CN108173276B - 一种应对大规模风机脱网后低频的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应对大规模风机脱网后低频的控制方法，包括步骤1，监测风电汇集特高压直流送出型电网的直流运行有功功率信息P_dc、风电上网有功出力信息P_w、重要节点的频率信息f和故障信息，当风机脱网导致电网频率下降的故障时，转至步骤2；步骤2，若延时t₁秒风电上网有功出力信息损失量ΔP_w大于设定门槛值P_{set_mk}，并且f低于设定门槛值f_{set_mk}，延时t₂秒启动紧急直流功率支援，转至步骤3；步骤3，确定有功功率紧急支援的直流、有功功率紧急支援方向及有功功率紧急支援控制总目标值P_{总_dc}，分配P_{总_dc}至各直流执行。本发明有效阻断风机脱网引起的频率连锁反应。

Description

一种应对大规模风机脱网后低频的控制方法

技术领域

本发明涉及一种应对大规模风机脱网后低频的控制方法，具体涉及一种基于直流紧急功率支援应对大规模风机脱网后低频的控制方法，属于电力系统自动化技术领域。

背景技术

频率稳定是电力系统安全稳定运行的重要因素，也是衡量电能质量的重要指标，它反映了电力系统中有功功率供需平衡的基本状态，根据国家标准规定，正常运行情况下电力系统频率偏差应控制在±0.2Hz以内。频率超标可导致汽轮机叶片寿命下降、系统电压支撑能力下降、工厂次品频率增加、精密电子设备无法正常使用等问题。另外，当系统发生大功率扰动，导致系统供电负荷严重失衡时，系统频率的大幅波动可能导致高频连锁切机或低频减载装置动作、互联系统解裂甚至系统崩溃，给系统安全稳定运行带来不利影响。

风火打捆特高压直流是我国新能源送端电网典型输电方式，该方式下近区汇集的风机、特高压直流及近区交流系统的安全稳定特性耦合十分紧密。一方面，接入电网风机厂家及机型多样，风机的涉网能力不能统一，剧烈电压波动下易发生大面积脱网。另一方面，风火打捆特高压直流输电系统近区交流系统短路冲击期间将导致特高压直流有功功率大幅下降和近区风电场低电压穿越期间的无功出力增加，故障消除后交直流系统暂态期间的大量无功盈余冲击下将导致电网电压骤升，此外，特高压直流本体存在换相失败、再启动等瞬时性冲击形式，也会导致电网电压剧烈变化。因此，以上源网两方面作用下电网面临的风机大规模脱网低频连锁风险巨大。

目前，风电并网控制技术方面的研究，大多集中在预防控制及无功电压协调控制层面，针对交直流故障下大规模风电脱网后的低频紧急控制研究还缺乏，传统上一方面还是依靠电网对风电并网量或直流运行功率进行预控，或协调系统动态无功备用进行故障后的电压控制，防止风电脱网，另一方面就是依靠电网的第三道防线进行切负荷等控制措施，代价较大。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种应对大规模风机脱网后低频的控制方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种应对大规模风机脱网后低频的控制方法，包括以下步骤，

步骤1，监测风电汇集特高压直流送出型电网的直流运行有功功率信息P_dc、风电上网有功出力信息P_w、重要节点的频率信息f和故障信息，当风机脱网导致电网频率下降的故障时，转至步骤2；

步骤2，若延时t₁秒风电上网有功出力信息损失量ΔP_w大于设定门槛值P_{set_mk}，并且f低于设定门槛值f_{set_mk}，延时t₂秒启动紧急直流功率支援，转至步骤3；

步骤3，确定有功功率紧急支援的直流、有功功率紧急支援方向及有功功率紧急支援控制总目标值P_{总_dc}，分配P_{总_dc}至各直流执行。

P_{总_dc}的计算公式为，

P_{总_dc}＝ΔP_w-P_{缺额_mk}

其中，P_{缺额_mk}为电网可承受的功率缺额。

受直流本身最大负荷能力和送受两端电网安全稳定约束，选取直流可控量P_{可控_dc}大于等于门槛值P_{可控_mk}的作为进行有功功率紧急支援的直流。

确定各直流有功功率紧急支援方向，

定义确定的有功功率紧急支援的直流有n个；

设故障近区关键母线bus1初始电压为U_initial；

控制第i个直流速降功率ΔP_step后，母线bus1的电压为

电压变化值ΔU_i为

若电压变化值小于0，则第i个直流有功功率紧急支援方向为速降功率；否则第i个直流有功功率紧急支援方向为提升功率，控制第i个直流提升功率ΔP_step后，评估母线bus1前后电压变化值。

0.1≤t₁≤0.2，0.2≤t₂≤0.5。

本发明所达到的有益效果：本发明以全网风电有功功率损失量和系统跌落频率响应作为判据，利用事故后多直流紧急功率支援来抑制电网低频问题的发生，有效阻断风机脱网引起的频率连锁反应。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种应对大规模风机脱网后低频的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，监测风电汇集特高压直流送出型电网的直流运行有功功率信息P_dc、风电上网有功出力信息P_w、重要节点的频率信息f和故障信息，当特高压直流换相失败、交流通道N-1等引起风机脱网导致电网频率下降的故障时，转至步骤2。

步骤2，若延时t₁秒风电上网有功出力信息损失量ΔP_w大于设定门槛值P_{set_mk}，并且f低于设定门槛值f_{set_mk}，延时t₂秒启动紧急直流功率支援，转至步骤3，0.1≤t₁≤0.2，0.2≤t₂≤0.5；

步骤3，确定有功功率紧急支援的直流、有功功率紧急支援方向(提升或回降)及有功功率紧急支援控制总目标值P_{总_dc}，分配P_{总_dc}至各直流执行。

功率紧急支援控制总目标值P_{总_dc}：通过离线分析计算，计及低频安全稳定极限(f_{低频_jx})和系统自身频率调控能力的电网可承受的功率缺额P_{缺额_mk}，P_{总_dc}的计算公式为P_{总_dc}＝ΔP_w-P_{缺额_mk}。

参与有功功率紧急支援的直流选取：受直流本身最大负荷能力和送受两端电网安全稳定约束，选取直流可控量P_{可控_dc}大于等于门槛值P_{可控_mk}的作为进行有功功率紧急支援的直流。

确定各直流有功功率紧急支援方向：定义确定的有功功率紧急支援的直流有n个；设故障近区关键母线bus1初始电压为U_initial；控制第i个直流速降功率ΔP_step后，母线bus1的电压为

电压变化值ΔU_i为

若电压变化值小于0，则第i个直流有功功率紧急支援方向为速降功率；否则第i个直流有功功率紧急支援方向为提升功率，控制第i个直流提升功率ΔP_step后，评估母线bus1前后电压变化值。

P_{总_dc}分配：按电压变化值从小到大依次排列n个直流，根据直流有功功率紧急支援方向可控量依次进行分配，直至满足P_{总_dc}。

上述方法以全网风电有功功率损失量和系统跌落频率响应作为判据，利用事故后多直流紧急功率支援来抑制电网低频问题的发生，有效阻断风机脱网引起的频率连锁反应。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种应对大规模风机脱网后低频的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，监测风电汇集特高压直流送出型电网的直流运行有功功率信息P_dc、风电上网有功出力信息P_w、重要节点的频率信息f和故障信息，当风机脱网导致电网频率下降的故障时，转至步骤2；

步骤2，若延时t₁秒风电上网有功出力信息损失量ΔP_w大于设定门槛值P_{set_mk}，并且f低于设定门槛值f_{set_mk}，延时t₂秒启动紧急直流功率支援，转至步骤3；

步骤3，确定有功功率紧急支援的直流、有功功率紧急支援方向及有功功率紧急支援控制总目标值P_{总_dc}，分配P_{总_dc}至各直流执行。

2.根据权利要求1所述的一种应对大规模风机脱网后低频的控制方法，其特征在于：P_{总_dc}的计算公式为，

P_{总_dc}＝ΔP_w-P_{缺额_mk}

其中，P_{缺额_mk}为电网可承受的功率缺额。

3.根据权利要求1所述的一种应对大规模风机脱网后低频的控制方法，其特征在于：受直流本身最大负荷能力和送受两端电网安全稳定约束，选取直流可控量P_{可控_dc}大于等于门槛值P_{可控_mk}的作为进行有功功率紧急支援的直流。

4.根据权利要求3所述的一种应对大规模风机脱网后低频的控制方法，其特征在于：确定各直流有功功率紧急支援方向，

定义确定的有功功率紧急支援的直流有n个；

设故障近区关键母线bus1初始电压为U_initial；

控制第i个直流速降功率ΔP_step后，母线bus1的电压为

电压变化值ΔU_i为

若电压变化值小于0，则第i个直流有功功率紧急支援方向为速降功率；否则第i个直流有功功率紧急支援方向为提升功率，控制第i个直流提升功率ΔP_step后，评估母线bus1前后电压变化值。

5.根据权利要求4所述的一种应对大规模风机脱网后低频的控制方法，其特征在于：按电压变化值从小到大依次排列n个直流，根据直流有功功率紧急支援方向可控量依次进行分配。

6.根据权利要求1所述的一种应对大规模风机脱网后低频的控制方法，其特征在于：0.1≤t₁≤0.2，0.2≤t₂≤0.5。

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