一种基于数字变频的新能源站频率变化信号源的制作方法

本实用新型涉及数字变频技术领域，具体为一种基于数字变频的新能源站频率变化信号源。

背景技术：

目前我国大多数地区对光伏、风电等新能源采取的是大规模集中式的开发模式，每个大规模新能源开发区域都分布着数十个新能源厂站，而单个新能源厂站的装机容量都较大，由于新能源发电固有的间歇性特点，大规模新能源并网给电网运行带来了极大的挑战。

近年来，随着我国可再生新能源尤其是光伏新能源发电技术的推广，新能源发电容量以及其在整个电网中的比例均在大幅上升，由于光伏、风电等新能源发电出力不确定性造成电网调峰困难尤为突出，传统agc/avc系统因响应速度慢已无法满足目前电网运行调整的需求，为提高电网的安全稳定性以及对新能源出力调整的合理性，迫切需要新能源电站主动参与电力系统一次调频，当系统故障或紧急事故发生时，参与系统一次调频协助系统快速进行功率平衡调节以便尽快使系统进入稳定状态，需要指出的是，目前新能源电厂站内的通信网络协议和发电单元通讯接口通常不支持上述协调控制方案的通信快速性要求，需要按新的方案的要求设计通信协议和接口，对于新建新能源工程的风光厂站按新要求进行建设，对于已有新能源厂站则应有计划地分批进行逆变器和相关通讯网络的通信功能改造，为了达到新的设计要求，要求将新能源电站内的发电单元功率控制调节的响应速度大大提升，即原来上百秒、分钟级以上的功率调节响应时间要缩减至原有1/1000倍至100ms以内，这对站内包括功率协调控制装置和各新能源发电单元在内的相关各装置设备和网络通讯架构提出了非常苛刻的要求，需要对相关系统进行重新设计与开发。

目前针对新能源电站一次调频测试所采用的信号源一般为继保测试仪，存在以下不足:

1、由于新能源电站内的一次调频的响应速度大大提升，即原来上百秒、分钟级以上的功率调节响应时间要缩减至100ms以内，继保测试仪在频率变化的响应速度无法满足要求。

2、由于新能源电站内的一次调频的频率的精度要求提高，继保测试仪在频率精度无法满足要求。

3、由于新能源电站内的一次调频需要导入频率变化曲线模板文件，该模板文件频率变化时间间隔1毫秒，测试点有的甚至几十万个，继保测试仪无法满足要求。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于数字变频的新能源站频率变化信号源，具备了反应快、高精度的、工作效率高的优点，解决了频率变化的响应速度低、频率精度低，工作效率低的问题。

(二)技术方案

为实现上述反应快、高精度的、工作效率高的目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于数字变频的新能源站频率变化信号源，包括一次调频系统、人机界面单元、数字处理单元、gps模块单元、数字变频单元、电压功放输出单元、通讯单元、模板文件配置信息、测试仪、数字变频处理、频率变化的模拟电压，所述通讯单元的输出端与数字处理单元的输入端单向信号连接，所述数字处理单元的输入端与gps模块单元的输出端单向信号连接，所述人机界面包括工控机、10.3寸液晶屏、鼠标、键盘，所述数字处理单元包括dsp、fpga，所述gps模块单元包括gps模块，所述数字变频单元包括fpga，所述电压功放输出单元包括irf460b，通讯单元包括交换机单元。

优选的，所述数字处理单元与gps模块单元之间的连接采用以太网接口，所述数字处理单元与数字变频单元连接采用并口总线，所述数字变频单元与电压功放输出单元连接为spi总线，所述数字处理单元与通讯单元之间采用mii总线，所述人机界面单元与通讯单元之间的连接采用以太网接口，确定了单元之间的连接方式，加快单元之间的信息传递速度。

优选的，所述dsp为tms320f28377d，所述fpga为xc3s500e，tms320f28377d作为控制cpu，处理逻辑运算和控制试验流程，xc3s500e作为控制通讯的处理与通信。

优选的，所述gps模块为lea-6t，便于提供精确的位置定位。

优选的，所述数字变频单元处理每秒钟1m采样点交流波形频率变化算法，加快了装置的反应速度与工作效率。

优选的，所述irf460b交流电压输出0-150v，精度为0.05％，输出频率为0-1200hz，精度0.0001hz，便于提供装置的精确度。

优选的，所述交换机单元为ks8995交换机芯片，便于装置通过以太网连接工控机、智能变电站的保护装置与数字处理单元。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种基于数字变频的新能源站频率变化信号源，具备以下有益效果：

1、该基于数字变频的新能源站频率变化信号源，通过人机界面对数字处理单元下发模板文件配置信息，数字处理单元记录模板的每个点时间间隔和频率，下发至数字变频单元，数字变频单元依据每个点的幅值、相位、频率，生成频率变化算法，驱动电压功放单元产生电压波形。满足新源电站内的一次调频的响应速度所带来的频率变化响应时间提高和频率的精度提高。

2、该基于数字变频的新能源站频率变化信号源，通过能够预先设定频率变化曲线，根据频率配置模板输出频率变化曲线，实现模拟一次调频电压频率变化，完成新能源电站一次调频的测试，从而增加工作的效率，减少了时间上的浪费。

附图说明

图1为本实用新型结构原理示意图；

图2为本实用新型结构一次调频信号源测试原理示意图；

图3为本实用新型结构一次调频信号源测试流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，一种基于数字变频的新能源站频率变化信号源，包括一次调频系统、人机界面单元、数字处理单元、gps模块单元、数字变频单元、电压功放输出单元、通讯单元、模板文件配置信息、测试仪、数字变频处理、频率变化的模拟电压，所述通讯单元的输出端与数字处理单元的输入端单向信号连接，所述数字处理单元的输入端与gps模块单元的输出端单向信号连接，所述人机界面包括工控机、10.3寸液晶屏、鼠标、键盘，所述数字处理单元包括dsp、fpga，所述dsp为tms320f28377d，fpga为xc3s500e，tms320f28377d作为控制cpu，处理逻辑运算和控制试验流程，xc3s500e作为控制通讯的处理与通信，所述gps模块单元包括gps模块，所述gps模块为lea-6t，提供精确的位置定位，所述数字变频单元包括fpga，所述数字变频单元处理每秒钟1m采样点交流波形频率变化算法，加快了装置的反应速度与工作效率，所述电压功放输出单元包括irf460b，所述irf460b交流电压输出0-150v，精度为0.05％，输出频率为0-1200hz，精度0.0001hz，便于提供装置的精确度，通讯单元包括交换机单元，所述交换机单元为ks8995交换机芯片，便于装置通过以太网连接工控机、智能变电站的保护装置与数字处理单元，所述数字处理单元与gps模块单元之间的连接采用以太网接口，所述数字处理单元与数字变频单元连接采用并口总线，所述数字变频单元与电压功放输出单元连接为spi总线，所述数字处理单元与通讯单元之间采用mii总线，所述人机界面单元与通讯单元之间的连接采用以太网接口，确定了各个单元之间的连接方式，加快单元之间的信息传递速度。

根据一种基于数字变频的新能源站频率变化信号源，对此提出一种基于数字变频的新能源站频率变化信号源操作方法，步骤如下：

s1：通过把模板文件配置信息中的配置信息发送到测试仪中，测试仪根据模板文件配置信息中的配置信息生成的信号源。

s2：测试仪生成的信号源传输到数字变频处理中，数字变频处理根据测试仪生成的信号源产生的仿真交流电压数字波形。

s3：数字变频处理把的仿真交流电压数字波形输到频率变化的模拟电压中，频率变化的模拟电压中根据仿真交流电压数字波形产生模拟电压波形。

s4：根据s1、s2、s3从而完成调频的测试。

工作原理:一次调频系统输出模拟电压输，测试人员将频率变化曲面模板导入信号源，数字变频单元依据模板的各个点的频率和时间间隔产生仿真的交流电压数字波形，数字变频单元将数字波形数据驱动电压功放输出单元产生实际频率变化的电压波形输出到一次调频装置，通过录波仪查看一次调频接收到信号源变化的频率产生相应的有功无功调整的响应时间。

综上所述，该基于数字变频的新能源站频率变化信号源，通过人机界面对数字处理单元下发模板文件配置信息，数字处理单元记录模板的每个点时间间隔和频率，下发至数字变频单元，数字变频单元依据每个点的幅值、相位、频率，生成频率变化算法，驱动电压功放单元产生电压波形，满足新源电站内的一次调频的响应速度所带来的频率变化响应时间提高和频率的精度提高，该基于数字变频的新能源站频率变化信号源，通过能够预先设定频率变化曲线，根据频率配置模板输出频率变化曲线，实现模拟一次调频电压频率变化，完成新能源电站一次调频的测试，从而增加工作的效率，减少了时间上的浪费。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。