CN101510694A - 一种电力系统广域风电调峰控制系统 - Google Patents

一种电力系统广域风电调峰控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力系统广域风电调峰控制系统，包括基于广域测量系统(WAMS－Wide Area Measurement System)的全网统一的广域风电调峰控制系统的系统架构；广域风电调峰控制系统的控制信号的选取；广域风电调峰控制系统的控制策略；广域风电调峰控制系统的控制通讯接口技术。本发明属于电力系统广域控制技术领域，本发明的技术方案用以解决电力系统中缺少全网统一的广域风电调峰控制系统的难题，构建的系统作为水、火电机组调峰能力用尽时的新增调峰手段，可增强电网的调峰能力，提高电网的安全稳定水平。

Description

一种电力系统广域风电调峰控制系统
技术领域
本发明属于电力系统广域控制技术领域，具体涉及一种电力系统广域风电调峰控制技术。
背景技术
随着我国风电技术的发展和对开发利用可再生能源的重视，风力发电近几年在我国得到了较快的发展。同时由风电并网带来的对系统的冲击影响在黑龙江、辽宁、吉林、内蒙、甘肃等几个风电大省也已经开始陆续显现，风电的随机性、间歇性、不可控等特性给电网电力调配带来越来越多的困难。无论从调峰能力，还是从断面限制、线路承载能力和电压稳定等方面，大规模的风电接入都给系统带来了新挑战，迫切需要一套研发合理有效的广域风电调峰控制系统来提高系统安全。
电力系统广域风电调峰控制系统是在电力系统广域测量系统(WAMS-Wide AreaMeasurement System)基础上发展起来的新一代电力系统控制系统。与电力系统广域测量系统相比，广域风电调峰控制系统增加了控制指令下发功能，将系统功能从单纯的测量监视提升为闭环控制。
发明内容
本发明的目的是解决电力系统中缺少全网统一的广域风电调峰控制系统的难题，构建的系统作为水、火电机组调峰能力用尽时的新增调峰手段，可增强电网的调峰能力，提高电网的安全稳定水平。本发明提供的电力系统广域风电调峰控制系统具体采用以下技术方案：
一种电力系统广域风电调峰控制系统，所述广域风电调峰控制系统是基于广域测量系统平台的，通过对风电场的控制来提高系统调峰能力从而维持或改善电力系统稳定运行的控制系统，其特征为：
该控制系统包括广域风电调峰控制系统主站和风电同步监测稳定控制子站；
电力系统广域测量系统采集站同步采样，实时测量采样点电压、电流的幅值和相角，并向广域测量系统主站实时上传测量到的数据；
所述广域风电调峰控制系统主站与电力系统广域测量系统主站相连，接收并组织广域测量系统主站转发的实时数据，依据预设的控制逻辑，计算应输出的控制命令，并将该控制命令下发给风电同步监测稳定控制子站；
所述风电同步监测稳定控制子站接收所述广域风电调峰控制系统主站下发的控制命令，形成指令报文后，下发给风场本地后台监控系统，由风场本地后台监控系统完成无损伤停机动作。该技术采用基于广域测量系统的全网统一的广域风电调峰控制系统的系统架构技术，新增的广域风电调峰控制系统从WAMS系统获取风电调峰控制所需的各风电场数据和系统频率偏差数据或联络线交换功率偏差数据，并形成控制命令下发给风电同步监测稳定控制子站，风电同步监测稳定控制子站除具备普通相量测量单元的数据采集功能外，还支持广域风电调峰控制接口协议，具备风电调峰控制功能；
该技术采用广域风电调峰控制系统的控制信号的选取技术，依据所属电网所执行的调峰规划策略选择合适的风电调峰控制输入信号；若电网执行联络线调峰规划，则选择联络线交换功率偏差作为风电调峰控制输入信号；若电网执行频率调峰规划，则选择将系统频率偏差折算成功率偏差作为风电调峰控制输入信号。该技术采用广域风电调峰控制系统的控制策略，控制策略为以风电场装机容量为基准，按比例退出或投入风电场部分机组，风电场出力随自然界的风力的大小而变化，所以用风电场实时出力来定义控制量没有实际意义和价值，若将控制量定义为以风电场装机容量为基准，按比例退出或投入风电场部分机组，则具有明晰的物理概念和意义；
该技术采用广域风电调峰控制系统的控制通讯接口技术，该技术是指广域风电调峰控制系统与各风电场本地后台监控系统之间的接口协议，该技术可保证广域风电调峰控制系统的控制指令被各风电场本地后台监控系统正确接收并执行。
该发明可以有效解决电力系统中缺少全网统一的广域风电调峰控制系统的难题，构建的系统作为水、火电机组调峰能力用尽时的新增调峰手段，可增强电网的调峰能力，提高电网的安全稳定水平。
附图说明
图1所示为广域风电调峰控制系统的系统架构示意图。
具体实施方式
本发明适用于存在风电场接入并实施了广域测量系统的电网。电力系统广域风电调峰控制系统是指在广域范围内建立实施的，基于广域测量系统平台的，通过对风电场的控制来提高系统调峰能力从而维持或改善电力系统稳定运行的控制系统。电力系统广域风电调峰控制系统一般构建于广域测量系统之上，由广域风电调峰控制系统主站、风电同步监测稳定控制子站两部分组成，广域测量系统采集站(或称作：PMU-相量测量单元)实时测量采样点电压、电流的幅值和相角，并向广域测量系统主站实时上传测量到的数据；广域测量系统主站接收并组织各相量测量单元测量的实时数据，广域风电调峰控制系统主站接收并组织广域测量系统主站转发的实时数据，依据预设的控制逻辑，计算应输出的控制命令，并将该控制命令下发给风电同步监测稳定控制子站。有的工程中，还会有SCADA数据集成到广域测量系统主站中的情况，系统总体架构如附图1所示，各子系统的具体功能为：
广域测量系统采集站的主要功能包括：
(1)同步采样，实时测量采样点电压、电流的幅值和相角。功角测量设备的采样是按全球统一标准时钟同步进行，无论系统覆盖的地理范围有多大，采样点有多少，所有测得的数据都有精确的同步性；
(2)向主站实时上传测量到的数据，每秒至少25次(50Hz)或30次(60Hz)。广域测量系统主站的主要功能包括：
(1)接收并组织各相量测量单元测量的实时数据；
(2)接收并组织SCADA主站转发的实时数据；
广域风电调峰控制系统主站的主要功能包括：
(1)接收并组织广域测量系统主站转发的实时数据；
(2)依据预设的控制逻辑，计算应输出的控制命令；
(3)将应输出的控制命令组织形成报文，下发给风电同步监测稳定控制子站。
风电同步监测稳定控制子站的主要功能包括：
(1)具备标准相量测量单元的所有功能，在广域测量系统主站等同于一个普通相量测量单元；
(2)接收主站下发的控制命令，并形成停机指令报文；
(3)将停机指令报文下发给风场本地后台监控系统，后者完成无损伤停机动作；
下面对本发明的技术方案进一步详细阐述：
本发明使用基于广域测量系统(WAMS-Wide Area Measurement System)的全网统一的广域风电调峰控制系统的系统架构、广域风电调峰控制系统的控制信号的选取技术、广域风电调峰控制系统的控制策略、广域风电调峰控制系统的控制通讯接口技术，最终可构建形成电力系统广域风电调峰控制系统。该技术具体包括：
1、广域风电调峰控制系统的系统架构技术，其特征如下：
(1)以广域测量系统数据平台为基础；
(2)相量测量单元向广域测量系统主站实时上传测量到的数据；
(3)数据采集与监视控制(SCADA-Supervisory Control And Data Acquisition)主站向广域测量系统主站实时传输SCADA数据作为广域测量系统测量不足时的补充；
(4)新增的广域风电调峰控制系统从广域测量系统获取风电调峰控制所需的数据，并形成控制命令下发给风电同步监测稳定控制子站；
(5)风电同步监测稳定控制子站具有相量测量单元的所有功能，在广域测量系统主站等同于一个普通相量测量单元；
(6)风电同步监测稳定控制子站还可以接收主站下发的控制命令，形成停机指令报文；
(7)风电同步监测稳定控制子站向风场本地后台监控系统下发停机指令报文，后者完成无损伤停机动作；
2、广域风电调峰控制系统的控制信号的选取技术，其特征如下：
(1)依据所属电网所执行的调峰规划策略选择合适的风电调峰控制输入信号；
(2)若电网执行联络线调峰规划，则选择联络线交换功率偏差作为风电调峰控制输入信号；
(3)若电网执行频率调峰规划，则选择将系统频率偏差折算成功率偏差作为风电调峰控制输入信号；
(4)一般不使用联络线交换功率偏差瞬时值作为控制量，而使用一段时间平滑窗口的均值作为控制量，如5分钟平滑；
(5)将系统频率偏差折算成功率偏差的折算系数需各电网依据综合其总装机容量等计算得出；
3、广域风电调峰控制系统的控制策略技术，其特征如下：
(1)控制策略为以风电场装机容量为基准，按比例退出或投入风电场部分机组；
(2)风电场出力随自然界的风力的大小而变化，所以用风电场实时出力来定义控制量没有实际意义和价值；
(3)将控制量定义为以风电场装机容量为基准，按比例退出或投入风电场部分机组，则具有明晰的物理概念和意义；
4、广域风电调峰控制系统的控制通讯接口技术，其特征如下：
(1)该技术是指广域风电调峰控制系统与各风电场本地后台监控系统之间的接口协议；
(2)协议采用以太网UDP报文、网络字节序，报文开头为两个EB90、末尾为16位CRC校验、CRC多项式为0 x 1021；
(3)该技术可保证广域风电调峰控制系统的控制指令被各风电场本地后台监控系统正确接收并执行
本发明可以有效解决电力系统中缺少全网统一的广域风电调峰控制系统的难题，构建的系统作为水、火电机组调峰能力用尽时的新增调峰手段，可增强电网的调峰能力，提高电网的安全稳定水平。

Claims (5)

1、一种电力系统广域风电调峰控制系统，所述广域风电调峰控制系统是基于广域测量系统平台的，通过对风电场的控制来提高系统调峰能力从而维持或改善电力系统稳定运行的控制系统，其特征为：
该控制系统构建于广域测量系统平台之上的，包括广域风电调峰控制系统主站和风电同步监测稳定控制子站；
电力系统现有的广域测量系统采集站同步采样，实时测量采样点电压、电流的幅值和相角，并向广域测量系统主站实时上传测量到的数据；
所述广域风电调峰控制系统主站与电力系统广域测量系统主站相连，接收并组织广域测量系统主站转发的实时数据，依据预设的控制逻辑，计算应输出的控制命令，并将该控制命令下发给风电同步监测稳定控制子站；
所述风电同步监测稳定控制子站接收所述广域风电调峰控制系统主站下发的控制命令，形成指令报文后，下发给风场本地后台监控系统，由风场本地后台监控系统完成无损伤停机动作。
2、根据权利要求1所述的电力系统广域风电调峰控制系统，其特征在于：依据所属电网所执行的调峰规划策略所述广域风电调峰控制主站选择合适的从广域测量系统主站转发的实时数据作为风电调峰控制输入信号；若电网执行联络线调峰规划，则选择联络线交换功率偏差作为风电调峰控制输入信号；若电网执行频率调峰规划，则选择将系统频率偏差折算成功率偏差作为风电调峰控制输入信号。
3、根据权利要求2所述的电力系统广域风电调峰控制系统，其特征在于：当选择联络线交换功率偏差作为风电调峰控制输入信号时，不使用联络线交换功率偏差瞬时值，而使用一段时间平滑窗口联络线交换功率偏差的均值作为控制输入信号。
4、根据权利要求1或2所述的电力系统广域风电调峰控制系统，其特征在于：所述广域风电调峰控制系统调峰控制以风电场装机容量为基准，按比例退出或投入风电场部分机组。
5、根据权利要求1或2所述的电力系统广域风电调峰控制系统，其特征在于：所述风电同步监测稳定控制子站除具备普通相量测量单元的数据采集功能外，还支持广域风电调峰控制接口协议，具备风电调峰控制功能，所述接口协议采用以太网UDP报文、网络字节序，报文开头为两个EB90、末尾为16位CRC校验、CRC多项式为0 x 1021。
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