一种基于wams动态数据的风电场无功调节能力自动分析系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于WAMS动态数据的风电场无功调节能力自动分析系统，此系统包括实时监测模块、评价考核模块、安全预警模块和事故分析模块。实时监测模块实时监视风电设备有功无功变化；评价考核模块统计无功补偿设备三相电流不平衡度、投运情况、动态无功响应能力，并网点电压偏差、电压变动、三相电压不平衡度、频率和有功变化，风电机组高低电压穿越及低电压穿越时无功支撑能力；安全预警模块分析电压稳定性指标和高低压穿越事件；事故分析模块分析脱网事件过程有功恢复情况。此发明的技术方案用以解决智能电网调度技术支持系统中对于风电场无功调节运行能力评估问题，为电网调度运行人员快速定位风机脱网原因提供了辅助工具和便利手段。
【专利说明】—种基于WAMS动态数据的风电场无功调节能力自动分析系统
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统动态监测领域，具体涉及一种基于WAMS动态数据的风电场无功调节能力自动分析系统。
【背景技术】
[0002]近年来，随着新能源的发展，风电作为可再生能源和清洁资源，在国内获得了前所未有的发展。风电运行具有随机性、间歇性、同时性、反调峰性等特点，随着风电装机运行容量快速增加和占电源比例的不断扩大，电网调峰、调频、调压形式日益严峻，对电网安全稳定运行产生的影响越来越明显。国内风电汇集地区出现了多次因电压波动造成风机脱网的事故，解决此类问题的关键工作是对现有风场，包括风机和无功补偿设备的无功调节能力进行分析。因此，迫切需要研究一种基于WAMS动态数据的风电场无功调节自动分析系统。
[0003]目前风电场对无功调节能力分析方法，主要是实时监视风电设备电压和电流变化，以及风电机组、无功补偿设备的有功出力、无功出力、电压、电流的变动情况，通过人为分析这些原始数据和曲线，判断电风场无功调节性能，没有一个针对性的、多方面考核的统计分析系统。这种分析方法不能够直观展示风电场无功调节能力分析结果，同时存在片面性。本发明技术方案针对风电运行特点，从实时监视、评价考核、安全预警、事故分析四个方面综合分析风电场运行情况，可以直观、全面地反映风电场无功调节能力。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是利用风电场无功调节能力考核指标体系的建立，解决风电场无功调节能力自动分析与评估的难题。构建的风电场无功调节能力分析系统可大大便利电网调度运行人员对风电场无功运行状况和电压水平进行实时监测，对无功补偿设备性能及风电场动态无功性能评价考核，对风电场电压安全监视预警以及对风电场运行历史数据进行溯源和事故分析。
[0005]本发明具体采用以下技术方案:
[0006]一种基于WAMS动态数据的风电场无功调节能力自动分析系统，所述风电场无功调节能力分析系统包括实时监测模块、评价考核模块、安全预警模块和事故分析模块；其特征在于:
[0007]所述实时监测模块、评价考核模块、安全预警模块、事故分析模块的输入端均与广域量测系统WAMS相连，输出端均连接至可视化人机界面；
[0008]所述实时监测模块实时监测和计算风电机组、无功补偿装置和风电场运行情况并写入实时库；实时监测模块检测广域量测系统WAMS的监测数据，并计算风电机组、无功补偿装置和风电场运行参数；
[0009]所述评价考核模块读取广域量测系统WAMS时间序列实时库数据，实时检测计算风电场的考核指标，并将所述考核指标输出至可视化人机界面；[0010]所述安全预警模块读取广域量测系统WAMS时间序列历史库数据，计算一定时间段内风电场节点电压稳定指标VSM和线路功率因数指标LQP，并将所述风电场节点电压稳定指标VSM和线路功率因数指标LQP输出至所述可视化人机界面；
[0011]所述事故分析模块利用广域量测系统WAMS时间序列实时库数据，检测高低电压穿越事件，并计算其发生过程中电压跌落深度、无功电流持续时间、有功出力极值、穿越合格率指标；分析计算风电机组和风电场的脱网事件过程中有功恢复情况，所述有功恢复情况包括:脱网故障清除后有功恢复起止时刻、起止时刻有功值、有功恢复速度；风电汇集站、风电场的脱网容量。
[0012]本发明可以有效解决风电场无功调节能力分析考核指标难以评估的问题；构建的系统作为智能电网调度技术支持系统的WAMS应用下的子单元，为调度运行人员快速掌握风电场无功调节能力的各项指标提供了便利，为进一步地分析风电场的运行工况提供更为详细的辅助决策依据。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明风电场无功调节能力自动分析系统的系统结构框图；
[0014]图2是本发明风电场无功调节能力自动分析系统及智能电网调度技术支持与电网调度的关系不意图；
[0015]图3是本发明实时监测模块的结构框图；
[0016]图4是本发明评价考核模块的结构框图；
[0017]图5是本发明安全预警模块的结构框图；
[0018]图6是本发明事故分析模块的结构框图；
[0019]图7是本发明风电场无功调节能力自动分析系统的结构组成之可视化界面框图。【具体实施方式】
[0020]下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。
[0021]本发明适用于实施部署了智能电网调度技术支持系统平台且部署了 WAMS应用的电网。风电场无功调节能力分析系统属于WAMS应用下的一个子单元，基于智能电网调度技术支持系统平台，通过风电场无功调节能力分析系统可以快速掌握风电场的无功调节能力的各项指标，便于调度快速分析并下达排除风机脱网故障的指令，从而维持或改善了风机的运行状况；
[0022]本发明风电场无功调节能力自动分析系统如附图1所示。本发明公开的一种基于WAMS动态数据的风电场无功调节能力自动分析系统包括实时监测模块、评价考核模块、安全预警模块和事故分析模块。
[0023]所述实时监测模块、评价考核模块、安全预警模块、事故分析模块的输入端均与广域量测系统WAMS相连，评价考核模块和安全预警模块的输出端均连接至可视化人机界面；
[0024]所述实时监测模块实时监测和计算风电机组、无功补偿装置和风电场运行情况并写入实时库；实时监测模块检测广域量测系统WAMS的监测数据，并计算风电机组、无功补偿装置和风电场运行参数；
[0025]所述评价考核模块读取广域量测系统WAMS时间序列实时库数据，实时检测计算风电场的考核指标，并将所述考核指标输出至可视化人机界面；
[0026]所述安全预警模块读取广域量测系统WAMS时间序列历史库数据，计算一定时间段内风电场节点电压稳定指标VSM和线路功率因数指标LQP，并将所述风电场节点电压稳定指标VSM和线路功率因数指标LQP输出至所述可视化人机界面；
[0027]所述事故分析模块利用广域量测系统WAMS时间序列实时库数据，检测高低电压穿越事件，并计算其发生过程中电压跌落深度、无功电流持续时间、有功出力极值、穿越合格率指标；分析计算风电机组和风电场的脱网事件过程中有功恢复情况，所述有功恢复情况包括:脱网故障清除后有功恢复起止时刻、起止时刻有功值、有功恢复速度；风电汇集站、风电场的脱网容量。实时监测模块、评价考核模块、安全预警模块、事故分析模块都以可视化人机界面作为输出端，展示WAMS实时库和商用库中的结果。四个模块之间是独立的，各自实现对应功能。
[0028]系统与电网调度运行人员以及智能调度技术支持系统的连接功能关系如附图2所示。电网调度运行人员通过登录到智能电网调度技术支持系统，访问到WAMS应用主画面，通过操作“风电场无功分析”按钮，登录到风电场无功调节能力分析系统。在此系统上，包括实时监测、评价考核、安全预警、事故分析独立四个子功能界面，可以分别查看和分析风电电场无功调节能力的对应功能业务。
[0029]下面对本发明的技术方案进一步详细描述:
[0030]本发明使用基于智能电网调度技术支持系统平台的风电场无功调节能力自动分析方法及软件架构、风电场无功调节能力指标体系、国产商用数据库的读写访问技术和WAMS时间序列实时库的访问技术，最终可构建形成基于WAMS动态数据的风电场无功调节能力自动分析系统。
[0031]实时监测模块的功能实现方法，如附图3所示，实时监测模块包括实时检测计算单元、实时库表刷新单元，所述实时检测计算单元以广域量测系统WAMS的实时库和时间序列实时库作为输入端，每一秒读取一次广域量测系统WAMS时间序列实时库监测数据，计算风电机组有功出力、无功出力、功率因数和三相电流不平衡度，无功补偿装置有功出力、无功出力和无功裕度，以及风电场有功出力、无功出力、无功裕度、并网点电压幅值、并网点电压偏差、并网点电压变动、三相电压不平衡度、有功变化指标和频率变化指标；所述实时检测计算单元将计算结果输出至实时库表刷新单元，实时库表刷新单元根据实时检测计算单元的输出结果同步更新至实时库表WAMS风机实时结果表WAMS_WINDGENREALRLT、WAMS无功补偿装置实时结果表WAMS_WINDCOMPREALRLT、WAMS风电场实时结果表WAMS_WINDREALRLT对应监测和计算值字段，所述实时库表刷新单元将更新后的实时监测和计算结果输出至可视化人机界面。
[0032]实时监测模块包括实时检测计算单元、实时库表刷新单元，其中实时检测计算单元包括以下三个子功能单元:
[0033]( I)风电机组实时监测子单元，每隔一秒读取一次读取PMU数据，实时计算风电机机组的有功出力、无功出力、功率因数和无功裕度；把计算结果写入WAMS风机实时计算结果表这张实时库表中，结果按照机组名称进行排序。表结构如表I所示:
[0034]表IWAMS风机实时计算结果表结构
【权利要求】
1.一种基于WAMS动态数据的风电场无功调节能力自动分析系统，所述风电场无功调节能力分析系统包括实时监测模块、评价考核模块、安全预警模块和事故分析模块；其特征在于: 所述实时监测模块、评价考核模块、安全预警模块、事故分析模块的输入端均与广域量测系统WAMS相连，输出端均连接至可视化人机界面； 所述实时监测模块检测广域量测系统WAMS的监测数据，计算风电机组、无功补偿装置和风电场运行参数并将监测数据和/或运行参数写入实时库，通过可视化人机界面显示；所述评价考核模块读取广域量测系统WAMS时间序列实时库数据，实时检测计算风电场的考核指标，并将所述考核指标输出至可视化人机界面； 所述安全预警模块读取广域量测系统WAMS时间序列历史库数据，计算一定时间段内风电场节点电压稳定指标VSM和线路功率因数指标LQP，并将所述风电场节点电压稳定指标VSM和线路功率因数指标LQP输出至所述可视化人机界面； 所述事故分析模块利用广域量测系统WAMS时间序列实时库数据，检测高低电压穿越事件，并计算其发生过程中电压跌落深度、无功电流持续时间、有功出力极值、穿越合格率指标；分析计算风电机组和风电场的脱网事件过程中有功恢复情况，所述有功恢复情况包括:脱网故障清除后有功恢复起止时刻、起止时刻有功值、有功恢复速度；风电汇集站、风电场的脱网容量。
2.根据权利要求1所述的风电场无功调节能力自动分析系统，其特征在于: 所述实时监测模块包括 实时检测计算单元、实时库表刷新单元；所述实时检测计算单元以广域量测系统WAMS的实时库和时间序列实时库作为输入端，每一秒读取一次广域量测系统WAMS时间序列实时库监测数据，计算风电机组有功出力、无功出力、功率因数和三相电流不平衡度，无功补偿装置有功出力、无功出力和无功裕度，以及风电场有功出力、无功出力、无功裕度、并网点电压幅值、并网点电压偏差、并网点电压变动、三相电压不平衡度、有功变化指标和频率变化指标； 所述实时检测计算单元将计算结果输出至实时库表刷新单元，实时库表刷新单元根据实时检测计算单元的输出结果同步更新至WAMS风机实时结果表WAMS_WINDGENREALRLT、WAMS无功补偿装置实时结果表WAMS_WINDCOMPREALRLT、WAMS风电场实时结果表WAMS_WINDREALRLT对应监测和计算值字段，所述实时库表刷新单元将更新后的实时监测模块的计算结果输出至可视化人机界面。
3.根据权利要求1所述的风电场无功调节能力自动分析系统，其特征在于: 所述评价考核模块包括评价考核后台检测单元、评价考核商用库表存储单元；所述后台检测单元读取广域量测系统WAMS时间序列实时库数据，实时检测计算风电场的考核指标，所述风电场考核指标包括风电机组、无功补偿装置和风电场考核指标，即风电机组三相电流不平衡度持续时间、动态无功响应时间、低电压穿越成功率、高电压穿越成功率;无功补偿装置投入自动可用率、在不同电压水平下运行时间、有功损耗、响应时间；风电场在不同系统频率下的运行时间、并网点电压合格率、并网点电压不平衡持续时间、自动电压控制装置AVC投运率、AVC调节合格率、风电场注入电网系统无功电流大小、风电场注入电网系统无功电流响应时间和持续时间；评价考核商用库表存储单元将评价考核后台检测单元计算的考核指标结果存储到商用库表中，并通过可视化人机界面查询商用库表和WAMS历史时间序列库数据，以数据、表格和曲线形式展示所述考核指标。
4.根据权利要求1所述的风电场无功调节能力自动分析系统，其特征在于: 所述事故分析模块包括事故分析后台检测计算单元、事故分析商用库表存储单元。事故分析后台检测计算单元利用广域量测系统WAMS时间序列实时库数据，检测计算所述高低压穿越事件指标，记录脱网事件及脱网过程有功恢复情况。事故分析商用库表存储单元将事故分析后台检测计算单元输出结果以记录形式存储到商用库表中。可视化人机界面作为输出端读取并统计商用库表中记录，展示所述高低压穿越事件指标及脱网事件后有功恢复情况。
【文档编号】G06Q50/06GK103514281SQ201310453317
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】刘海涛, 詹庆才, 梁吉, 许君德, 杜延菱, 王影, 蓝海波, 陈程, 刘晓敏, 王 华, 祁鸿燕, 杨东 申请人:国家电网公司, 国网冀北电力有限公司, 北京四方继保自动化股份有限公司