風(fēng)能作為一種清潔、安全和有效的能源，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境、延緩全球氣候變暖、推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展等方面具有重要的積極意義。隨著風(fēng)電裝機(jī)迅速增加，風(fēng)電在部分地區(qū)電網(wǎng)中的滲透率已高達(dá)40%以上，高新能源滲透率電力系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的控制性能提出了更高要求。在風(fēng)電有功功率控制方面，大量學(xué)者開(kāi)展了相關(guān)研究。大型風(fēng)電場(chǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行，是風(fēng)能發(fā)展利用的主要形式，一些學(xué)者的研究多集中在風(fēng)電有功控制的理論策略優(yōu)化方面。實(shí)際上風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)仍然存在不少工程問(wèn)題，以我國(guó)某風(fēng)電匯集地區(qū)為例，多期擴(kuò)建風(fēng)電場(chǎng)已占比半數(shù)以上，場(chǎng)站內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組多數(shù)為不同型號(hào)，甚至來(lái)自不同廠家，可能存在不同風(fēng)機(jī)廠家系統(tǒng)之間交互、風(fēng)機(jī)廠家與有功控制系統(tǒng)之間交互的協(xié)調(diào)控制問(wèn)題。

風(fēng)電場(chǎng)有功控制系統(tǒng)架構(gòu)解析

有別于傳統(tǒng)發(fā)電站，新能源電站有功控制系統(tǒng)的主要通信架構(gòu)多以太網(wǎng)架構(gòu)，如圖1 所示，多臺(tái)風(fēng)機(jī)通過(guò)光纖串聯(lián)組成通信雙環(huán)網(wǎng)或單環(huán)網(wǎng)，環(huán)網(wǎng)的首尾2 臺(tái)風(fēng)機(jī)分別與升壓站的交換機(jī)連接，同時(shí)，SCADA 系統(tǒng)、有功自動(dòng)控制系統(tǒng)、電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)、功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)等各類應(yīng)用服務(wù)器也通過(guò)光纖或者雙絞線接入該以太網(wǎng)。

風(fēng)電場(chǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)、有功功率自動(dòng)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境多為Windows 或Linus。SCADA 系統(tǒng)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行“四遙”操作時(shí)，分為人工指令和系統(tǒng)指令2 種。人工指令是工作人員在監(jiān)控工作站上直接手動(dòng)下發(fā)遙調(diào)或遙控指令，系統(tǒng)指令是自動(dòng)有功控制系統(tǒng)或自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)計(jì)算后的結(jié)果發(fā)送至SCADA 系統(tǒng)。

測(cè)試內(nèi)容和方案

測(cè)試的主要地點(diǎn)主要有3 處，分別是監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器機(jī)房、電站二次設(shè)備間、發(fā)電單元設(shè)備就地并網(wǎng)點(diǎn)，如表1 所示。

測(cè)試的主要設(shè)備包括2 套智能錄波儀，3 套移動(dòng)式衛(wèi)星授時(shí)服務(wù)器及GPS /BD 信號(hào)接收器，二次側(cè)電壓電流信號(hào)采集裝置，一次側(cè)電壓電流信號(hào)采集裝置。

主要測(cè)試指標(biāo)可以通過(guò)記錄量測(cè)信號(hào)和各指令時(shí)刻來(lái)獲得。如圖3 所示，在全站試驗(yàn)中，計(jì)算和通信時(shí)間為全站指令下發(fā)時(shí)刻至全站開(kāi)始響應(yīng)時(shí)刻所用時(shí)間，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間為指令下發(fā)時(shí)刻至全站響應(yīng)到位時(shí)刻所用時(shí)間，系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間為指令下發(fā)時(shí)刻至全站調(diào)節(jié)到位時(shí)刻所用時(shí)間。另外，調(diào)節(jié)范圍、調(diào)節(jié)精度、超調(diào)量等其他指標(biāo)可以通過(guò)記錄的波形進(jìn)行判斷計(jì)算。