CN103746407A - 针对大规模风电送出基地的分区整定控制方法 - Google Patents

Abstract

一种针对大规模风电送出基地的分区整定控制方法，本发明通过将所有风电场按照所属区域的不同进行分区，在采用按区域分区的基础上，能够实时计算需切除的机组容量、风电机组的智能选切、智能式地在需切除区域内选择切除机组，实现了既能充分满足解决系统稳定问题的需求，又能充分体现切机效果的有效性、经济性、公平性，而且可以简化定值整定的需求。该控制方法能够很好的解决风电接入电网中遇到的实际问题及改善风电接入后电网的稳定性及电力系统运行的经济性。

Description

针对大规模风电送出基地的分区整定控制方法

技术领域

本发明属于电力系统安全稳定控制技术领域，具体涉及一种既可实现充分满足解决系统稳定问题的需求，又能充分体现切机效果的有效性、经济性、公平性，而且可以简化定值整定的针对大规模风电送出基地的分区整定控制方法。

背景技术

近年来，风力发电在我国得到迅猛发展，尤其在部分风能资源丰富地区，风电已经或即将成为电网中电源的重要组成部分。然而由于大规模风电接入，在保证全网风电火电机组统一控制的情况下，需要控制的站点过多，同时风电电源分布极为分散，且风力发电出力具有不确定性；同时针对大规模风电送出基地安全稳定运行问题，既要考虑基地整体外送稳定问题，还需要考虑局部地区的稳定问题，导致传统的安全稳定控制手段也难以实施，因此为解决风电接入电网中遇到的实际问题及改善风电接入后电网的稳定性及电力系统运行的经济性，迫切需要研发一种“针对大规模风电送出基地的分区整定控制方法”，实现风电机组的智能选切，实时计算需切除的机组容量，智能式地在需切除区域内选择切除机组，实现既能充分满足解决系统稳定问题的需求，又能充分体现切机效果的有效性、经济性、公平性，而且可以简化定值整定的需求。

发明内容

本发明的目的是既可实现解决大规模风电接入系统带来的稳定问题，又可充分体现安全稳定控制装置切机效果的有效性、经济性、公平性的难题。

本发明具体采用以下技术方案。

一种针对大规模风电送出基地的分区整定控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤（1）：将集中并网公用同一外送通道的所有风电场作为一个整体区域，再根据风电场的上网点分布情况将整体区域分成多个分区，将各分区内的风电场进行切机优先级排序；在各风电场设置稳控切风电执行站，在各分区内分别设置稳控控制子站，在整个区域内设置稳控控制主站；

步骤（2）：稳控控制主站根据电网运行方式、断面潮流情况，综合判断各种故障，计算需切风电容量；

步骤（3）：稳控控制主站根据故障类型，确定需控制的各区风电场，采取针对性的切风电分区优先级排序方法：

对于某些需切除某一固定分区内的风电场才能解决稳定问题的故障，可选择按预设固定区优先级的方式设置风电分区优先级排序，转步骤（4）；

对于某些切除任何分区风电场都能解决稳定问题的故障，可选择按时间轮换分区优先级排序的方式实现风电分区优先级按时间轮换，转步骤（5）；

步骤（4）：根据切除相应分区的风电场对解决稳定问题的贡献大小设置分区切机优先级定值，从而形成分区的风电场切除顺序，此种方式下分区优先级排序固定不变；如果切除某一分区的风电场对解决稳定问题没有贡献，则可以将分区的风电场不在切除范围之内；确定风电分区优先级后，转步骤（6）；；

步骤（5）：整定风电区起始排序定值、轮切时间定值及起始时间定值，则实现分区优先级自动按时间轮换。

此种模式下，如果切除某地区的风电场对稳定问题没有解决效果，则可以将该区的优先级整定为0，即不可切除；

风电区起始排序定值、轮切时间定值及起始时间定值功能描述如下：

风电区起始排序定值：用于定义分区优先级按时间轮换时的切风电起始优先级；

轮切时间定值：用于定义分区优先级按时间轮换时，多长时间分区优先级切换一次，单位为月。例如：整定为3，表示每3个月装置自动轮换一次风电分区的优先级排序；

起始时间定值：用于定义按时间轮切方式时的起始时间。例如：“起始时间”整定为1210，则表示2012年10月。

确定风电分区优先级后，转步骤（6）；

步骤（6）：在满足系统控制要求的基础上，通过设置每轮每区切风电场数目，实现每个分区内风电场顺序切除或风电场循环切除，确定各分区每轮需切风电场数目后，稳控控制主站根据总需切风电容量，按照分区优先级排序通过各风电场稳控切风电执行站切除风电场，若当切除该风电场不会导致总切除风电容量大于总需切风电容量的情况，则稳控控制主站向稳控切风电执行站发送全切本场所有可切风电命令，由稳控切风电执行站执行切除本风电场全部可切风电线的命令；若当切除某风电场将导致总切除风电容量大于总需切风电容量，出现过切时，则稳控控制主站发送剩余需切功率给该风电场稳控切风电执行站，由该执行站根据需切功率寻找既满足切除量要求又过切量最少的风电线组合，转步骤（7）；

步骤（7）：风电执行站按照需切风电容量切除风电线过程中，遵循“最小过切原则”，所述步骤7包括以下分步骤：：

步骤7-1：）对可切风电进行排序，排序原则为：

●风电线路停运，则此风电线路不可切；

●风电线路已经被切除，则此风电线路不可切；

●优先级设置为0，则此风电线路不可切；

●按照优先级从大到小，对可切风电线路进行排序（优先级为1排序最前）。

步骤7-2：确定需要切除的总量Pr，实际切除量Psum=0，i=1；

步骤7-3：从可切风电线路列表中选择第i条风电线的功率Pi，Psum=Psum+Pi；

步骤7-4：若Psum≥Pr，转步骤7-5；否则，i=i+1，转步骤7-3；

步骤7-5：计算出仍需切功率为△P＝Pr－（Psum－Pi）；

步骤7-6：△P与第i及以后的各风电线的功率进行比较，切除与△P最相近的风电线。

最终选择切除风电线1～（i-1），选择切除与△P最相近的剩余风电线。

本发明的有益效果如下：本发明根据电力系统故障，智能的选择切风电方式，实现了既能充分满足解决系统稳定问题的需求，又能充分体现切机效果的有效性、经济性、公平性，而且可以简化定值整定的需求。该发明能够很好的解决风电接入电网中遇到的实际问题及改善风电接入后电网的稳定性及电力系统运行的经济性。

附图说明

图1为本发明针对大规模风电送出基地的分区整定控制方法流程图；

图2为按分区优先级循环切除风电示意图；

图3为按分区优先级顺序切除风电示意图；图4为稳控风电执行站选切风电线原则示例图。

具体实施方式

下面根据说明书附图并结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细表述。

如附图1所示为本发明针对大规模风电送出基地的分区整定控制方法流程图，本发明包括以下步骤：

步骤（1）：

将集中并网公用同一外送通道的所有风电场作为一个整体区域，再根据风电场的上网点分布情况将整体区域分成多个分区，分区个数根据电网中风电场数目而定，同时为保证切风电效率，控制每个分区内风电场数目不超过8个。

在各风电场设置稳控切风电执行站，在各分区内分别设置一个稳控控制子站，在整个区域内设置一个稳控控制主站，主要实现：

a、稳控切风电执行站：将本站采集的风电信息，上送上一级子站；接收上一级子站下发的控制命令，并按要求选择被控对象；

b、稳控控制子站：汇总本分区内各风电执行站上送的风电信息，接收主站下发的控制命令，并向相关执行站转发；

c、稳控控制主站：汇总各子站上送的风电信息；识别全网的运行方式，综合判断多重事故和控制策略；向各子站发送控制命令。

本发明将所有风电场按照所属区域的不同进行分区，具体分区情况如表1所示。

表1风电场优先级分区表

A区	B区	C区	D区	E区
					A1	B1	C1	D1	E1
A2	B2	C2	D2	E2
					A3	B3	C3	D3	E3
A4	B4	C4	D4	E4
					A5	B5	C5	D5	E5
A6	B6	C6	D6	E6
					A7	B7	C7	D7	E7
A8	B8	C8	D8	E8

表1中，风电排序采用分区域的矩阵格式排序，共分为5个分区（A～E，可扩充）。每个分区都可接入8个风电场或风电线路（可扩充），

各分区内的风电场优先级排序可采用如下方法：

a、对分区内的各风电场并网技术水平（风功率预测准确率、风电机组低电压穿越能力、风电场有功自动控制能力）进行综合评价，进而通过优先级定值整定，将综合评价低的风电场优先级排序靠前，优先切除；

b、为了既减少对优先级定值的整定，又体现出有效性和公平性，提供分区内各风电场按照各风电场出力由大到小自动进行优先级排序的方案，避免对分区内的风电场进行人为的优先级排序。

步骤（2）：

稳控控制主站根据电网运行方式、断面潮流情况，综合判断各种故障，当某些故障导致电网稳定性遭到破坏，需通过切除部分风电恢复系统稳定时，计算需切风电容量；

步骤（3）：

稳控主站根据故障类型，确定和故障相关的各区风电场，采取更有针对性的切风电分区优先级排序方法。

a、对于某些系统故障（如多区公用一条上网联络线时，联络线发生过载），需切除固定区域的风电场才能解决相应的稳定问题，可选择按预设固定区优先级的方式设置风电分区优先级排序，转步骤（4）；

b、对于某些故障（如风电基地外送通道N-1过载），切除任何区域风电场都能解决问题，此时为避免每次都是先切除某些地区的风电场，可能不会切除到其它地区风电场情况，可选择按时间轮换分区优先级排序的方式实现风电分区优先级按时间轮换，转步骤（5）。

步骤（4）：

根据切除相应分区的风电场对解决稳定问题的贡献大小设置分区切机优先级定值，从而形成分区的风电场切除顺序；如果切除某一分区的风电场对解决稳定问题没有贡献，则可以将分区的风电场整定为不在切除范围之内；

确定风电分区优先级后，转步骤（6）；

步骤（5）：

为了减少对定值整定的麻烦，尽可能均衡地切除各个分区的风电场，体现出公平性，可选择按时间轮换分区优先级的方式实现风电分区优先级排序。在此种方式下，用户无需通过定值整定风电分区优先级，只需整定各风电分区起始排序定值、轮切时间定值及起始时间定值，各定值功能描述如下：

风电分区起始排序定值：用于定义按时间轮切方式时的风电分区起始优先级；

轮切时间定值：用于定义按时间轮切方式时，多长时间分区优先级切换一次，单位为月。例如：整定为3，表示每3个月装置自动轮换一次风电分区的优先级排序；

起始时间定值：用于定义按时间轮切方式时的起始时间。例如：“起始时间”整定为1210，则表示2012年10月。

如风电分区起始优先级排序定值整定为：A－>B－>C－>D－>E，轮切时间定值为3个月（一个季度），起始时间定值为12年01月，则自动按以下规则自动切换分区优先级：

12年01月～03月：A－>B－>C－>D－>E

12年04月～06月：B－>C－>D－>E－>A

12年07月～09月：C－>D－>E－>A－>B

12年10月～12月：D－>E－>A－>B－>C

13年01月～03月：E－>A－>B－>C－>D

13年04月～06月：A－>B－>C－>D－>E

依次类推…………

此种模式下，如果切除某地区的风电场对稳定问题没有解决效果，则可以在风电分区起始排序定值中将该区的优先级整定为0，即不可切除；

确定风电分区优先级后，转步骤（6）

步骤（6）：

在满足系统控制要求的基础上，为避免每次系统发生故障时，总是全部切除某些地区的风电场，却不会切除到其它地区风电场情况，可通过设置每区每轮切风电数目（切机优先级表中的“A-E区切风电数”定值），实现每个区内风电场循环切除。按片区循环切除风电场的逻辑如图2所示。在图2所示的切风电逻辑中，通过设置区优先级、区内各风电优先级，同时保证区内切风电数小于该区所有用到的风电数，便能实现各区风电循环选切，避免了先把某个区全部切光，再选择下一个区的情况。

若对于某些故障，需在局部范围内切机最为有效，对于这种情况下，可以将每区切风电场数目整成与该区所有用到的风电场数目一样，装置便能实现风电的按片区顺序切除。按片区顺序切除风电的逻辑如图3所示。

确定各分区每轮需切风电场数目后，控制主站根据总需切风电容量，按照分区优先级排序选切各风电执行站，若当切除该风电场不会导致总切除风电容量大于总需切风电容量的情况，则稳控主站向稳控执行站发送全切本场所有可切风电命令，由稳控执行站执行切除本场全部可切风电线的命令；若当切除某风电场将导致总切除风电容量大于总需切风电容量，出现过切时，则主站发送剩余需切功率给该风电执行站，由该执行站根据需切功率寻找既满足切除量要求又过切量最少的风电线组合，转步骤（7）；

步骤（7）：

稳控切风电执行站在系统发生故障按需切风电容量选择风电线切除时，既要避免欠切，又要避免出现较大的过切量问题。为此，稳控执行站采用“最小过切原则”，所述步骤7包括以下步骤：

步骤7-1：对可切风电进行排序，排序原则为：

●风电线路停运，则此风电线路不可切；

●风电线路已经被切除，则此风电线路不可切；

●优先级设置为0，则此风电线路不可切；

●按照优先级从大到小，对可切风电线路进行排序（优先级为1排序最前）。

步骤7-2：确定需要切除的总量Pr，实际切除量Psum=0，i=1；

步骤7-3：从可切风电线路列表中选择第i条风电线的功率Pi，Psum=Psum+Pi；

步骤7-4：若Psum≥Pr，转步骤7-5；否则，i=i+1，转步骤7-3；

步骤7-5：计算出仍需切功率为△P＝Pr－（Psum－Pi）；

步骤7-6：△P与第i及以后的各风电线的功率进行比较，切除与△P最相近的风电线。

最终方案选择切除风电线1～（i-1），选择切除与△P最相近的剩余风电线。

具体选切风电线流程如图4所示：

注：假设可切风电线功率为：风电线1（12兆瓦）、风电线2（15兆瓦）、风电线3（10兆瓦）、风电线4（8兆瓦）、风电线5（4兆瓦）、风电线6（2兆瓦）。总需切风电功率为40兆瓦。

装置根据需切量按优先级进行选切，直到选到切除风电线3时仍不过切，但当选切风电线4时，如果将该线切除，则会发生过切，因此在风电线4及剩下的风电线中选择最小过切的风电线，最后装置将选切风电线2、1、3、5。

Claims (7)

1.一种针对大规模风电送出基地的分区整定控制方法，其特征在于：所述方法通过将所有风电场按照所属区域的不同进行分区，在采用按区域分区的基础上，实时计算需切除的机组容量，实现风电机组的智能选切。 

2.根据权利要求1所述的针对大规模风电送出基地的分区整定控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 

步骤（1）：将集中并网公用同一外送通道的所有风电场作为一个整体区域，再根据风电场的上网点分布情况将整体区域分成多个分区，将各分区内的风电场进行切机优先级排序；在各风电场设置稳控切风电执行站，在各分区内分别设置稳控控制子站，在整个区域内设置稳控控制主站； 

步骤（2）：稳控控制主站根据电网运行方式、断面潮流情况，综合判断各种故障，计算需切风电容量； 

步骤（3）：稳控控制主站根据故障类型，确定需控制的各区风电场，采取针对性的切风电分区优先级排序方法： 

对于某些需切除某一固定分区内的风电场才能解决稳定问题的故障，选择按预设固定分区优先级的方式设置风电分区优先级排序，转步骤（4）； 

对于某些切除任何分区风电场都能解决稳定问题的故障，选择按时间轮换分区优先级排序的方式实现风电分区优先级按时间轮换，转步骤（5）； 

步骤（4）：根据切除相应分区的风电场对解决稳定问题的贡献大小设置分区切机优先级定值，分区优先级固定不变，从而形成分区的风电场切除顺序；如果切除某一分区的风电场对解决稳定问题没有贡献，则可以将该分区的风电场整定为不在切除范围之内；确定风电分区优先级后，转步骤（6）； 

步骤（5）：通过整定风电分区起始排序定值、轮切时间定值及起始时间定值，实现分区优先级自动按时间轮换排序，如果切除某地区的风电场对稳定问题没有解决效果，则可以将该区的优先级整定为0，即不可切除，确定风电分区优先级后，转步骤（6）； 

其中，所述风电分区起始排序定值用于定义按时间轮换时的切除风电起始优先级；轮切时间定值用于定义按时间轮换时，多长时间分区优先级切换一次，单位为月；起始时间定值用于定义按时间轮换时的起始时间； 

步骤（6）：在满足系统控制要求的基础上，通过设置每轮每区切风电场数目，实现 每个分区内风电场顺序切除或风电场循环切除，确定各分区每轮需切风电场数目后，稳控控制主站根据总需切风电容量，按照分区优先级排序通过各风电场稳控切风电执行站切除风电场，若当切除该风电场不会导致总切除风电容量大于总需切风电容量的情况，则稳控控制主站向稳控切风电执行站发送全切本场所有可切风电命令，由稳控切风电执行站执行切除本风电场全部可切风电线的命令；若当切除某风电场将导致总切除风电容量大于总需切风电容量，出现过切时，则稳控控制主站发送剩余需切功率给该风电场稳控切风电执行站，由该执行站根据需切功率寻找既满足切除量要求又过切量最少的风电线组合，转步骤（7）； 

步骤（7）：稳控切风电执行站采用“最小过切原则”切除风电场的风电线组合。 

3.根据权利要求2所述的针对大规模风电送出基地的分区整定控制方法，其特征在于： 

在步骤（1）中，分区个数根据电网中风电场数目而定，为保证切风电效率，控制每个分区内风电场数目不超过8个。 

4.根据权利要求2所述的针对大规模风电送出基地的分区整定控制方法，其特征在于： 

在步骤（1）中，各分区内的风电场故障切机时的优先级排序采用以下方法：根据整定的风电场的优先级切机定值排序，风电场切机优先级排序靠前的，优先切除。 

5.根据权利要求2所述的针对大规模风电送出基地的分区整定控制方法，其特征在于： 

在步骤（1）中，各分区内的风电场故障切机时的优先级排序采用以下方法：分区内 

各风电场按照各风电场出力由大到小自动进行优先级排序。 

6.根据权利要求2所述的针对大规模风电送出基地的分区整定控制方法，其特征在于： 

在步骤（4）中，根据切除相应分区的风电场对解决稳定问题的贡献大小设置分区切机优先级定值，分区优先级固定不变，从而形成分区的风电场切除顺序。 

7.根据权利要求2所述的针对大规模风电送出基地的分区整定控制方法，其特征在于： 

在步骤（5）中，通过整定风电区起始排序定值、轮切时间定值及起始时间定值，实现分区优先级自动按时间轮换。 

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