频率；
[0013] (5)风电场停运时的长时间闪变值最大值、并网点电压总谐波畸变率、各次谐波电 压和间谐波电压；
[0014] 从风电场SCADA系统中采集的数据包括：
[0015] 1)风电场的风速、风向和风电机组运行情况；
[0016] 2)风电场有功功率控制方式(控制方式是就指有功功率控制曲线，风电场会根据 设定的有功功率控制曲线，追踪和调节输出）；
[0017] 3)风电机组允许最低机端电压频率。
[0018] 进一步地，所述功率调节能力和电能质量数据分析模块包括下述五个子模块，分 别为：有功功率子模块、无功功率调节能力子模块、频率适应性子模块、闪变子模块和谐波 和间谐波子模块；
[0019] 所述有功功率子模块：用于评估风电场在正常运行、并网和正常停机三种情况下 的有功功率变化，包括Irnin有功功率变化P lmin和IOmin有功功率变化Pltlmin ;用于测试在风 电场输出功率大于75%额定功率时风电场跟踪设定值运行能力；
[0020] 有功功率设定值控制包括：
[0021] 数据输入：〇. 2s时间间隔的三相有功功率之和P;风电有功功率控制曲线；测试期 间风电场内风电机组的运行情况、风电有功功率控制方式、风速和风向；
[0022] 输出：绘制风电场输出有功功率跟踪设定值变化的曲线；
[0023] 所述无功功率调节能力子模块：用于评估风电场在并网点电压给定的情况下，在 不同有功功率输出情况下（即有功功率输出分别为0-10%、10%_20%……70%-80%额定功率的 情况下。）的无功功率调节能力；
[0024] 所述频率适应性子模块：用于评估风电场内风电机组在不同频率下持续运行的能 力；
[0025] 所述闪变子模块：用于评估风电场的闪变发射水平；
[0026] 所述谐波和间谐波子模块：用于评估风电场的谐波发射水平。
[0027] 进一步地，所述评估报告生成模块用于将功率调节能力及电能质量数据分析模块 的评估结果，生成评估报告，用于工作人员分析和日常管理，评估报告包括：
[0028] 〈1>风电场描述：风电场所处位置，装机容量，风电机组构成以及电网连接状况， 其中电网连接状况包括电压等级、频率、电压和频率允许的偏差范围；
[0029] 〈2>按照0-10%，10%_20%、……90%_100%额定功率区间，分别给出风电场在正常 运行、并网和正常停机三种情况下所有功率段的最大的Imin有功功率变化P lmil^P IOmin有 功功率变化P IOmin ?
[0030] 〈3>风电场有功功率跟踪设定值变化曲线；
[0031] 〈4>风电场在机端电压频率分别为48. OHz、48. 5Hz、49Hz、49. 5Hz和50. 2Hz时的运 行时间以及机端电压频率为风电机组允许最低频率时的运行时间；
[0032] 〈5>三相的无功功率相对于并网点线电压的曲线；
[0033] 〈6>三相的有功功率相对于并网点线电压的曲线；
[0034] 〈7>风电场单独引起的长时间闪变值；
[0035] 〈8>风电场引起的谐波电流、电流总谐波畸变率和间谐波电压最大值。
[0036] 本发明基于另一目的提供的一种用于风电场功率调节和电能质量的评估方法，其 改进之处在于，所述方法包括下述步骤：
[0037] A、风电场电能质量监测终端的数据预处理模块对其数据预处理，并将预处理后的 数据传输至数据采集模块；
[0038] B、数据采集模块从风电场电能质量监测终端和风电场SCADA系统中采集数据，并 将采集的数据传输至功率调节能力和电能质量数据分析模块；
[0039] C、功率调节能力和电能质量数据分析模块对采集的数据进行分析并评估，将评估 结果传输至评估报告生成模块；
[0040] D、评估报告生成模块评估结果，生成评估报告，用于工作人员分析和日常管理。
[0041] 进一步地，所述步骤A中，数据预处理模块对其数据预处理包括：提取风电场电能 质量监测终端5个及以上IOmin连续时间段的0. 2s三相有功功率之和的数据，提取步骤包 括：
[0042] a、分别按照0-10%、10-20%、……90-100%功率区间，提取出相应的三相有功功率 之和P及其对应时间序列V 2s;
[0043] b、对每个功率区间内的时间序列判断其是否连续，一个功率区间被分为若干个连