概述

新能源装机容量不断扩大：随着新能源装机规模不断扩大，同时区外来电持续增长，电力系统面临转动惯量下降、频率控制困难等结构性困境，电力系统安全面临严重威胁。

《电力系统安全稳定导则》《电力系统网源协调技术规范》：规范新能源厂站及储能电站一次调频运行管理工作。提升新能源厂站及储能电站涉网性能，提高电网安全稳定水平。

新能源厂站及储能电站一次调频功能应用工作方案：适用于35kV及以上电压等级并网的新能源厂站，10kV及以上电压等级并网额储能电站。分三批次逐步推进一次调频功能应用工作。

一次调频功能要求、性能指标、参宿设置进行了规定：缺乏新能源厂站内部自动化系统架构及自动化设备技术要求，暂不聚币在线远程监测/在线主动评估的能力。

需求分析

在线远程监测需求

(1)保障弱同步支撑情况下新能源场站对电力系统的支撑能力，实时考量新能源厂站的一次调频能力，在线获取新能源发电厂设置的一次调频有功-频率下垂特性函数，并实时获取一次调频死区、一次调频限幅、调差系数等参数。

在线主动评估需求

(2)以新能源发电集团为主体，对下属各发电站一次调频性能主动评估，满足各地调度对新能源厂站的一次调频性能要求，并对评估结果进行闭环分析评价。

性能分析需求

(3)在线评估风电场并网符合性：调节能力实时监测、电网适应性、功率控制、电能质量、调频性能、在线建模、稳定裕度评估。

电力辅助服务管理需求

(4)新能源厂站电场配置功率控制子站系统，可实现一次调频、一次调频在线监测、AGC和AVC功能。其采集并网点电流电压，实时计算电流、电压、频率、有功，实现一次调频功能，并接收调度主站AGC调节指令，实现AGC功能，也可实现跟踪电力调度指令，实时调整无功出力。

区域统一管理调控需求

(5)下属各场站一次调频性能、大扰动合格事件、一次调频贡献率、累计贡献电量等相关运营指标统一管理比对分析，计算基本辅助服务和有偿辅助服务的累计贡献，在保障电力系统可靠运行前提下获得最大收益，同时后期可结合风储系统统一管理，获得最优发电策略，为发电集团高效运行提供数据支撑。

解决方案

建立新能源集团调频响应全景数据的统一信息平台，供系统层各高级应用子系统进行统一、标准化、规范化的数据存取访问及向调度系统进行上送：

1)分层分布式的系统架构

2)支持国产自主可控的软硬件配置方案

3)基于一体化信息平台实现综合监控与评估

4)实施评估个厂站调频能力

5)各厂站参与辅助服务累计贡献量统计

6)年度一次调频动作统计分析

7)调频装置采样率高达10K，装置支持60S长录波

8)自适应优化算法，根据EMS特性自动调整参数

9)全面支持IEC61850规范

10)支持应用的快速发展与集成

在线远程监测：

各工况下的频率上阶跃、下阶跃、上扰、下扰等情况下的有功功率响应特性。

在线主动评估：

各工况下的频率上下阶跃、上下扰动、AGC叠加等情况下的有功功率响应特性及高低电压瞬时扰动的性能校验。

辅助服务：

基本辅助服务和有偿辅助服务统计、一次调频贡献率、累计贡献电量。

结果评价：

响应滞后时间、响应时间、调节时间、控制偏差、一次调频合格率。

性能分析：

调频性能、电网适应性、功率控制、电能质量、稳定裕度。

系统管理：

测试标准、测试管理、计划管理、厂站管理、用户管理、角色管理等。

1)集安全性、稳定性于一体的综合数据处理平台

2)支持各种主流操作系统平台开放式、可移植系统结构

3)遵行IEC61970的电网数据信息模型

4)基于分组计算的分布式一体化平台设计

5)支持动态平衡分流的网络数据穿梭模型

6)基于可视化、全矢量的图模库一体化系统

7)采用自监视、自诊断和自愈合技术，提高自动化系统运行可靠性

8)采用“应用漂移”技术，支持单机系统启动和运行

特点

（1）在电源方面，为了保证装置的可靠运行，采用隔离技术，使弱电系统和强电系统完全隔离，这样能去除大部分低频干扰；其次，对于高频干扰，在每一路电源中使用高性能的EMI滤波器，使干扰信号在电源入口处便被滤除，良好的结构设计大大增强了装置的电磁兼容性能

（2）在硬件上，QTouch-3200核心服务器装置基于全密闭无风扇、无硬盘嵌入式硬件平台，运行稳定可靠，并采用了硬件看门狗技术。

（3）在软件设计上，提供关键进程的运行状态监视和守护功能，在进程运行异常的情况下可以自动重启软件程序，保证软件程序的连续不间断运行。

功能

（1）一次调频期间新能源场站按照电网要求的功率—频率特性调节新能源场站有功功率输出值，实现快速频率响应功能。一次调频期间的死区、调差率及功率响应限幅值在线可调。

（2）新能源场站一次调频功能与AGC控制相协调，二者满足电网规定的叠加/闭锁逻辑。

（3）一次调频功能投入不会限制新能源场站出力，在实际低频工况时，各新能源电站根据实际运行工况参与电网频率快速响应，不提前预留有功备用。

（4）具备数据监测和录波功能，可以实时记录光伏电站并网点信息及一次调频期间逆变器的运行状态。

（5）实时监测并网点电网频率：根据主变高压侧（出线）的电压计算电网频率。

（6）判断电网频率是否达到调频范围：根据预设的快速频率响应动作死区定值，判断系统频率是否到达动作门槛。

（7）更新目标有功计划：根据有功-频率特性曲线计算更新目标有功计划。快速频率响应调节限幅按定值整定。

（8）数据录波功能：将快速频率响应动作事件及数据录波记录下来，用于快速频率响应动作的事后分析。

（9）模拟测试功能：具有快速频率响应软件模拟测试功能，方便快速频率响应功能调试。

（10）具备测试信号输入端子，方便现场入网检测。

（11）具备躲过单一短路故障引起的瞬时频率突变功能。

总结

ST736是为实现风电场或光伏电站一次调频响应控制而研制的专用系统，能够实时监测电网系统频率，电网频率越限时，启动频率响应模式，迅速协调新能源场站有功输出，快速实现对电网频率的有效控制。通过在多个工程项目的应用，充分验证其高可靠性、高稳定性功能特点。