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一次調頻裝置
產(chǎn)品時(shí)間：2024-06-06
隨著(zhù)越來(lái)越多的新能源廠(chǎng)站（風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站）投產(chǎn)并網(wǎng)，由于風(fēng)、光資源的間歇性，越來(lái)越多的新能源廠(chǎng)站給電網(wǎng)調度系統帶來(lái)了巨大的調峰壓力，增加了電網(wǎng)系統的不穩定性因素。因此，有必要對新能源廠(chǎng)站安裝一次調頻裝置。
概述
隨著(zhù)越來(lái)越多的新能源廠(chǎng)站（風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站）投產(chǎn)并網(wǎng)，由于風(fēng)、光資源的間歇性，越來(lái)越多的新能源廠(chǎng)站給電網(wǎng)調度系統帶來(lái)了巨大的調峰壓力，增加了電網(wǎng)系統的不穩定性因素。因此，有必要對新能源廠(chǎng)站安裝一次調頻裝置。
ST-730一次調頻控制裝置正是在此背景下開(kāi)發(fā)的，是為實(shí)現風(fēng)電場(chǎng)或光伏電站一次調頻響應控制而研制的專(zhuān)用系統和設備，能夠實(shí)時(shí)監測電網(wǎng)系統頻率，電網(wǎng)頻率越時(shí)限，ST-730裝置啟動(dòng)頻率響應模式，迅速協(xié)調新能源場(chǎng)站有功輸出，快速實(shí)現對電網(wǎng)頻率的有效控制。
產(chǎn)品規格
實(shí)機圖：
結構尺寸：
ST-730采用800*600*2200標準控制柜方式安裝，電源支持AC/DC 220V/110V 50～60Hz單電源/冗余電源可選(失電告警)；內置一臺QTouch-3200一次調頻核心服務(wù)，操作系統采用實(shí)時(shí)Linux系統，搭載最新的QTouch自主可控跨平臺組態(tài)軟件V3.0版本，具備IEC60870、IEC61850、Modbus、OPC等眾多通訊接口，具有強大的邏輯編程能力，可以自定義控制策略和自動(dòng)控制方式。
系統內置一臺高精度電網(wǎng)頻率采集裝置，具有分辨率為0.001Hz的頻率采集性能，并有長(cháng)達2000個(gè)周期數據錄波功能，具有電能量統計、諧波采集、快速電壓波動(dòng)、電壓暫變、動(dòng)態(tài)捕捉等強大的電網(wǎng)數據分析能力；具有SOE記錄、故障錄波、穩態(tài)/暫態(tài)/瞬態(tài)電能質(zhì)量、多路DO輸出等特色功能，功能強大。
系統內置一臺17寸的可觸摸顯示器，以及一臺工業(yè)級數據交換機，顯示器通過(guò)QTouch圖形界面顯示系統一次接線(xiàn)圖及系統參數信息，便于用戶(hù)實(shí)時(shí)查看監控系統，工業(yè)交換機用于對接調度數據網(wǎng)和廠(chǎng)站數據網(wǎng)。
系統功能
主要功能
仿照常規電源機組一次調頻功能，在新能源場(chǎng)站有功控制系統中實(shí)現有功-頻率下垂特性控制，實(shí)現新能源參與電網(wǎng)快速頻率響應功能。具體功能如下：
（1） 當系統頻率發(fā)生偏移時(shí)，新能源電站能進(jìn)行一次調頻響應。
（2） 具備動(dòng)作錄波功能，最大可以支持2000個(gè)周期的波形，支持長(cháng)期數據存儲，具有COMMTRADE波形顯示分析，并通過(guò)IEC61850或文件ftp等方式傳輸。
（3） 可根據電網(wǎng)要求進(jìn)行本地及遠方的定值修改。
（4） 設備具備B碼對時(shí)，也可通過(guò)規約進(jìn)行時(shí)鐘同步。
（5） 具備MODBUS、IEC60870、IEC61850等電力規約，可與AGC系統、EMS及逆變器實(shí)現數據通訊。
（6） 可與遠動(dòng)系統通訊上傳數據至調度主站，進(jìn)行數據交互。
（7） 可與AGC控制相協(xié)調，有功功率的控制目標應為AGC指令值與一次調頻調節量代數和。
（8） 具備一次調頻在線(xiàn)主動(dòng)功能。能夠接受省調主站一次調頻在線(xiàn)主動(dòng)信號，實(shí)時(shí)向主站反饋場(chǎng)站一次調頻信號等功能。
（9） 具有日志記錄，統計功能，可以查詢(xún)一次調頻動(dòng)作次數，響應出力等信息。
快速調頻響應功能
新能源（風(fēng)電場(chǎng)、光伏發(fā)電站）場(chǎng)站通過(guò)保留有功備用或配置儲能設備，并利用相應的有功控制系統或加裝獨立控制裝置來(lái)實(shí)現一次調頻功能。電網(wǎng)高頻擾動(dòng)情況下，一次調頻動(dòng)作量達10%額定出力后可不再向下調節，電網(wǎng)低頻擾動(dòng)情況下，一次調頻動(dòng)作量達5%額定出力后可不再向上調節（10%、5%均為推薦設定值）。一次調頻下垂特性通過(guò)設定頻率與有功功率折線(xiàn)函數實(shí)現，即：
以本技術(shù)要求推薦一次調頻技術(shù)參數設定值為例，一次調頻死區設定0.05Hz，調差系數設定5%，一次調頻功率上調節最大功率限幅設定為6% P N ，一次調頻功率下調節最大功率限幅設定為10% P N。新能源場(chǎng)站參與電網(wǎng)一次調頻的下垂曲線(xiàn)如下圖所示：
快速頻率響應技術(shù)指標
響應滯后時(shí)間thx：自頻率越過(guò)光伏電站調頻死區開(kāi)始到發(fā)電出力可靠的向調頻方向開(kāi)始變化所需的時(shí)間。
響應時(shí)間t0.9：自頻率超出調頻死區開(kāi)始，至有功功率調節量達到調頻目標值與初始功率之差的90%所需時(shí)間。
調節時(shí)間ts：自頻率超出調頻死區開(kāi)始，至有功功率達到穩定（功率波動(dòng)不超過(guò)額定出力±1%）的最短時(shí)間。
對于調節變化量不低于額定出力10%的頻率階躍擾動(dòng)，響應過(guò)程滿(mǎn)足以下要求如下圖：
新能源場(chǎng)站一次調頻啟動(dòng)時(shí)間不大于3s；
風(fēng)電場(chǎng)一次調頻響應時(shí)間不大于10s，調節時(shí)間不大于15s；
光伏電站一次調頻響應時(shí)間不大于5s，調節時(shí)間不大于15s。
通信接口
系統與光伏電站/風(fēng)電場(chǎng)能量管理系統通信采用網(wǎng)絡(luò )通信接口，通信規約推薦使用IEC60870-5-104規約。
圖形監控軟件
系統可通過(guò)曲線(xiàn)、棒圖、餅圖等顯示方式來(lái)觀(guān)察數據的變化情況，多條曲線(xiàn)能用不同的顏色繪制在同一窗口中，所有曲線(xiàn)均圖表合一，同時(shí)提供各種統計值的顯示（平均值、最大值及發(fā)生時(shí)間、最小值及發(fā)生時(shí)間等）；
系統提供界面支持對系統參數配置的讀取、修改、更新，包括通信參數、信息點(diǎn)表、安全約束條件、死區范圍、超時(shí)時(shí)間等；
系統提供對裝置所有通信接口（串口、以太網(wǎng)口）的通信監視功能。
性能指標
控制性能指標
一次調頻死區：風(fēng)電場(chǎng)站一次調頻的死區宜設置為±0.03～0.06Hz， 推薦設定值為±0.05Hz；光伏場(chǎng)站一次調頻的死區宜設置為±0.02～0.05Hz，推薦設定值為±0.05Hz。
一次調頻調差系數：新能源場(chǎng)站一次調頻調差系數宜設置為2%～6%，推薦設定值為5%。
一次調頻限幅：
新能源場(chǎng)站的有功出力大于20%Pn 時(shí)，一次調頻動(dòng)作應滿(mǎn)足下列要求：
a) 當系統頻率低于額定頻率并越過(guò)一次調頻死區時(shí)，新能源場(chǎng)站應根據一次調頻曲線(xiàn)增加有功功率輸出，當有功調節量達到設定值時(shí)可不再繼續增加，一次調頻功率上調節限幅推薦設定值為6%Pn；
b) 當系統頻率高于額定頻率并越過(guò)一次調頻死區時(shí)，新能源場(chǎng)站應根據一次調頻曲線(xiàn)減少有功功率輸出，當有功調節量達到設定值時(shí)可不再繼續減少，一次調頻功率下調節限幅推薦設定值為10%Pn。
一次調頻動(dòng)態(tài)指標：
頻率階躍試驗中，一次調頻動(dòng)態(tài)指標應滿(mǎn)足以下要求：
a) 新能源場(chǎng)站一次調頻啟動(dòng)時(shí)間不大于3s；
b) 風(fēng)電場(chǎng)一次調頻響應時(shí)間不大于10s，調節時(shí)間不大于15s；
c) 光伏電站一次調頻響應時(shí)間不大于5s，調節時(shí)間不大于15s。
一次調頻控制偏差：在頻率偏離死區出力穩定后，新能源場(chǎng)站響應一次調頻指令的有功出力偏差應在額定出力的±2%以?xún)取?/p>
場(chǎng)站級調頻裝置應選擇新能源場(chǎng)站并網(wǎng)點(diǎn)電壓為頻率測量點(diǎn)，且一次調頻功能滿(mǎn)足以下技術(shù)要求：
a）測頻精度：頻率測量分辨率不大于0.003Hz；
b）頻率采樣周期：頻率采樣周期不大于100ms；
c）一次調頻回路運算周期 ：一次調頻回路程序運算周期不大于100ms。
裝置的物理及環(huán)境特性
在硬件上，QTouch-3200核心服務(wù)器裝置基于全密閉無(wú)風(fēng)扇、無(wú)硬盤(pán)嵌入式硬件平臺，運行穩定可靠，并采用了硬件看門(mén)狗技術(shù)。
在電源方面，為了保證裝置的可靠運行，采用隔離技術(shù)，使弱電系統和強電系統進(jìn)行隔離，這樣能去除大部分低頻干擾；其次，對于高頻干擾，在每一路電源中使用高性能的EMI濾波器，使干擾信號在電源入口處便被濾除，良好的結構設計大大增強了裝置的電磁兼容性能。
在軟件設計上，提供關(guān)鍵進(jìn)程的運行狀態(tài)監視和守護功能，在進(jìn)程運行異常的情況下可以自動(dòng)重啟軟件程序，保證軟件程序的連續不間斷運行。
運行可靠性
1）MTBF＞45000小時(shí)；
2）使用壽命＞15年。
電源
1）交流、直流電源：220V ? 20%V，50Hz；
2）電源電壓范圍在176-253V（Ui × 80% ~ Ui × 115%）范圍內不影響數據傳輸正確性。
絕緣性能
1）絕緣電阻：
通訊端口對地絕緣電阻 ≥ 5MΩ；
電源端口對地絕緣電阻 ≥ 5MΩ。
2）絕緣強度：
通訊端口對地絕緣強度：加500V無(wú)擊穿與閃絡(luò )；
電源端口對地絕緣強度：加1500V無(wú)擊穿與閃絡(luò )；
電磁兼容
1）振蕩波抗擾度符合 GB/T 15153.1-1998的有關(guān)條款；
2）靜電放電抗擾度符合GB/T 15153.1-1998的有關(guān)條款；
3）電快速瞬變脈沖群抗擾度符合 GB/T 17626.4-1998的有關(guān)條款；
4）工頻磁場(chǎng)抗擾度符合GB/T 15153.1-1998和GB/T 17626.8-2006的有關(guān)條款。
工作環(huán)境
1）工作溫度：-5℃ ~ 65℃；
2）貯存溫度：-30℃ ~ 85℃；
3）濕度：< 90%(無(wú)凝露)；
4）運輸：符合IEC60870-2-2 級別2K4。
參考標準
1）并網(wǎng)電源一次調頻技術(shù)規定及實(shí)驗導則》GB/T 40595-2021；
2）《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統技術(shù)規定》GB/T 19963-2011；
3）《電力系統網(wǎng)源協(xié)調技術(shù)規范》DL/T 1870-2018。
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