新疆電網(wǎng)次同步振蕩控制系統(tǒng)及其測(cè)試方法研究

張 路 陳 軍 趙 啟 南東亮,2 韓連山

新疆電網(wǎng)次同步振蕩控制系統(tǒng)及其測(cè)試方法研究

張 路1陳 軍1趙 啟1南東亮1,2韓連山3

（1. 國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司電力科學(xué)研究院，烏魯木齊 830011；2. 新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院，烏魯木齊 830047；3. 南京南瑞繼保電氣有限公司，南京 211102）

本文針對(duì)新疆電網(wǎng)次同步振蕩的實(shí)際問題，介紹次同步振蕩控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理。針對(duì)目前次同步振蕩控制系統(tǒng)測(cè)試難的問題，設(shè)計(jì)一體化測(cè)試主站和一體化測(cè)試終端，進(jìn)而結(jié)合北斗衛(wèi)星授時(shí)模塊和有線/無線組網(wǎng)方式，提出基于數(shù)據(jù)回放的一體化調(diào)測(cè)平臺(tái)?；诖似脚_(tái)，可在工程現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室內(nèi)部對(duì)次同步振蕩控制系統(tǒng)進(jìn)行同步測(cè)試，解決了區(qū)域控制系統(tǒng)所涉及的設(shè)備較多、地理位置分散的難題，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)級(jí)測(cè)試。

次同步振蕩；一體化調(diào)測(cè)；信號(hào)疊加；同步觸發(fā)；北斗衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)

0 引言

隨著我國(guó)“30·60”雙碳目標(biāo)的制定，電力系統(tǒng)成為實(shí)現(xiàn)碳中和最重要的組成部分。目前，我國(guó)電力系統(tǒng)中火電占比較高，電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無法滿足雙碳目標(biāo)的發(fā)展需求，因此，需構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，提升可再生能源發(fā)電占比。新疆是我國(guó)風(fēng)能資源、光伏資源最豐富的地區(qū)之一，截至2021年底全網(wǎng)總裝機(jī)容量突破1億kW，新能源裝機(jī)容量突破3 000萬kW，占全網(wǎng)總裝機(jī)容量的35%左右[1-2]。隨著我國(guó)新型電力系統(tǒng)的快速建設(shè)，特高壓直流輸電系統(tǒng)、風(fēng)電、光伏等新能源及儲(chǔ)能設(shè)備大量并網(wǎng)，大量電力電子器件的接入使次同步振蕩（sub-synchronous oscillation, SSO）問題越來越突出[3-5]。

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前次同步振蕩發(fā)生的機(jī)理和傳統(tǒng)次同步振蕩的產(chǎn)生機(jī)理不同，傳統(tǒng)的次同步振蕩事故主要是由線路的串聯(lián)補(bǔ)償、高壓直流輸電及汽輪機(jī)組的軸系扭振等相互影響造成的[6-7]。然而，隨著新能源的大量并網(wǎng)，其產(chǎn)生事故的主要原因是新能源并網(wǎng)控制系統(tǒng)和電網(wǎng)之間相互影響，主要表現(xiàn)為次/超同步為主的振蕩問題。隨著新疆電網(wǎng)新能源發(fā)電的進(jìn)一步發(fā)展，次/超同步振蕩風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大，而且多地區(qū)新能源相互耦合造成更大范圍、更多場(chǎng)站次同步振蕩的風(fēng)險(xiǎn)，可能引發(fā)火電機(jī)組扭振保護(hù)動(dòng)作、新能源大量脫網(wǎng)等問題，危及設(shè)備及電網(wǎng)的安全[8-10]。因此，次同步振蕩控制系統(tǒng)在電網(wǎng)中的作用越來越重要。

次同步振蕩控制系統(tǒng)通過動(dòng)態(tài)采集全系統(tǒng)電氣量信息，動(dòng)態(tài)計(jì)算各個(gè)新能源場(chǎng)站次同步振蕩特征量進(jìn)行決策，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)次同步振蕩的抑制和監(jiān)視作用，從而達(dá)到保障電網(wǎng)及設(shè)備安全運(yùn)行的目的。然而次同步振蕩控制裝置一旦投入運(yùn)行，其功能實(shí)現(xiàn)涉及的廠站較多，對(duì)其進(jìn)行調(diào)試檢修一般比較困難。隨著新疆電網(wǎng)新能源廠站的持續(xù)不斷接入，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化，原有的次同步振蕩控制決策功能不能完全適用于目前的電網(wǎng)運(yùn)行狀況，因此需要對(duì)次同步振蕩控制裝置的軟件進(jìn)行升級(jí)測(cè)試。目前針對(duì)次同步振蕩控制系統(tǒng)測(cè)試的方法以單體測(cè)試為主，缺少一種系統(tǒng)級(jí)的全面測(cè)試方法，因此次同步振蕩控制系統(tǒng)的可信測(cè)試已成為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試面臨的難題。本文介紹次同步振蕩控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理，對(duì)比現(xiàn)有次同步振蕩測(cè)試方法，提出一種基于數(shù)據(jù)回放系統(tǒng)的次同步振蕩控制系統(tǒng)測(cè)試方法。

1 次同步振蕩控制原理

1.1 新能源次同步振蕩現(xiàn)象

針對(duì)新疆某地區(qū)發(fā)生100多次無規(guī)律的次同步振蕩現(xiàn)象進(jìn)行分析，其呈現(xiàn)的主要特點(diǎn)是振蕩區(qū)域分布較集中，振蕩頻率范圍較寬，在7～85Hz次同步和超同步之間多個(gè)頻段范圍內(nèi)，且振蕩頻率呈動(dòng)態(tài)漂移趨勢(shì)。自2015年至今，已出現(xiàn)多次次同步振蕩問題。如2015年7月，新疆A地區(qū)風(fēng)電出現(xiàn)次同步振蕩，振蕩頻率為30Hz左右；2016年2月，新疆B地區(qū)風(fēng)機(jī)增加到一定數(shù)量后，系統(tǒng)出現(xiàn)次同步振蕩，有功功率振蕩頻率為26～27Hz；2016年4月，新疆C地區(qū)環(huán)網(wǎng)投入運(yùn)行后，系統(tǒng)出現(xiàn)次同步振蕩，有功功率振蕩頻率為24～27Hz。電網(wǎng)發(fā)生次同步振蕩時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)錄波波形如圖1所示。

圖1 新疆某地區(qū)次同步振蕩錄波波形

電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生次同步振蕩時(shí)會(huì)造成大面積機(jī)組脫網(wǎng)，甚至造成機(jī)組損壞[11]。為了解決該問題，新疆電網(wǎng)針對(duì)次同步振蕩較為突出的地區(qū)，開展了次/超同步振蕩風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)機(jī)參數(shù)優(yōu)化改造工作，同時(shí)安裝了次同步振蕩控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)多次動(dòng)作，有效解決了新疆電網(wǎng)次同步振蕩問題。

1.2 新能源次同步振蕩控制系統(tǒng)原理

引發(fā)次同步振蕩的原因有多種，如網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及風(fēng)機(jī)計(jì)入方式和規(guī)模、風(fēng)機(jī)類型、風(fēng)機(jī)控制模式、風(fēng)電場(chǎng)靜止無功補(bǔ)償器（static var compensator, SVC）、靜止無功發(fā)生器（static var generator, SVG）裝置類型及控制模式等[12-13]。在次同步振蕩期間，明顯的特點(diǎn)是次同步功率增加，基于此原理，通過動(dòng)態(tài)比較系統(tǒng)中各新能源場(chǎng)站振蕩的頻率、幅值，分輪次切除系統(tǒng)中振蕩幅值最大的新能源場(chǎng)站，從而達(dá)到抑制目的。

次同步振蕩控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案如下：實(shí)時(shí)計(jì)算三相瞬時(shí)功率的波動(dòng)幅度，確定各元件的振蕩程度；進(jìn)行站內(nèi)和多站之間的振幅比較，選擇控制對(duì)象；通過分輪分級(jí)方法，優(yōu)先切除功率振幅最大的線路，逐步擴(kuò)大動(dòng)作范圍。

1）次同步振蕩控制系統(tǒng)啟動(dòng)判據(jù)

次同步振蕩控制系統(tǒng)采用功率復(fù)合時(shí)間啟動(dòng)，當(dāng)某條線路功率變化滿足式（1）三個(gè)條件時(shí)，裝置啟動(dòng)。

式中：k為當(dāng)前功率；evq為前10s的平均功率；set_qd為裝置啟動(dòng)功率定值，不同線路可分別整定；max為一個(gè)周期內(nèi)功率變化的最大值；min為一個(gè)周期內(nèi)功率變化的最小值；min為振蕩周期低定值；max為振蕩周期高定值。

接入裝置的線路中，任一條線的功率變化滿足啟動(dòng)條件則全系統(tǒng)裝置啟動(dòng)。次同步振蕩控制系統(tǒng)的核心判據(jù)是新能源振蕩幅值及振蕩頻率的判別。次同步振蕩判別方法如圖2所示。

圖2 次同步振蕩判別方法

振蕩幅值采用振蕩期間相鄰兩次振蕩的最大幅值差作為振蕩幅值，兩個(gè)峰值之間的時(shí)間差作為本次振蕩的振蕩周期。若振蕩周期超出設(shè)定范圍，則本次振蕩不納入累計(jì)。確定為一個(gè)振蕩周期的判別條件如式（2）所示。

2）振蕩告警

次同步振蕩控制系統(tǒng)中接入裝置的任一條線的功率變化滿足振蕩告警條件則裝置告警，其判別條件為

式中：set_gj為裝置告警功率定值；set_gj為裝置告警振蕩次數(shù)定值。

3）振蕩動(dòng)作

與告警類似，當(dāng)滿足振蕩定值、振蕩次數(shù)后，次同步振蕩控制系統(tǒng)動(dòng)作出口。

式中：set_dz為裝置動(dòng)作功率定值；set_dz為裝置動(dòng)作振蕩次數(shù)定值。

在實(shí)際處理時(shí)，振蕩動(dòng)作的功率定值與次數(shù)定值根據(jù)振蕩頻率特征是否滿足分成兩組，頻率特征不滿足時(shí)振蕩也可以動(dòng)作出口，但是功率定值與次數(shù)定值需整定得大一些。次同步振蕩控制系統(tǒng)出口動(dòng)作采用分輪次動(dòng)作出口，各輪次間通過振蕩次數(shù)定值實(shí)現(xiàn)配合，直到振蕩消失或各個(gè)輪次動(dòng)作完畢。

2 次同步振蕩控制系統(tǒng)測(cè)試方法

2.1 一般測(cè)試方法

1）繼電保護(hù)測(cè)試儀

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)測(cè)試儀（如穩(wěn)控單裝置的專用測(cè)試儀、繼電保護(hù)測(cè)試儀）由繼電保護(hù)裝置測(cè)試沿用至裝置系統(tǒng)的測(cè)試，有一定的局限性，一般適用于單裝置的測(cè)試，無法模擬裝置安裝點(diǎn)電力系統(tǒng)相互影響的動(dòng)態(tài)過程，較難實(shí)現(xiàn)對(duì)次同步振蕩控制系統(tǒng)內(nèi)多臺(tái)裝置邏輯功能配合的驗(yàn)證。另外，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)測(cè)試儀在試驗(yàn)過程中，需要人工設(shè)置電壓、電流量，不僅不能滿足系統(tǒng)測(cè)試需求，而且工作量較大。

2）物理動(dòng)模試驗(yàn)

早期的電網(wǎng)計(jì)算機(jī)仿真手段匱乏且性能不足，物理動(dòng)模試驗(yàn)是模擬小型系統(tǒng)的有效方式。然而，隨著系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大，系統(tǒng)的穩(wěn)定特性變化，當(dāng)前的動(dòng)模系統(tǒng)難以模擬大電網(wǎng)復(fù)雜特性。另外，仿真測(cè)試系統(tǒng)的規(guī)模受實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和場(chǎng)地限制，設(shè)備昂貴，模型機(jī)組必須專門設(shè)計(jì)制造，加工比較困難，占地面積大，投資大，建設(shè)周期長(zhǎng)。目前，物理動(dòng)模試驗(yàn)作為一種補(bǔ)充輔助手段，與數(shù)?；旌戏抡妗⑷珨?shù)字仿真等仿真手段相輔相成、相互驗(yàn)證。

3）實(shí)時(shí)數(shù)字仿真試驗(yàn)

由于全數(shù)字仿真測(cè)試系統(tǒng)不受被研究系統(tǒng)規(guī)模和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的限制，且計(jì)算速度快、使用靈活、擴(kuò)展方便、成本相對(duì)低廉，是當(dāng)前電力系統(tǒng)仿真測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。常用的實(shí)時(shí)數(shù)字仿真工具以電磁仿真工具為主，如RTDS、RT-Lab、ADPSS等軟件，極大豐富了實(shí)時(shí)數(shù)字仿真試驗(yàn)[14-16]。但是，數(shù)字仿真試驗(yàn)投資較大，通常用于實(shí)驗(yàn)室，難以勝任工程現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試任務(wù)，此外，維護(hù)數(shù)字仿真模型需要耗費(fèi)大量的人力物力，限制了數(shù)字仿真試驗(yàn)的應(yīng)用范圍。

由于次同步振蕩控制系統(tǒng)的各個(gè)被控對(duì)象相互影響，且電網(wǎng)規(guī)模較大，難以通過上述測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試，亟需一套實(shí)用的測(cè)試方法。

2.2 基于數(shù)據(jù)回放的一體化調(diào)測(cè)平臺(tái)

1）一體化調(diào)測(cè)平臺(tái)的整體方案

為了解決次同步振蕩控制系統(tǒng)測(cè)試難的問題，需要研制一套能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)同步回放的一體化調(diào)測(cè)平臺(tái)，該平臺(tái)應(yīng)具有如下主要功能：首先，該平臺(tái)的數(shù)據(jù)回放功能應(yīng)能兼容多種數(shù)據(jù)格式，包括BPA、PSASP、ADPSS等具有全系統(tǒng)、全模型仿真能力的機(jī)電電磁仿真軟件的仿真波形，還應(yīng)能實(shí)現(xiàn)次同步保護(hù)裝置及電源管理單元（power management unit, PMU）裝置的錄波數(shù)據(jù)回放；其次，該平臺(tái)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)分布式測(cè)試的時(shí)鐘同步和回放數(shù)據(jù)的同步觸發(fā)功能；最后，為了滿足現(xiàn)場(chǎng)多種測(cè)試需求，該平臺(tái)還應(yīng)具備不同頻率預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)疊加后同步回放的功能。

因此，根據(jù)平臺(tái)所應(yīng)具備的主要功能，基于數(shù)據(jù)回放的一體化調(diào)測(cè)平臺(tái)整體方案如圖3所示。

圖3 基于數(shù)據(jù)回放的一體化調(diào)測(cè)平臺(tái)整體方案

2）關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)

由圖3可知，該平臺(tái)主要包括一體化測(cè)試主站、一體化測(cè)試終端、北斗對(duì)時(shí)模塊及測(cè)試網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵模塊。其中，北斗衛(wèi)星授時(shí)模塊主要利用目前變電站常用的對(duì)時(shí)模塊實(shí)現(xiàn)同步對(duì)時(shí)功能；測(cè)試網(wǎng)絡(luò)模塊能夠兼顧有線和無線兩種組網(wǎng)方式，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇合適的測(cè)試網(wǎng)絡(luò)[17-19]。上述兩種模塊的實(shí)現(xiàn)采用的是現(xiàn)有較為成熟的技術(shù)，此處不再贅述，本文主要針對(duì)一體化測(cè)試主站和測(cè)試終端兩個(gè)模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。

（1）一體化測(cè)試主站

一體化測(cè)試主站需要滿足如下功能：首先，能夠?qū)PA、PSASP、ADPSS等軟件的仿真結(jié)果及故障錄波裝置的錄波文件進(jìn)行解析，解析完成后進(jìn)行相應(yīng)的關(guān)聯(lián)配置并通過網(wǎng)絡(luò)下裝到一體化測(cè)試終端；其次，除了能進(jìn)行波形回放外，該一體化測(cè)試主站還能設(shè)置預(yù)想的模擬量參數(shù)控制命令，并通過網(wǎng)絡(luò)控制一體化測(cè)試終端輸出預(yù)想的模擬量信息；最后，能夠通過一體化測(cè)試終端主動(dòng)上招測(cè)試結(jié)果，并自動(dòng)完成結(jié)果比對(duì)。

（2）一體化測(cè)試終端

一體化測(cè)試終端是整個(gè)調(diào)測(cè)平臺(tái)最為關(guān)鍵的模塊，具有串聯(lián)一體化測(cè)試主站和次同步振蕩控制裝置的功能，起到承上啟下的重要作用。因此，一體化測(cè)試終端的設(shè)計(jì)需要滿足如下功能：首先，能夠接收一體化測(cè)試主站發(fā)送的控制命令，進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的模擬量和開關(guān)量同步輸出至次同步振蕩控制裝置；其次，能夠主動(dòng)上招次同步振蕩控制裝置的動(dòng)作報(bào)文和出口節(jié)點(diǎn)信息，通過網(wǎng)絡(luò)鏈路回傳到一體化測(cè)試主站實(shí)現(xiàn)閉環(huán)測(cè)試；最后，能實(shí)現(xiàn)對(duì)一體化測(cè)試主站所設(shè)置不同頻率疊加信號(hào)的數(shù)字化處理，能進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并能同步輸出相應(yīng)的模擬量信息。因此，一體化測(cè)試終端實(shí)現(xiàn)以上功能最重要的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是信號(hào)疊加技術(shù)和數(shù)據(jù)同步觸發(fā)技術(shù)。

①信號(hào)疊加技術(shù)

為了擴(kuò)展一體化測(cè)試終端的適用場(chǎng)景，除了可以利用波形回放技術(shù)進(jìn)行次同步振蕩測(cè)試，還可以接收一體化測(cè)試主站下發(fā)不同頻率和幅值的電氣量信息控制命令，進(jìn)而利用一體化測(cè)試終端的信號(hào)疊加技術(shù)進(jìn)行信號(hào)疊加生成數(shù)字量信號(hào)，最后利用數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)相應(yīng)模擬量信號(hào)的輸出。一體化測(cè)試終端中信號(hào)疊加技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的信號(hào)疊加過程示意圖如圖4所示。

該信號(hào)疊加技術(shù)可滿足至少五種不同頻率、幅值和初始相位的信號(hào)進(jìn)行疊加。因此，測(cè)試人員可利用該技術(shù)根據(jù)次同步振蕩需求進(jìn)行相應(yīng)波形的設(shè)置，進(jìn)而通過同步觸發(fā)回放技術(shù)實(shí)現(xiàn)同步測(cè)試，可省去對(duì)相應(yīng)次同步振蕩控制策略進(jìn)行仿真分析的時(shí)間，減少次同步振蕩控制程序的開發(fā)周期，提高設(shè)備開發(fā)效率。

圖4 信號(hào)疊加過程示意圖

②數(shù)據(jù)同步觸發(fā)技術(shù)

數(shù)據(jù)同步觸發(fā)技術(shù)是一體化調(diào)測(cè)平臺(tái)最關(guān)鍵的技術(shù)，如果測(cè)試數(shù)據(jù)不能同時(shí)輸出至次同步振蕩控制裝置，就不能達(dá)到同步測(cè)試的目的。該平臺(tái)的數(shù)據(jù)同步觸發(fā)技術(shù)以北斗衛(wèi)星對(duì)時(shí)模塊為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)同步觸發(fā)過程示意圖如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)同步觸發(fā)過程示意圖

基于北斗衛(wèi)星對(duì)時(shí)模塊的同步觸發(fā)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式有以下兩種。

定時(shí)同步觸發(fā)方式：為實(shí)現(xiàn)在某一特定精確時(shí)刻進(jìn)行同步觸發(fā)試驗(yàn)而設(shè)計(jì)，一體化測(cè)試主站設(shè)置某一精確觸發(fā)時(shí)間并將其轉(zhuǎn)換成帶有時(shí)間戳的觸發(fā)控制信號(hào)，通過測(cè)試網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)下發(fā)到各待測(cè)廠站一體化測(cè)試終端的同步觸發(fā)單元，同步觸發(fā)單元結(jié)合對(duì)時(shí)單元提供的時(shí)間信息進(jìn)行判斷，到達(dá)觸發(fā)時(shí)刻時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步觸發(fā)。定時(shí)同步觸發(fā)邏輯框圖如圖6所示。

圖6 定時(shí)同步觸發(fā)邏輯框圖

延時(shí)同步觸發(fā)方式：在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過程中，一體化測(cè)試終端存在觸發(fā)不同步的情況，這主要是由于不同的同步處理單元因受測(cè)試環(huán)境影響而對(duì)觸發(fā)控制信號(hào)的處理時(shí)間不同造成的。為解決這一問題，延時(shí)同步觸發(fā)方式在定時(shí)同步觸發(fā)方式的基礎(chǔ)上，加上固定的延時(shí)，這時(shí)同步觸發(fā)單元已經(jīng)完成信號(hào)處理，再按照延時(shí)后的時(shí)間進(jìn)行同步觸發(fā)輸出。延時(shí)同步觸發(fā)邏輯框圖如圖7所示。

圖7 延時(shí)同步觸發(fā)邏輯框圖

3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試流程

對(duì)本文所提基于數(shù)據(jù)回放的一體化調(diào)測(cè)平臺(tái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。首先需要搭建測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，其實(shí)現(xiàn)方式有兩種，即有線組網(wǎng)方式和無線組網(wǎng)方式。有線組網(wǎng)方式一般采用現(xiàn)有的調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，但是考慮到網(wǎng)絡(luò)安全和現(xiàn)場(chǎng)搭建較困難，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)主要采用基于電力無線虛擬專網(wǎng)的無線組網(wǎng)方式。無線組網(wǎng)方式具有組網(wǎng)便捷和靈活的優(yōu)點(diǎn)，基于無線組網(wǎng)方式的一體化調(diào)測(cè)平臺(tái)架構(gòu)如圖8所示。

圖8 基于無線組網(wǎng)方式的一體化調(diào)測(cè)平臺(tái)架構(gòu)

該平臺(tái)的一體化測(cè)試主站利用BPA、PSASP、ADPSS等軟件的仿真結(jié)果，通過無線網(wǎng)絡(luò)將仿真結(jié)果下裝到一體化測(cè)試終端，一體化測(cè)試終端將模擬量同步輸入不同的次同步振蕩控制裝置中進(jìn)行同步回放測(cè)試。相對(duì)于一般測(cè)試方法，該方法測(cè)試的波形更貼近電網(wǎng)實(shí)際動(dòng)作波形，測(cè)試更貼近電網(wǎng)的真實(shí)情況，且單次測(cè)試可以實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)同步測(cè)試，可有效提高測(cè)試效率和準(zhǔn)確性。一體化調(diào)測(cè)平臺(tái)的一般測(cè)試流程如圖9所示，具體步驟如下。

步驟1：梳理次同步振蕩控制系統(tǒng)需要測(cè)試的控制策略，根據(jù)策略要求進(jìn)行仿真分析。

步驟2：梳理本次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試所涉及的廠站，做好安全措施。

步驟3：利用一體化測(cè)試主站進(jìn)行測(cè)試用例設(shè)置，對(duì)所有仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行解析和關(guān)聯(lián)配置，并設(shè)置好結(jié)果比對(duì)參數(shù)后存入測(cè)試用例庫(kù)。

步驟4：采用如圖8所示的無線組網(wǎng)方式搭建現(xiàn)場(chǎng)調(diào)測(cè)平臺(tái)。

步驟5：調(diào)用一體化測(cè)試主站測(cè)試用例庫(kù)中準(zhǔn)備好的測(cè)試用例，進(jìn)行簡(jiǎn)單的解壓配置。

圖9 一體化調(diào)測(cè)平臺(tái)的一般測(cè)試流程

步驟6：在一體化測(cè)試主站設(shè)置好數(shù)據(jù)同步回放觸發(fā)時(shí)間，點(diǎn)擊測(cè)試開始按鍵，測(cè)試命令通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送至一體化測(cè)試終端，一體化測(cè)試終端利用北斗衛(wèi)星對(duì)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間同步觸發(fā)，將模擬量信息同步回放到次同步振蕩控制裝置。

步驟7：次同步振蕩控制裝置動(dòng)作后，其動(dòng)作出口節(jié)點(diǎn)和動(dòng)作報(bào)文通過一體化測(cè)試終端回傳到一體化測(cè)試主站，進(jìn)而完成測(cè)試結(jié)果的比對(duì)，完成現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

步驟8：若開展其他控制策略的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，則只需重復(fù)步驟5～步驟7即可，待所有測(cè)試用例測(cè)試完成后，完成整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

4 結(jié)論

本文針對(duì)次同步振蕩控制系統(tǒng)測(cè)試難的問題，介紹了新疆電網(wǎng)一體化調(diào)測(cè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)方法，提出了基于數(shù)據(jù)回放的一體化調(diào)測(cè)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)次同步振蕩控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)整組全面驗(yàn)證，解決了次同步振蕩控制系統(tǒng)因涉及設(shè)備較多、地理位置分散無法全面驗(yàn)證的難題。該平臺(tái)可適用于工程現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室環(huán)境下次同步振蕩控制系統(tǒng)的測(cè)試驗(yàn)證，確保次同步振蕩控制系統(tǒng)的可靠運(yùn)行；同時(shí)基于數(shù)據(jù)回放的測(cè)試模式還可應(yīng)用于繼電保護(hù)系統(tǒng)的跨間隔測(cè)試和穩(wěn)控系統(tǒng)的整組測(cè)試，具有良好的應(yīng)用前景。

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Research on sub-synchronous oscillation control system for Xinjiang power grid and its test method

ZHANG Lu1CHEN Jun1ZHAO Qi1NAN Dongliang1,2HAN Lianshan3

(1. Electric Power Research Institute of State Grid Xinjiang Electric Power Co., Ltd, Urumqi 830011; 2. School of Electrical Engineering, Xinjiang University, Urumqi 830047; 3. NR Electric Co., Ltd, Nanjing 211102)

Aiming at the practical problems of the sub-synchronous oscillation of Xinjiang power grid, the realization principle of the sub-synchronous oscillation control system is introduced. According to the current difficulty in testing the sub-synchronous oscillation control system, an integrated test master station and an integrated test terminal are designed. Then combined with Beidou satellite timing module and wired/wireless networking, an integrated commissioning platform based on data playback is proposed. Based on this platform, the sub-synchronous oscillation control system can be synchronously tested on the engineering site or in the laboratory, which solves the problems of more equipment involved in the regional control system and decentralized geographical location, and realizes system-level testing.

sub-synchronous oscillation; integrated commissioning; signal superposition; syn- chronous trigger; Beidou satellite timing system

2022-07-04

2022-08-11

張 路（1987—），男，安徽淮北人，碩士，工程師，主要從事電力系統(tǒng)運(yùn)行控制與繼電保護(hù)工作。