2023风电场一次调频性能测试技术规范

Q/GDWXXXXX—XXXXII风电场一次调频性能测试技术规范 PAGE12Q/GDW05XXX—2012-1XXXX目  次目次 I1范围 32规范性引用文件 33术语和定义 34符号、代号和缩略语 45测试目的 56主要技术指标 57试验条件 58试验内容 69测试要求和方法 610性能验收 8附录A（资料性附录）风电场一次调频测试时有功功率响应曲线图 9附录B（资料性附录）风电场参与一次调频控制的功率-频率下垂特性曲线图 10附录C（资料性附录）VSG系统频率测量精度测试表 11附录D（资料性附录）风电场一次调频性能测试方法示意图 12附录E（资料性附录）风电场一次调频控制技术性能测试数据记录表 13风电场一次调频性能测试技术规范范围本标准规定了风力发电场一次调频性能测试的技术规范，包括技术要求、测试方法及性能指标等。本标准适用于通过110（66）kV及以上电压等级线路接入电力系统的风力发电场,其他类型机组可参照执行。规范性引用文件下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。GB/T18451.1-2012风力发电机组设计要求GB/T19963-2011风电场接入电力系统规定DL/T1870-2018电力系统网源协调技术规范NB/T31003-2011大型风电场并网设计技术规范NB/T31078-2016风电场并网性能评价方法术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1 一次调频primaryfrequencyregulation;PFR通过风电场控制系统使风电场并网点输出有功功率随系统频率而变动。3.2 一次调频死区deadbandofprimaryfrequencycompensation；DB风电场参与系统一次调频的动作阈值，分为过频死区和欠频死区。3.3 一次调频响应滞后时间responsedelaytimeofprimaryfrequencycompensation;DT从系统频率升高或降低超过一次调频死区开始，风电机组实际输出有功实测值按正确方向调节至10%偏差量的最短时间（Td）。（见附录A）3.4 一次调频稳定时间从系统频率升高或降低超过一次调频死区开始，风电机组实际输出有功实测值与有功目标值之差始终不超出误差带的最短时间（Ts）。（见附录A）3.5 风电场有功功率控制误差风电场调节后有功功率与有功目标调节值的差值，相对于机组额定功率的百分数。（δ%）（见附录A）3.6 静态频率调节效应系数风电场的静态频率调节效应系数，即风电场的单位调节功率，表达式如式（1）所示。（见附录A）（1）式中：——风电场初始有功功率，单位：kW；——风电场调节后有功功率，单位：kW；——系统额定频率，单位：Hz；——系统扰动后频率，单位：Hz；——频率调节死区，单位：Hz。风电场的静态过频调节效应系数为；风电场的静态欠频调节效应系数为。3.7调差系数activepower-frequencyregulationcoefficient静态频率调节效应系数Kdroop(发电机的单位调节功率)的倒数标幺后定义为机组的调差系数，一般以百分数表示：符号、代号和缩略语下列符号、代号和缩略语适用于本标准。Kdroop静态频率调节系数Kdroop1欠频调节系数Kdroop2过频调节系数 频率死区风电机组并网点实际频率 系统额定频率P0 风电场初始有功功率Pset 风电场调节后有功功率Pn 风电场额定功率SCADA：数据采集与监视控制系统（SupervisoryControlAndDataAcquisition）测试目的验证风电场参与电网运行的一次调频功能，一次调频性能能应满足本标准指标要求，同时应确认风电机组参与电网一次调频时的调节安全。主要技术指标调频死区风电场一次调频死区宜不小于±0.067Hz，且过频死区和欠频死区应能够独立设置，推荐值为±0.1Hz（见附录B）。调差系数风电场调差系数宜设置在2%～3%，且欠频调差系数和过频调差系数应能够独立设置，推荐值为2%（见附录B）。一次调频有功调节幅度6.3.1风电场一次调频有功调节幅度宜不小于10%Pn，且过频有功变化幅度和欠频有功变化幅度应能够独立设置，推荐值为10%Pn（见附录B）。6.3.2当风电场的有功出力大于10%额定功率时，风电场应具备调节有功输出并参与电网一次调频的能力。6.3.3风电场不得因一次调频导致风电机组脱网或者停机。频率及数据采集装置6.4.1数据采集装置可采用风电场监控系统或独立的数据采集系统。6.4.2试验数据宜采用独立的数据采集系统，若使用风电场监控系统本身的数据收集功能，风电场监控系统的数据采集周期须不大于100ms，且具备试验相关历史数据存储、查询功能。6.4.3风电场并网点频率检测精度不大于0.002Hz，频率采样周期不大于100ms。动态指标6.5.1风电场参与一次调频的响应滞后时间应不大于2s；6.5.2风电场参与一次调频的稳定时间应不大于15s，有功功率控制误差应不超过±2%Pn；6.5.3风电场参与一次调频的有功响应速度应满足：自频率超出调频死区开始，至有功功率调节量达到75%目标调节量的时间应不大于5s，达到90%目标调节量的时间应不大于10s；6.5.5风机采用转子动能控制方式时，有功功率提升10%Pn持续时间应不大于10s，有功功率恢复过程中功率波动值应不大于20%Pn；6.5.6电网频率恢复后，风电场应根据实际风况（或有功指令值）输出有功功率。试验条件7.1在一次调频测试之前，风电场所有投入运行的风电机组应满足GB/T19963的相关规定。7.2风电机组运行的主要参数，譬如叶轮转速、发电机转速、变浆角度、机舱温度、塔架振动等运行稳定，安全链等无报警或异常。7.3风电场退出AGC或有功功率远方控制方式。7.4测试点的短路容量至少应为风电机组额定容量的3倍；7.5风电场有功出力大于10%Pn。7.6风电场频率采集装置校验合格，并有相关的校验证书。试验内容8.1频率精度测试利用高精度频率信号发生器，检测风电场参与一次调频控制的频率测量精度，频率测量精度测试表见附录C。8.2测试工况和频率扰动量选择8.2.1试验工况点选择应能准确反映风电场的一次调频特性，试验工况点应不少于2个，至少应包括：a）试验工况点1：0.2Pn≤P≤0.5Pn；b）试验工况点2：P≥0.8Pn。8.2.2验证风电场实际有功出力在10%Pn以下时不参与一次调频控制；8.2.3频率扰动量的选择：a）在每个试验工况点，应至少按照表1要求的频率扰动量进行正负向频率阶跃扰动试验各2次；b）在每个试验工况点，应至少进行正负向频率曲线扰动试验各1次；c）在每个试验工况点，应至少进行调频功率调节上下限值的频率阶跃扰动试验各1次；8.2.4频率阶跃扰动变化的维持时间应不小于30s。表1.频率扰动设定值参照表序号频率设定值(Hz)持续时间(s)频率变化波形149.7530249.8030349.8530449.9030549.93330649.9530750.0530850.06730950.10301050.15301150.20301250.253013上扰曲线/14下扰曲线/测试要求和方法测试要求9.1.1风电场一次调频测试时电功率测量设备包括电压传感器、电流传感器和数据采集系统等，电功率测量设备的精度要求见表2。9.1.2数据采集系统用于测试数据的记录、计算及保存。数据采集系统每个通道采样率最小为5kHz，分辨率至少为12bit。表2.测量设备的精度要求设备精度要求电压传感器0.2级电流传感器0.5级电压电流数据采集系统电压、电流精度0.2级频率分辨率0.002Hz测试方法风电场一次调频测试方法示意图见附录D，主要由数据采集装置和电网频率模拟发生装置构成。数据采集装置用于采集并网点的电压、电流的二次信号，电网频率模拟发生装置用于模拟风电场并网点的频率信号，频率调节范围能够覆盖48.5Hz~51.5Hz频率区间，频率精度不低于0.001Hz。测试装备现场接线与校对，应包括：a）退出风电场一次调频功能，将风电场并网点的有功功率信号接入数据采集装置，并将数据采集装置测得的数值与风电场升压站监控系统测得的数值进行对比，确保数据采集装置测得的数值准确无误；b）将风电场一次调频的频率采集装置的输入与原有频率信号源断开，并将其与频率模拟信号发生装置的频率输出信号进行连接，将频率模拟信号发生装置的频率输出信号整定为额定频率50Hz。风电场运行工况选择，应包括：a）根据风电场风况和风电场功率预测系统，将风电场调整至8.2.1中规定的某一运行工况，确认风电场并网风电机组稳定运行；b）至少保留风电场额定容量10%的功率上调空间。频率阶跃响应测试，应包括：a）投入风电场一次调频功能，将频率模拟信号发生装置的频率输出信号稳定在额定频率50Hz的基础上，稳定运行至少1min；b）按照8.2.3的要求分别施加正负阶跃频率偏差信号，每个信号持续时间不少于30s；c）分别对频率和并网点有功功率进行录波和记录，记录表格见附录E；d）每次频率扰动测试结束后，恢复频率模拟信号发生装置的频率输出信号至50Hz，调节稳定后方可进行下一次扰动试验。模拟实际电网频率响应测试，应包括：a）投入风电场一次调频功能，将频率模拟信号发生装置的频率输出信号稳定在额定频率50Hz的基础上，稳定运行至少1min；b）将频率模拟信号发生装置按照电网某次实际发生一次调频时的频率进行输出；c）对频率和并网点有功功率进行录波和记录，记录表格见附录E，计算理论积分电量和实际积分电量。d）每次频率扰动测试结束后，恢复频率模拟信号发生装置的频率输出信号至50Hz，调节稳定后方可进行下一次扰动试验。9.2.5重复9.2.2至9.2.3步骤，直至8.2中规定的所有运行工况测试完成。9.2.6测试全部结束后，退出风电场一次调频功能，拆除测试装备的接线，并恢复风电场一次调频的频率采集装置的输入信号的接线，最后投入风电场一次调频功能。性能验收10.1风电场一次调频性能验收分为静态功能验收和动态指标验收两部分。10.2静态功能验收包括控制回路检查、参数设置核查，按照6.1、6.2及6.3的规定进行。10.3动态指标验收依据试验结果直接或间接进行计算，指标包括6.5规定的所有内容，包括：一次调频响应滞后时间、一次调频稳定时间、一次调频响应速度、一次调频有功控制误差等。10.4任一运行工况的各项动态指标应满足6.5的规定要求，各项动态指标以该运行工况下各次阶跃扰动响应的平均值为最终验收值。10.5验收结果在附录E中详细记录。

（资料性附录）

风电场一次调频测试时有功功率响应曲线图图A.1风电场一次调频测试时有功功率响应曲线符号：P0——风电场有功初始值；Pset——风电场有功目标值；t0——频率变化起始时刻；t1——风电场有功开始变化起始时刻；t2——风电场实测有功功率不再超出误差带的时刻；Td——响应滞后时间；T0.9——响应时间；Ts——调节时间；±δ%——误差带，±2%Pn。

（资料性附录）

风电场参与一次调频控制的功率-频率下垂特性曲线图图B.1风电场一次调频功率-频率下垂特性曲线

（资料性附录）

VSG系统频率测量精度测试表序号频率给定（Hz）持续时间（s）测量频率（Hz）序号频率给定（Hz）持续时间（s）测量频率（Hz）148.010s1950.0310s248.210s2050.0510s348.410s2150.110s448.610s2250.1510s548.810s2350.210s649.010s2450.2510s749.210s2550.310s849.410s2650.3510s949.610s2750.410s1049.6510s2850.610s1149.710s2950.810s1249.7510s3051.010s1349.810s3151.210s1449.