专利名称：一种风电场agc功能测试系统及其测试方法
技术领域：
本发明涉及新能源领域，具体涉及一种风电场AGC功能测试系统及其测试方法。
背景技术：
当前，风电场系统与常规电源相比，风电并网在功率预测、调频、调峰、电压/无功控制、低电压穿越等方面尚存在问题，难以满足大规模应用的要求，实现风电可预测、可调度、可控制的目标还需要较长的路要走。以上问题的解决，除了依赖风电机组设计、制造技术的进步外，电网调度、分析、控制水平的提高也是一个很重要的方面。AGC (自动发电控制,Automatic Generation Control),是并网发电厂提供的有偿辅助服务之一，发电机组在规定的出力调整范围内，跟踪电力调度中心下发的出力目标指令，按照一定调节速率实时调整发电出力，以满足电力系统频率和联络线功率控制要求的 服务。风电多采用集中式开发，采用长距离高压线路将风电集中送出，风电同时率较高，考虑电网调度的经济性及风电电网发展的不同步，风电送出通道容量通常小于风电机组装机的装机容量，必须利用AGC技术对风电场的有功出力进行限制。电力系统AGC的控制中心通常位于电力调度中心，控制中心运行在EMS上的高级应用单元根据安全、经济的控制原则，并根据实时及未来风况预测，计算出风电场当前的有功出力目标，并下发至风电场执行。即将颁布实施的《风电场接入电力系统技术规定》明确了电网对风电场有功功率控制的要求，规定要求风电场具备电力系统调频、调峰和备用的能力；应配置有功功率控制系统，当有功功率在总额定出力的20%以上时，能参与系统有功功率控制；《风电场功率调节能力和电能质量测试规程》规定了有功功率设定值控制的测试方法，在风电场输出功率大于75%额定功率时测试风电场跟踪设定值运行的能力并给出了测试曲线示例，示例曲线中风电场有功功率按照阶梯下降，然后按照与下降相反的额顺序回升，测试风电场的设定值跟踪能力及响应时间。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种风电场AGC功能测试系统及其测试方法，用于风电场有功无功的控制能力测试。本发明提供的一种风电场AGC功能测试系统，其改进之处在于，所述测试系统包括依次连接的PC机、录波触发单元和数据采集单元；所述PC机通过网络接口与风电场监控系统/风电机组能量管理平台连接。其中，所述PC机包括有功曲线下发单元；所述有功曲线下发单元，用于编辑有功控制曲线、设定时间下发功率目标和启动所述录波触发单元。其中，所述有功曲线下发单元与所述录波触发单元采用串口或网络通信。其中，所述录波触发单元接收到所述有功曲线下发单元的信号后，启动开关量输出触发所述数据采集单元采集数据。
其中，所述录波触发单元并行输出两路以上的开关量输出信号；其开关量为脉冲方式。其中，所述数据采集单元用于对电压互感器/电流互感器信号的数据采集，并在数据保存后对数据进行分析并输出。其中，所述编辑曲线包括设定曲线的幅值、单位和输出间隔。本发明基于另一目的提供的一种上述测试系统的测试方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤测试前 (I)断开调度侧控制单元与待试验风场的连线；(2)所述有功曲线下发单元放置在远动系统主机一侧；所述录波触发单元和所述数据采集单元配置在升压站电子设备间；所述数据采集单元通过监控屏采集所需的PT/CT信号;(3)按照试验设定，设置有功控制曲线的目标曲线，利用手动下发功能验证，检测控制闭环功能是否正常，验证正常后，设置目标下发模式为自动下发，进入测试；测试中(4)试验系统向远动系统输出风电场有功功率目标，由所述远动系统向风机能量监控平台下发遥控命令和遥测命令，执行功率调节指令；下发命令时，通过开关量触发所述数据采集单元，记录命令下达前后一个时刻的数据；测试后(5)将功率目标曲线导入到所述数据采集单元，所述数据采集单元根据采集的变高侧功率和导入的目标曲线对功率设定调节效果进行分析，按照《风电场功率调节能力和电能质量测试规程》的要求输出风电场控制调节曲线。其中，步骤(4)记录的数据包括风电场电压值、电流值、有功值、无功值、测试中采的集风电场风速、风电场风向和风电机组的运行情况。与现有技术比，本发明的有益效果为(I)系统功能完善、自动化程度高。系统集数据采集、分析、处理、结果输出于一体；在风况满足测试要求的情况下，一个完整测试周期可由系统自动完成，不需要人工干预。(2)具备良好的扩展性。随着待测试风场规模的不同，测试系统只需要修改简单的配置即可适应，不需要修改系统结构及测试源代码；通讯规约及点表可自由配置。(3)系统有功曲线下发工具也可部署在电网调度中心，通过网络与EMS系统通讯，下发风场AGC控制目标，此时录波触发单元与数据采集单元仍然配置在风电场侧，记录调控时的风电场实时数据。(4)补充完善控制接口，本发明的系统可具备AVC (Auto Voltage Control,自动电压控制)的试验能力。
图I为本发明提供的风电场系统原理图。图2为本发明提供的风电场AGC系统图。图3为本发明提供的数据分析与处理软件构成。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明。本实施例在电网调度端或风电场就地，借助风电场就地的远动(监控)网络，实现风电场AGC功能的测试和校核，并依据本实施例的系统提供的测试过程记录的相关数据，分析风电场AGC调节的相关性能，其测试的原理图如图I所示。其中，本实施例提出的系统，包括依次连接的PC机、录波触发单元和数据采集单元；PC机通过网络接口与风电场监控系统/风电机组能量管理平台连接，如图2所示。具体的PC机包括有功曲线下发单元，用于编辑有功控制曲线、设定时间下发功率目标和启动所述录波触发单元。其编辑曲线包括设定曲线的幅值、单位和输出间隔。有功曲线下发单元采用Client/Server方式，按照约定规约定时下发目标至远动装置，通讯点表可配置。其支持如下规约M0DEBUS规约、104规约、101规约、OPC协议、⑶T规约、103规约、DNP规约。
有功曲线下发单元采用串口或网络与录波触发单元通信，通过命令的方式要求触发单元输出触发录波开关量。录波触发单元接收到有功曲线下发单元的信号后，启动开关量输出触发数据采集单元录波。录波触发单元利用集成式单片机C8051F040开发完成，具备数据采集、通讯、控制输出等功能；录波触发单元为便携式机箱结构，用DC220/110V或电池供电。本实施例的录波触发单元并行输出两路以上的开关量输出信号；其开关量为脉冲方式。节点容量220DC/0. 5A;输出脉宽O. 5s，输出分辨率lms。当录波触发单元与有功曲线下发单元采用网络通讯时，通讯及处理时延小于200ms (I个采样点延迟，远小于功率调节能力测试120s响应时间的I %)。数据采集单元如图3所示，用于对电压互感器/电流互感器信号的数据采集，并在数据保存后对数据进行分析，转换为仿真、绘图输出需要的数据格式。其具体包括以PPC-7500板为核心的中央处理器，以ADS8364为A/D转换芯片的模数采集电路。数据采集单元总通道数为64通道模拟输入(32通道应变/电压双模式输入，32通道ICP/电压双模式输入)，2通道模拟输出。模拟输入采样率为24位，200kS/s/通道，每通道独立A/D同步采样，抗混滤波。所有64通道以200kS/s/ch采样率同时工作时，采集数据可实时存盘，数据记录时间几乎无限制(由硬盘空间决定)。数据采集单元实现功能如下I)数据采集。采集的数据可利用多窗口进行监视，每个窗口可显示I 8个通道；具有触发模式功能；具有移动光标显示数据功能。通过通道的数学计算，可显示处理后的二
次变量。2)数据存储与导出。可选电平、时间、频率为触发信号，触发条件可选沿触发、滤波沿触发、脉冲宽度触发、斜率触发、窗触发及窗与脉冲宽度组合等多种触发方式。也可手动触发。启动文件存储。文件可以多种格式输出Text，Excel、Flexpro、Matlab、I-DEAS、MEScope、UFF58 等格式。3)数据分析与输出。所有测试数据实时存储，可以重放，选择，分析，打印。根据上述的系统，本实施例提出一种测试方法，包括如下步骤测试前
(I)向调度申请调度侧控制逻辑上断开与待试验风场的联系，即调度可以监视风电场有功出力的变化情况，但有功功率控制权已经转移至试验系统；(2)所述有功曲线下发单元配置在风电场运行值班室，放置在与远动系统主机距离近的位置；所述录波触发单元和所述数据采集单元配置在升压站电子设备间；所述数据采集单元通过监控屏采集所需的PT/CT信号；其中，所述有功曲线下发单元与远动系统主机距离范围小于100米。若将有功曲线下发单元放置在电子间，则远动系统主机需要通过光纤转化设备和有功曲线下发单元通讯。(3)按照试验设定，设置有功控制曲线的目标曲线，利用手动下发功能验证，验证通讯链路的正确性，检测控制闭环功能是否正常，验证正常后，设置目标下发模式为自动下发，进入测试；测试中·(4)试验系统向远动系统输出风电场有功功率目标，由所述远动系统向风机能量监控平台下发遥控命令和遥测命令，执行功率调节指令；下发命令时，通过开关量触发所述数据采集单元采集风电场升压站主变高压侧三相电压、电流，记录命令下达前后一个时刻的数据；记录的数据包括风电场电压值、电流值、有功值、无功值、测试中采的集风电场风速、风电场风向和风电机组的运行情况。测试后(5)将功率目标曲线导入到所述数据采集单元，所述数据采集单元根据采集的变高侧功率和导入的目标曲线对功率设定调节效果进行分析，按照《风电场功率调节能力和电能质量测试规程》的要求输出风电场控制调节曲线。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种风电场AGC功能测试系统，其特征在于，所述测试系统包括依次连接的PC机、录波触发单元和数据采集单元；所述PC机通过网络接口与风电场监控系统/风电机组能量管理平台连接。
2.如权利要求I所述的测试系统，其特征在于，所述PC机包括有功曲线下发单元；所述有功曲线下发单元，用于编辑有功控制曲线、设定时间下发功率目标和启动所述录波触发单元。
3.如权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述有功曲线下发单元与所述录波触发单元采用串口或网络通信。
4.如权利要求1-3任一所述的测试系统，其特征在于，所述录波触发单元接收到所述有功曲线下发单元的信号后，启动开关量输出触发所述数据采集单元采集数据。
5.如权利要求I所述的测试系统，其特征在于，所述录波触发单元并行输出两路以上的开关量输出信号；其开关量为脉冲方式。
6.如权利要求I所述的测试系统，其特征在于，所述数据采集单元用于对电压互感器/电 流互感器信号的数据采集，并在数据保存后对数据进行分析并输出。
7.如权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述编辑曲线包括设定曲线的幅值、单位和输出间隔。
8.一种基于权利要求1-7任一所述测试系统的测试方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤 测试前 (O断开调度侧控制单元与待试验风场的连线； (2)所述有功曲线下发单元放置在远动系统主机一侧；所述录波触发单元和所述数据采集单元配置在升压站电子设备间；所述数据采集单元通过监控屏采集所需的PT/CT信号; (3)按照试验设定，设置有功控制曲线的目标曲线，利用手动下发功能验证，检测控制闭环功能是否正常，验证正常后，设置目标下发模式为自动下发，进入测试； 测试中 (4)试验系统向远动系统输出风电场有功功率目标，由所述远动系统向风机能量监控平台下发遥控命令和遥测命令，执行功率调节指令；下发命令时，通过开关量触发所述数据采集单元，记录命令下达前后一个时刻的数据； 测试后 (5)将功率目标曲线导入到所述数据采集单元，所述数据采集单元根据采集的变高侧功率和导入的目标曲线对功率设定调节效果进行分析，按照《风电场功率调节能力和电能质量测试规程》的要求输出风电场控制调节曲线。
9.如权利要求8所述的测试系统，其特征在于，步骤(4)记录的数据包括风电场电压值、电流值、有功值、无功值、测试中采的集风电场风速、风电场风向和风电机组的运行情况。
全文摘要
本发明公开了一种风电场AGC功能测试系统及其测试方法，所述测试系统包括依次连接的PC机、录波触发单元和数据采集单元；所述PC机通过网络接口与风电场监控系统/风电机组能量管理平台连接。本发明的系统功能完善、自动化程度高，不需要人工干预。其次本发明具备良好的扩展性。再有本发明的系统有功曲线下发工具也可部署在电网调度中心，通过网络与EMS系统通讯，下发风场AGC控制目标，此时录波触发单元与数据采集单元仍然配置在风电场侧，记录调控时的风电场实时数据。并且本发明补充完善控制接口，本发明的系统可具备AVC(Auto Voltage Control，自动电压控制)的试验能力。
文档编号G05B23/02GK102759920SQ20121023847
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年7月10日
发明者张金平, 李庆, 王伟, 王瑞明, 秦世耀 申请人:中国电力科学研究院, 中电普瑞张北风电研究检测有限公司, 国家电网公司