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

風電場有功控制系統(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，多臺風機通過光纖串聯(lián)組成通信雙環(huán)網(wǎng)或單環(huán)網(wǎng)，環(huán)網(wǎng)的首尾2 臺風機分別與升壓站的交換機連接，同時，SCADA 系統(tǒng)、有功自動控制系統(tǒng)、電壓自動控制系統(tǒng)、功率預(yù)測系統(tǒng)等各類應(yīng)用服務(wù)器也通過光纖或者雙絞線接入該以太網(wǎng)。

風電場的監(jiān)控系統(tǒng)、有功功率自動控制系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境多為Windows 或Linus。SCADA 系統(tǒng)對風機進行“四遙”操作時，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下發(fā)遙調(diào)或遙控指令，系統(tǒng)指令是自動有功控制系統(tǒng)或自動電壓控制系統(tǒng)計算后的結(jié)果發(fā)送至SCADA 系統(tǒng)。

測試內(nèi)容和方案

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

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

主要測試指標可以通過記錄量測信號和各指令時刻來獲得。如圖3 所示，在全站試驗中，計算和通信時間為全站指令下發(fā)時刻至全站開始響應(yīng)時刻所用時間，系統(tǒng)響應(yīng)時間為指令下發(fā)時刻至全站響應(yīng)到位時刻所用時間，系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間為指令下發(fā)時刻至全站調(diào)節(jié)到位時刻所用時間。另外，調(diào)節(jié)范圍、調(diào)節(jié)精度、超調(diào)量等其他指標可以通過記錄的波形進行判斷計算。