CSC-800W风电场功率优化控制子站系统方案.docx

《CSC-800W风电场功率优化控制子站系统方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《CSC-800W风电场功率优化控制子站系统方案.docx（7页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、1风电场优化运行控制子站构成1.1 系统构成CSC-800W风电场功率优化控制子站将风电场视为一个整体，实现风机系统协调控制、调频控制、有功无功优化调节、功率分配控制等。实现整个风电场内的功率优化控制。子站的主要功能是接受并执行电网公司调度下发的有功、无功功率调整指令，使风电场的有功出力满足电网公司调度下发的发电曲线以及风电场的电压满足电网公司的要求，同时对风电场不同供应商的风机机群进行功率优化控制，提升风电场的运行效益。CSC-800W控制子站由协调控制器（CSC-800M）、功率优化控制器（CSC800）组成。为了方便就地的监控，配置了平板电脑作为就地的操作面板。系统构成示意如图所示。CS

2、C-800W风电场功率优化控制子站示意图各个控制器通过通信方式和风电机群控制系统、升压站及调度交换数据信息，控制器根据所采集到的设备状态信息完成优化控制策略。各个控制器之间通过冗余的C-NET网络进行数据交互。优化控制系统通过远动工作站和调度系统进行数据交互。1.2 系统特点 子站的功能定位完全满足国网公司企业标准”风电场接入电网技术规定”，使风电场成为友好风电场； 支持多种调度功率指令下达方式，包括负荷曲线、超短期负荷曲线、实时指令； 可自动计算系统阻抗，针对母线电压计算风电场应发无功； 目标值变化过大时采用渐近变化处理，确保风场最大功率及功率变化率不超过电网调度部门的给定值； 提供一次调频

3、功能，增强了风电场的竞争上网的能力； 提供对风电机组参与功率控制的考核； 采用通用的网络化硬件平台，装置资源可灵活扩展，软件基于IEC61131-3标准，组态灵活方便，可快捷实现系统组态和扩建，保证优化控制策略顺利实施； 系统重要环节均采用冗余设计，可靠性高。1.3 系统的主要功能优化控制子站的主要功能是接受并执行调度机构下发的有功、无功功率调整指令；上传风电场及公用系统运行状态、参数等信息。（1）接受并执行调度机构下发的有功/无功调整指令；（2） 风电场在限制有功的情况下，实时参与一次调频控制；（3） 根据AVC主站的要求，实现对风电场的无功自动控制；（4） 上传风电机组及公用系统运行状态、

4、参数等信息；（5） 实现调度部门对风电场的紧急控制。事故情况下，调度部门有权暂时将风电场解列。当需要紧急减少功率输出或者增加功率输出的情况下，控制系统能够快速响应，调节速度满足调度需求；（6） 实现与调度之间通信报文的实时监视和自动存储；（7） 将风电场视为一个整体，实现整个风电场内的无功优化分配和调节；（8） 完成风电场调频性能定量考核功能，主要技术指标包括：调频投运时间、调频动作情况、调频动作时间；（9） 采用统计风电场参与调频贡献电量和理论贡献电量方法，评价风电场调频能力对电网的贡献程度。2系统功能简介2.1 协调控制器（1） 通过通信的方式，获得风电场网络控制系统中所涉及的主变、主母线

5、、联络线的相关信息；（2） 接收调度主站端传送来的控制命令、母线电压目标值、目标有功值等；（3）通过通信的方式，获得用于风电优化控制子站的各类数据，风电机组的实发有功、理论有功出力、实发无功、是否并网运行、是否处于运行状态、是否参与优化控制、机组的定子电流、转子电流等相关信息，将信息下传给有功/无功控制器进行分析处理；（4） 实现有功、无功之间的协调控制，当两者的调节出现矛盾时，优先保证电网电压的稳定；（5） 上传风电场的各类监控数据，主要包括：风电机组的状态、风电场实际运行机组数量和型号、风电场并网点电压、风电场高压侧出线的有功功率、无功功率、风电场的实时风速和风向等；（6） 下传单机的有功

6、无功目标指令至风电机群监控系统，下传无功目标指令至无功补偿系统，下传无功补偿设备投切指令至相应的设备开关。2.2 功率优化控制器（1） 根据协调控制器的有功目标值，实时控制风电场参与一次调频，将有功目标值上传给协调控制器；（2） 实时计算评估风电场调频的在线考核指标，主要包括正确动作率、贡献电量和投运率：（3） 通过采集风电场调频投入/退出开关量和风电场实发功率，实现对风电场调频投退状态进行实时监测和统计，计算出调频投入率，并能对风电场调频投运状态进行实时、历史查询，对调频是否正确动作输出进行监视与统计。（4） 接受协调控制器的目标电压值或者是目标无功值，对风电场内可调的无功设备进行合理分配，

7、将分配结果传送至协调控制器，实现风电场无功补偿系统与风电机组间无功的最优配置；（5） 根据获得的风电场信息进行运算，对风电机组进行合理的无功分配；（6） 实时计算评估风电场参与电压调节的在线考核指标，主要包括投运率、贡献电量。3系统通信接口3.1 与调度的通讯接口控制系统协调控制器与调度进行通讯，获得调度给定的风电场有功和电压指令，并上传风电场实时运行数据。3.2 与风电机组监控系统的通讯接口控制系统与风电机组监控系统通讯，实时获得各台风电机组的运行信息，并进行机组故障率、负荷率等统计，便于优化控制系统各功能的实现。风电机组在正常工作的时候，机组监控系统根据当前自然条件及各种限制条件的计算得出

8、当前发电机的最大有功出力，并将此值发送给变流器进行控制；加入优化控制系统之后，必须要实现与监控系统的通讯，并且机组监控系统能够进行有功出力在主控制器与控制系统之间进行无扰切换;避免在切除负荷的时候强制停机。3.3 与变电站综合自动化系统的接口变电站综合自动化系统可以为优化运行控制系统提供更多的关于风电场变电站的信息。获取参数：无功补偿设备投切情况、无功补偿设备类型及容量。3.4 与无功补偿系统的接口获取无功补偿系统的当前运行状态，其当前实发无功及无功裕度。对无功补偿系统进行无功指令控制。3.5 通讯接口类型（1）与调度系统通信2路以太网接口，支持IEC-IO4规约；（2）与升压站监控系统通信2

9、路以太网接口，支持ModbUS-TCP规约；（3）与风机监控系统通信2路以太网接口，支持MOdbUS-TCP规约。（4）与无功补偿子系统通信2路以太网接口，支持ModbUS-TCP规约。3.6 通讯点表（1）机组级测点测点编号测点名数据类型1机组当前运行状态（停止/运行）2机组当前运行方式（MPPT区/功率限制区/空载待机/并网区）3机组是否并网运行（是/否）4机组诊断状态（故障/正常）5机组机端实际电流6机组机端实际电压7机组实际输出有功功率8机组实际输出无功功率9机组的通讯状态（正常/中断）10机组当前气候条件下可发最大有功功率11机组当前气候条件下可发最大无功功率12机组是否参加有功调节

10、13机组是否参加无功调节（2）机群级测点测点编号测点名数据类型1机群1的通讯状态（正常/中断）2机群1理论最大输出有功功率3机群1理论最大输出无功功率4机群1中是否有可控机组（是/否）5机群1实际输出总有功功率6机群1实际输出总无功功率7机群1中参加有功调节的机组数量8机群1中参加无功调节的机组数量910机群2（3）从升压站获得的信息测点编号测点名数据类型1电网频率2风电场并网点电压3主变高压侧输出有功功率4主变高压侧输出无功功率（5）与调度交互的信息:测点编号测点名数据类型1风电场有功目标指令（或计划曲线）2风电场电压目标指令（或计划曲线）3有功调节是否投入4无功调节是否投入5系统处于何种控

11、制模式（6）与无功补偿系统交互的信息测点编号测点名数据类型1目标无功值2实发无功值3最大可发无功值4最大可吸收无功值5无功补偿系统运行状态4装置硬件控制器的硬件均基于四方公司CSC-800硬件平台。采用后拔插后接线结构，强弱电回路分离，提高了硬件的可靠性和抗干扰性能。各插件之间通过母线背板连接，相互之间通过内部总线进行通信。这就保证了各插件位置可互换，使得装置的功能可灵活配置。下图2所示为协调控制器外观图，图3所示为有功/无功优化控制器外观图。图2协调控制器外观图图3功率优化控制器外观图控制器的主要组成插件如下： 电源插件：电源插件利用逆变原理将直流220V/110V输入转换为装置工作所需的三

12、组直流电压，儿组工作电压均不共地且采用浮地方式，起到电气隔离的作用。为提高电源回路的抗干扰性能，插件在内部其直流输入和引出的外部24V电源回路中均装设抗干扰滤波器件。插件还配备有完善的电源保护功能（欠压、过压、过流、过功率等）以防止电源故障造成装置损坏。电源插件支持双冗余工作方式，可在故障时实现无扰切换； CPU插件：CPU插件是本装置的核心插件，采用专业嵌入式硬件结构设计。CPU硬件采用PowerPC嵌入式双内核处理器，集成通讯处理器，芯片处理能力强。装置的控制、逻辑运算都在该插件中进行CPU插件提供2路10MIOOM以太网口。CPU插件为双冗余配置； 直流A1插件：直流AI插件可采集8路0

13、5V或020mA的直流信号，并进行线性变换； 交流A1插件：交流插件提供8路电压输入通道或电流输入通道，交流电压信号输入范围为0120V,交流电流信号输入范围为06A。每路通道通过PT、CT将高电压、大电流转换成弱电压信号； D1插件：插件提供15路直流220V/U0V数字量输入。为了提高插件抗干扰性，每路信号输入采用了限压处理、阀值电压控制、限流滤波电路和光电隔离。每路信号的防抖动时间和是否产生SoE信息均可软件设置。SOE分辨率W1ms。开入插件实时对各个通道进行自检，能够及时发现通道故障； Do插件：插件提供8路数字量输出，信号形式为继电器的无源空接点，可提供脉冲型和自保持型； 通信插件

14、：通信插件提供7路RS232通信接口，每路通信接口可任意配置为数据转入或转出。 交流插件：交流插件提供8路交流信号输入通道。交流电压信号输入范围为0120V,交流电流信号输入范围为06A。每路通道通过PT、CT将高电压、大电流转换成弱电压信号。另外PT、CT起到了隔离作用，提高了电路的抗干扰能力。产品特点： 插件式设计，配置灵活 所有重要设备和环节，包括电源插件、CPU插件和通信网络均采用冗余设计 低功耗设计，无需主动散热。具有优良的EMC性能，指标达到GB/T17626最严酷等级的要求，能适应恶劣的现场环境； 完善的自检功能，对于所有的输入输出通道均实时自诊断；5组屏方案以主控室为组屏单元，协调控制器、功率优化控制器共同组屏。6性能指标(1)电气绝缘性能电气绝缘性能试验指标参考标准绝缘电阻500VDC,100M绝缘耐压冲击电压(2)振动产品能承受GB/T11287(IEC60255-21-I)规定的I级振动形影和振动耐受试验。(3)冲击和碰撞产品能承受GB/T14537(IEC60255-21-2)规定的I级冲击响应和冲击耐受试验，以及I级碰撞试验。(4)电磁兼容性抗扰度性能试验指标参考标准脉冲群抗扰度3级1000-4-12)静电放电抗扰度4级，8kV1000-4-2)辐射电磁场抗扰度3级1000-4-3)