風(fēng)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(jìn)可持續發(fā)展等方面具有重要的積極意義。隨著(zhù)風(fēng)電裝機迅速增加，風(fēng)電在部分地區電網(wǎng)中的滲透率已高達40%以上，高新能源滲透率電力系統對風(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?xún)?yōu)化方面。實(shí)際上風(fēng)電場(chǎng)現場(chǎng)仍然存在不少工程問(wèn)題，以我國某風(fēng)電匯集地區為例，多期擴建風(fēng)電場(chǎng)已占比半數以上，場(chǎng)站內的風(fēng)電機組多數為不同型號，甚至來(lái)自不同廠(chǎng)家，可能存在不同風(fēng)機廠(chǎng)家系統之間交互、風(fēng)機廠(chǎng)家與有功控制系統之間交互的協(xié)調控制問(wèn)題。

風(fēng)電場(chǎng)有功控制系統架構解析

有別于傳統發(fā)電站，新能源電站有功控制系統的主要通信架構多以太網(wǎng)架構，如圖1 所示，多臺風(fēng)機通過(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 臺風(fēng)機分別與升壓站的交換機連接，同時(shí)，SCADA 系統、有功自動(dòng)控制系統、電壓自動(dòng)控制系統、功率預測系統等各類(lèi)應用服務(wù)器也通過(guò)光纖或者雙絞線(xiàn)接入該以太網(wǎng)。

風(fēng)電場(chǎng)的監控系統、有功功率自動(dòng)控制系統的開(kāi)發(fā)環(huán)境多為Windows 或Linus。SCADA 系統對風(fēng)機進(jìn)行“四遙”操作時(shí)，分為人工指令和系統指令2 種。人工指令是工作人員在監控工作站上直接手動(dòng)下發(fā)遙調或遙控指令，系統指令是自動(dòng)有功控制系統或自動(dòng)電壓控制系統計算后的結果發(fā)送至SCADA 系統。

測試內容和方案

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

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

主要測試指標可以通過(guò)記錄量測信號和各指令時(shí)刻來(lái)獲得。如圖3 所示，在全站試驗中，計算和通信時(shí)間為全站指令下發(fā)時(shí)刻至全站開(kāi)始響應時(shí)刻所用時(shí)間，系統響應時(shí)間為指令下發(fā)時(shí)刻至全站響應到位時(shí)刻所用時(shí)間，系統調節時(shí)間為指令下發(fā)時(shí)刻至全站調節到位時(shí)刻所用時(shí)間。另外，調節范圍、調節精度、超調量等其他指標可以通過(guò)記錄的波形進(jìn)行判斷計算。