CN104767205B - 基于风电场接入的电力系统自动发电控制系统的建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种考虑风电场接入的电力系统自动发电控制系统的建立方法，包括：输入传统机组模型参数，建立传统机组一次调频模型；输入风电机组模型参数，建立协调控制下的风电场模型；并联一风电场调频环路，重建自动发电控制系统的控制结构，得到加入风电场的自动发电控制系统；以及基于联络线的偏差控制指标，输入电力系统间的交换功率、负载扰动量、发电机电磁功率变化量及系统频率偏移量，得到电力系统自动发电控制系统的频率调节结果。

Description

基于风电场接入的电力系统自动发电控制系统的建立方法

技术领域

本发明属于电力系统运行与新能源技术领域，尤其涉及一种含大规模风电场接入的电力系统自动发电控制（Automatic Generation Control， AGC）领域。

背景技术

随着风电装机容量的不断增加，风电并网出力占总出力的比例不断增加。由于风力发电和传统发电的不同，高风电渗透率互联电力系统与传统发电为主的电力系统的频率特性存在很大不同，这给包括频率稳定性在内的电力系统安全稳定运行带来了一系列的挑战。因此系统频率控制方面，需要考虑风电场接入影响。

传统的电力系统自动发电控制方法考虑常规电源，因此传统AGC系统的频率控制主要通过传统机组的发电机、调速器和负荷的频率响应实现。

然而，现有技术中没有考虑风电机组和风电场对系统频率调节的作用，在高风电渗透率的互联电网中其控制新系统频率的能力欠佳。

发明内容

综上所述，确有必要提供一种考虑风电场接入的电力系统自动发电控制系统的建立方法。

一种考虑风电场接入的电力系统自动发电控制系统的建立方法，包括：步骤S10，输入传统机组模型参数，建立传统机组一次调频模型；步骤S20，输入风电机组模型参数，建立协调控制下的风电场模型；步骤S30，并联一风电场调频环路，重建自动发电控制系统的控制结构，得到加入风电场的自动发电控制系统；以及步骤S40，基于联络线的偏差控制指标，输入电力系统间的交换功率、负载扰动量、发电机电磁功率变化量及系统频率偏移量，得到电力系统自动发电控制系统的频率调节结果。

相对于现有技术，本发明通过对传统AGC系统的改造，利用具有协调控制策略的风电场模型，在调节容量充足的前提下，能够提高风电场的动态性能，明显改善AGC系统的调频特性。

附图说明

图1为本发明提供的考虑风电场接入的电力系统自动发电控制系统的建立方法的流程图。

图2为本发明提供考虑风电场接入的电力系统自动发电控制系统的结构示意图。

图3为本发明提供的仿真时刻传统独立电力系统AGC和考虑风电场接入的独立电力系统AGC的频率响应特性曲线示意图。

图4为本发明提供的仿真时刻传统互联系统AGC系统和考虑风电场接入的互联系统AGC系统的频率响应特性曲线示意图。

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进一步详细表述。

请参阅图1，图1为本发明提供的基于风电场接入的电力系统自动发电控制系统的建立方法的流程图，主要包括如下步骤：

步骤S10，输入传统机组模型参数，建立传统机组一次调频模型；

步骤S20，输入风电机组模型参数，建立协调控制下的风电场模型；

步骤S30，重建AGC系统的控制结构，在传统AGC系统基础上并联一风电场调频环路，得到加入风电场的AGC系统；以及

步骤S40，基于联络线的偏差控制指标（ACE），输入电力系统间的交换功率、负载扰动量、发电机电磁功率变化量及系统频率偏移量，得到电力系统自动发电控制系统的频率调节结果。

在步骤S10中，所述传统机组模型参数可包括频率调节器的时间常数、涡轮机的时间常数，所述传统机组的转移函数如式（1）。

（1）

其中为传统机组的转移函数，是频率调节器的时间常数，是涡轮机的时间常数。可以理解，所述传统机组模型还可包括其他参数，可以根据需要选择。

在步骤S20中，所述风电机组模型参数可包括风电场各单元的稳定时间及系统有功功率变化量，所述风电场中风电场机组转移函数如式（2）所示。

（2）

其中是风电场的转移函数，是风电场的时间常数，可以通过式（3）和式（4）求取：

（3）

（4）

其中，是系统总的功率变化量，是每个风电机组的稳定时间，是风电场的稳定时间。在建立电力系统AGC系统时，考虑风电场的频率调节作用，从而建立综合考虑传统发电机组和风电场的电力系统AGC系统。可以理解，所述风电机组模型还可包括其他参数，可以根据需要进行选择。

在步骤S30中，针对电力系统的模型结构和参数参阅图2，实线部分表示传统电力系统AGC系统的结构，点划线部分表示考虑风机的电力系统AGC系统结构，虚线部分表示考虑风电场接入的电力系统AGC系统结构。

实施例一

本发明所述的考虑风电场接入的电力系统AGC系统进行系统频率调节模拟计算，分别计算独立电力系统和互联电力系统接入某风电场以后的频率调节情况，并与传统电力系统AGC控制系统的频率调节作用对比。其中传统独立电力系统和传统互联电力系统的AGC参数如表1所示。

表1 独立电力系统和互联电力系统AGC参数

考虑风电场接入的独立电力系统AGC与传统独立电力系统AGC频率调节对比如图3所示，其中A1、A2和A3分别代表传统AGC以及风电场自身的频率响应和考虑风电场接入的独立电力系统的频率响应，考虑风电接入的AGC系统具有更好的频率响应特性。

考虑风电场接入的互联电力系统AGC与传统互联电力系统AGC频率调节对比如图4所示，仿真采用两区域AGC系统模型，A1、B1代表传统AGC的频率响应，A2、B2代表考虑风电场接入的互联系统AGC的频率响应。考虑风电接入的AGC系统具有更好的频率响应特性。

本发明提供的电力系统自动发电控制系统的建立方法，利用具有协调控制策略的风电场模型，在调节容量充足的前提下，能够提高风电场的动态性能，明显改善了电力系统AGC系统的调频特性。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化，当然这些依据本发明精神所作的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (3)

1.一种基于风电场接入的电力系统自动发电控制系统的建立方法，包括以下步骤：

步骤S10，输入传统机组模型参数，建立传统机组一次调频模型；

步骤S20，输入风电机组模型参数，建立协调控制下的风电场模型，所述风电机组模型参数包括风电场各单元的稳定时间及系统有功功率变化量，所述风电场中风电场机组转移函数为：

$G_{farm}\left(s\right)=\frac{1}{Ts+1};$

其中G_farm(s)是风电场的转移函数，T是风电场的时间常数，所述风电场的时间常数通过以下方式计算：

t_farm＝3T，

$t_{farm}=\frac{{\mathrm{\ΔP}}_{sum}}{\frac{1}{t_{p1}}+\frac{1}{t_{p2}}+L\frac{1}{t_{pn}}};$

其中，ΔP_sum是系统总的功率变化量，t_pn是每个风电机组的稳定时间，t_farm是风电场的稳定时间；

步骤S30，并联一风电场调频环路，重建自动发电控制系统的控制结构，得到加入风电场的自动发电控制系统；以及

步骤S40，基于联络线的偏差控制指标，输入电力系统间的交换功率、负载扰动量、发电机电磁功率变化量及系统频率偏移量，得到电力系统自动发电控制系统的频率调节结果。

2.如权利要求1所述的基于风电场接入的电力系统自动发电控制系统的建立方法，其特征在于，基于风电场的频率调节作用，建立包括传统机组和风电场的电力系统自动发电控制系统。

3.如权利要求1所述的基于风电场接入的电力系统自动发电控制系统的建立方法，其特征在于，所述传统机组模型参数包括频率调节器的时间常数、涡轮机的时间常数，所述传统机组的转移函数为：

$G_{CQU}\left(s\right)=\frac{1}{(T_{G}s+1)(T_{T}s+1)};$

其中G_CQU(s)为传统机组的转移函数，T_G是频率调节器的时间常数，T_T是涡轮机的时间常数。