CN108599192A - 一种孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制方法及系统 - Google Patents
一种孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制方法及系统，包括：在受控断面的两个换流变的一次侧对受控断面的有功功率进行实时监测，获取实时有功功率值；将所述实时有功功率值发送至孤岛换流站功率越限快速控制中心，利用所述孤岛换流站功率越限快速控制中心判断所述实时有功功率值是否达到预设控制红线阈值；当所述实时有功功率值达到所述预设控制红线阈值时，新能源控制主站根据调控顺序发送功率调节指令至执行站进行分配，通过所述执行站实现有功功率的下降。本发明能够对孤岛换流站的有功功率起到限制作用，可应用于所有经柔直送出的系统，覆盖范围广，相对于风电场或者换流站本身改造，具有实现方便和投资小等优点。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统领域，并且更具体地，涉及一种孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制方法及系统。
背景技术
截止2016年年底，全球可再生电力和燃料新增投资2416亿美元，开再生能源装机容量达到2017GW，其中水力发电装机容量达到1096GW，风力发电装机容量达到487GW，光伏并网装机容量达到303GW。随着技术的成熟，政策的支持和成本的降低，新能源装机容量保持着快速的增长，但是新能源的消纳成为目前急需解决的问题。经柔性直流电网送出的大规模远距离输电是解决大型清洁能源消纳和防治大气污染的重要举措，但是大规模清洁能源发电的自身特点也给柔性直流电网的安全稳定运行带来了一系列的挑战，如清洁能源发电机组的有功功率控制与换流站功率控制的协调问题，给电网安全及新能源送出带来了较大制约。
以张北四端柔直电网为例，由于柔直电网的送端换流站的额定容量分别为1500MW、3000MW，而两个送端的新能源规划容量分别为2250MW、 4500MW，又由于MMC不具备长时间的过流能力，若不考虑功率越限快速控制，则稳控系统将主要以“切机”保证功率不越限。
因此，有必要提出一种孤岛换流站连接无源电网功率越限快速控制方法，已解决如何如何实现孤岛换流站的功率越限快速控制的问题。
发明内容
本发明提出一种孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制方法及系统，以解决如何实现孤岛换流站的功率越限快速控制的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制方法，其特征在于，所述方法包括：
在受控断面的两个换流变的一次侧对受控断面的有功功率进行实时监测，获取实时有功功率值；
将所述实时有功功率值发送至孤岛换流站功率越限快速控制中心，利用所述孤岛换流站功率越限快速控制中心判断所述实时有功功率值是否达到预设控制红线阈值；
当所述实时有功功率值达到所述预设控制红线阈值时，新能源控制主站根据调控顺序发送功率调节指令至执行站进行分配，通过所述执行站实现有功功率的下降，其中所述执行站包括：至少一个的风电场控制执行站、至少一个的光伏电站控制执行站、与每个风电场控制执行站对应的快速功率控制装置和与每个光伏电站控制执行站对应的快速功率控制装置。
优选地，其中利用如下公式确定预设控制红线阈值：
Predline＝PN-ΔP·tdelay，
其中，PN为孤岛换流站的额定功率，tdelay为控制延时，为新能源控制主站计算延时tdelay1、风电场控制执行站的通信延时tdelay2以及光伏电站控制执行站的通信延时tdelay3之和。
优选地，其中
所述执行站，用于接收新能源控制主站的功率调节指令并发送至站内协调控制器，将站内当前功率、最大功率上送至新能源控制主站；
所述快速功率控制装置，用于接收执行站的功率下降指令并分发至对应的控制器，接收虚拟频率进行一次调频控制。
优选地，其中所述新能源控制主站根据调控顺序发送功率调节指令至执行站进行分配，通过所述执行站实现有功功率的下降，包括：
新能源控制主站根据无源电网内的风电场和光伏电站的运行状态以及通信状态按预设调控顺序选取预设个数的执行站，并发送功率调节指令至执行站，通过所述执行站实现有功功率的下降，其中所述预设调控顺序为：
实发有功功率大于预设功率阈值，且大于当前自动发电控制AGC曲线功率的通信正常的光伏电站；
实发有功功率大于预设功率阈值的通信正常的光伏电站；
实发有功功率大于预设功率阈值，且大于当前AGC曲线功率的通信正常的风电场；
实发有功功率大于预设功率阈值的通信正常的风电场。
优选地，其中所述预设功率阈值为2MW。
根据本发明的另一个方面，提供了一种孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制系统，其特征在于，所述系统包括：
实时有功功率值获取单元，用于在受控断面的两个换流变的一次侧对受控断面的有功功率进行实时监测，获取实时有功功率值；
判断单元，用于将所述实时有功功率值发送至孤岛换流站功率越限快速控制中心，利用所述孤岛换流站功率越限快速控制中心判断所述实时有功功率值是否达到预设控制红线阈值；
控制单元，用于当所述实时有功功率值达到所述预设控制红线阈值时，新能源控制主站根据调控顺序发送功率调节指令至执行站进行分配，通过所述执行站控制有功功率的下降，其中所述执行站包括：至少一个的风电场控制执行站、至少一个的光伏电站控制执行站、与每个风电场控制执行站对应的快速功率控制装置和与每个光伏电站控制执行站对应的快速功率控制装置。
优选地，其中在所述判断单元，利用如下公式确定预设控制红线阈值：
Predline＝PN-ΔP·tdelay，
其中，PN为孤岛换流站的额定功率，tdelay为控制延时，为新能源控制主站计算延时tdelay1、风电场控制执行站的通信延时tdelay2以及光伏电站控制执行站的通信延时tdelay3之和。
优选地，其中
所述执行站，用于接收新能源控制主站的功率调节指令并发送至站内协调控制器，将站内当前功率、最大功率上送至新能源控制主站；
所述快速功率控制装置，用于接收执行站的功率下降指令并分发至对应的控制器，接收虚拟频率进行一次调频控制。
优选地，其中在所述控制单元，所述新能源控制主站根据调控顺序发送功率调节指令至执行站进行分配，通过所述执行站实现有功功率的下降，包括：
新能源控制主站根据无源电网内的风电场和光伏电站的运行状态以及通信状态按预设调控顺序选取预设个数的执行站，并发送功率调节指令至执行站，通过所述执行站实现有功功率的下降，其中所述预设调控顺序为：
实发有功功率大于预设功率阈值，且大于当前自动发电控制AGC曲线功率的通信正常的光伏电站；
实发有功功率大于预设功率阈值的通信正常的光伏电站；
实发有功功率大于预设功率阈值，且大于当前AGC曲线功率的通信正常的风电场；
实发有功功率大于预设功率阈值的通信正常的风电场。
优选地，其中所述预设功率阈值为2MW。
本发明提供了一种孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制方法及系统，通过监测孤岛换流站的2个换流变的一次侧为受控断面的有功功率，快速控制新能源发电机组的有功功率，从而增加系统稳定性，将本发明应用到经柔直送出的大型新能源孤岛送出中心，能够对孤岛换流站的有功功率起到限制作用，对MMC控制模块起到保护作用，快速抑制功率的越限，可应用于所有经柔直送出的系统，覆盖范围广，相对于风电场或者换流站本身改造，具有实现方便、投资小和效果更加显著的等优点。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制方法100的流程图；
图2为根据本发明实施方式的受控断面的示意图；
图3为根据本发明实施方式的孤岛换流站功率越限快速控制红线的设计示意图；
图4为根据本发明实施方式的孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制方法的原理图；以及
图5为根据本发明实施方式的孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制系统500的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明实施方式的孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制方法100的流程图。如图1所示，本发明的实施方式提供的孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制方法及系统，针对因经柔性直流送出的孤岛新能源实时有功功率超过孤岛换流站的额定功率，设计孤岛换流站连接无源电网功率越限快速控制方法，同时解决经柔直电网送出的新能源孤岛系统与柔直电网换流站的功率协调问题，通过监测孤岛换流站的2 个换流变的一次侧为受控断面的有功功率，快速控制新能源发电机组的有功功率，从而增加系统稳定性，将本发明应用到经柔直送出的大型新能源孤岛送出中心，能够对孤岛换流站的有功功率起到限制作用，对MMC控制模块起到保护作用，快速抑制功率的越限，可应用于所有经柔直送出的系统，覆盖范围广，相对于风电场或者换流站本身改造，具有实现方便、投资小和效果更加显著的等优点。本发明的实施方式提供的孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制方法100从步骤101处开始，在步骤101在受控断面的两个换流变的一次侧对受控断面的有功功率进行实时监测，获取实时有功功率值。
图2为根据本发明实施方式的受控断面的示意图。如图2所示，在受控断面，通常是在两个换流变(换流变1和换流变2)的一次侧，监测受控断面的实时有功功率。
优选地，在步骤102将所述实时有功功率值发送至孤岛换流站功率越限快速控制中心，利用所述孤岛换流站功率越限快速控制中心判断所述实时有功功率值是否达到预设控制红线阈值。
优选地，其中利用如下公式确定预设控制红线阈值：
Predline＝PN-ΔP·tdelay，
其中，PN为孤岛换流站的额定功率，tdelay为控制延时，为新能源控制主站计算延时tdelay1、风电场控制执行站的通信延时tdelay2以及光伏电站控制执行站的通信延时tdelay3之和。
图3为根据本发明实施方式的孤岛换流站功率越限快速控制红线的设计示意图。如图3所示，假设孤岛换流站的额定容量为1500MW，假设新能源发电最大波动速度为30％装机/min，控制延时为800ms，可以计算出功率越限快速控制红线设置为1494MW时，即可以保证孤岛换流站的总功率刚好不越限，留出一定裕度可取预设控制红线阈值为1490MW。
优选地，在步骤103当所述实时有功功率值达到所述预设控制红线阈值时，新能源控制主站根据调控顺序发送功率调节指令至执行站进行分配，通过所述执行站实现有功功率的下降，其中所述执行站包括：至少一个的风电场控制执行站、至少一个的光伏电站控制执行站、与每个风电场控制执行站对应的快速功率控制装置和与每个光伏电站控制执行站对应的快速功率控制装置。
优选地，其中所述执行站，用于接收新能源控制主站的功率调节指令并发送至站内协调控制器，将站内当前功率、最大功率上送至新能源控制主站；
所述快速功率控制装置，用于接收执行站的功率下降指令并分发至对应的控制器，接收虚拟频率进行一次调频控制。
优选地，其中所述新能源控制主站根据调控顺序发送功率调节指令至执行站进行分配，通过所述执行站实现有功功率的下降，包括：
新能源控制主站根据无源电网内的风电场和光伏电站的运行状态以及通信状态按预设调控顺序选取预设个数的执行站，并发送功率调节指令至执行站，通过所述执行站实现有功功率的下降，其中所述预设调控顺序为：
实发有功功率大于预设功率阈值，且大于当前自动发电控制AGC曲线功率的通信正常的光伏电站；
实发有功功率大于预设功率阈值的通信正常的光伏电站；
实发有功功率大于预设功率阈值，且大于当前AGC曲线功率的通信正常的风电场；
实发有功功率大于预设功率阈值的通信正常的风电场。
优选地，其中所述预设功率阈值为2MW。
图4为根据本发明实施方式的孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制方法的原理图。如图4所示，针对因经柔性直流送出的孤岛新能源实时有功功率超过孤岛换流站的额定功率，设计孤岛换流站连接无源电网功率越限快速控制方法，同时解决经柔直电网送出的新能源孤岛系统与柔直电网换流站的功率协调问题，利用孤岛换流站连接无源电网进行功率越限快速控制，通过监测受控断面的有功功率值，当受控断面的有功功率值达到预设控制红线阈值时，孤岛换流站连接无源电网功率越限快速控制给执行站下发功率下降指令。其中，新能源控制主站包括2部分功能：一是接收受控断面的有功功率值，二是向执行站发送功率调节指令。新能源场站部署的执行站包括：多个风电场控制执行站、多个光伏电站控制执行站、多个风电场快速功率控制装置和多个光伏站快速功率控制装置。风电场快速功率控制装置通过风场内光纤网与多个对应的逆变器相连接，光伏站快速功率控制装置通过光伏站内光纤网与多个对应的逆变器相连接。其中，执行站用于接收新能源控制主站的功率调节指令并转发至站内协调控制器并将站内当前功率、最大功率上送至主站。站内快速功率控制装置接收执行站调节功率并分发至主控/逆变器，接收虚拟频率进行一次调频控制。功率越限快速控制中心下发功率调节指令到执行站进行分配的原则是：1、实发有功功率大于2MW，且大于该厂当前AGC曲线功率的通信正常的光伏电站；2、实发有功功率大于2MW的通信正常的光伏电站；3、实发有功功率大于2MW，且大于该厂当前AGC曲线功率的通信正常的风电场；4、实发有功功率大于2MW的通信正常的风电场。
图5为根据本发明实施方式的孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制系统500的结构示意图。如图5所示，本发明的实施方式提供的孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制系统500包括：实时有功功率值获取单元501、判断单元502和控制单元503。优选地，在所述实时有功功率值获取单元501，在受控断面的两个换流变的一次侧对受控断面的有功功率进行实时监测，获取实时有功功率值。
优选地，在所述判断单元502，将所述实时有功功率值发送至孤岛换流站功率越限快速控制中心，利用所述孤岛换流站功率越限快速控制中心判断所述实时有功功率值是否达到预设控制红线阈值。
优选地，其中在所述判断单元，利用如下公式确定预设控制红线阈值：
Predline＝PN-ΔP·tdelay，
其中，PN为孤岛换流站的额定功率，tdelay为控制延时，为新能源控制主站计算延时tdelay1、风电场控制执行站的通信延时tdelay2以及光伏电站控制执行站的通信延时tdelay3之和。
优选地，在所述控制单元503，当所述实时有功功率值达到所述预设控制红线阈值时，新能源控制主站根据调控顺序发送功率调节指令至执行站进行分配，通过所述执行站控制有功功率的下降，其中所述执行站包括：至少一个的风电场控制执行站、至少一个的光伏电站控制执行站、与每个风电场控制执行站对应的快速功率控制装置和与每个光伏电站控制执行站对应的快速功率控制装置。
优选地，其中所述执行站，用于接收新能源控制主站的功率调节指令并发送至站内协调控制器，将站内当前功率、最大功率上送至新能源控制主站；所述快速功率控制装置，用于接收执行站的功率下降指令并分发至对应的控制器，接收虚拟频率进行一次调频控制。
优选地，其中在所述控制单元，所述新能源控制主站根据调控顺序发送功率调节指令至执行站进行分配，通过所述执行站实现有功功率的下降，包括：新能源控制主站根据无源电网内的风电场和光伏电站的运行状态以及通信状态按预设调控顺序选取预设个数的执行站，并发送功率调节指令至执行站，通过所述执行站实现有功功率的下降，其中所述预设调控顺序为：实发有功功率大于预设功率阈值，且大于当前自动发电控制AGC曲线功率的通信正常的光伏电站；实发有功功率大于预设功率阈值的通信正常的光伏电站；实发有功功率大于预设功率阈值，且大于当前AGC曲线功率的通信正常的风电场；实发有功功率大于预设功率阈值的通信正常的风电场。优选地，其中所述预设功率阈值为2MW。
本发明的实施例的孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制系统 500与本发明的另一个实施例的孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制方法100相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (10)
1.一种孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制方法，其特征在于，所述方法包括：
在受控断面的两个换流变的一次侧对受控断面的有功功率进行实时监测，获取实时有功功率值；
将所述实时有功功率值发送至孤岛换流站功率越限快速控制中心，利用所述孤岛换流站功率越限快速控制中心判断所述实时有功功率值是否达到预设控制红线阈值；
当所述实时有功功率值达到所述预设控制红线阈值时，新能源控制主站根据调控顺序发送功率调节指令至执行站进行分配，通过所述执行站实现有功功率的下降，其中所述执行站包括：至少一个的风电场控制执行站、至少一个的光伏电站控制执行站、与每个风电场控制执行站对应的快速功率控制装置和与每个光伏电站控制执行站对应的快速功率控制装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用如下公式确定预设控制红线阈值：
Predline＝PN-ΔP·tdelay，
其中，PN为孤岛换流站的额定功率，tdelay为控制延时，为新能源控制主站计算延时tdelay1、风电场控制执行站的通信延时tdelay2以及光伏电站控制执行站的通信延时tdelay3之和。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述执行站，用于接收新能源控制主站的功率调节指令并发送至站内协调控制器，将站内当前功率、最大功率上送至新能源控制主站；
所述快速功率控制装置，用于接收执行站的功率下降指令并分发至对应的控制器，接收虚拟频率进行一次调频控制。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述新能源控制主站根据调控顺序发送功率调节指令至执行站进行分配，通过所述执行站实现有功功率的下降，包括：
新能源控制主站根据无源电网内的风电场和光伏电站的运行状态以及通信状态按预设调控顺序选取预设个数的执行站，并发送功率调节指令至执行站，通过所述执行站实现有功功率的下降，其中所述预设调控顺序为：
实发有功功率大于预设功率阈值，且大于当前自动发电控制AGC曲线功率的通信正常的光伏电站；
实发有功功率大于预设功率阈值的通信正常的光伏电站；
实发有功功率大于预设功率阈值，且大于当前AGC曲线功率的通信正常的风电场；
实发有功功率大于预设功率阈值的通信正常的风电场。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设功率阈值为2MW。
6.一种孤岛换流站连接无源电网的功率越限快速控制系统，其特征在于，所述系统包括：
实时有功功率值获取单元，用于在受控断面的两个换流变的一次侧对受控断面的有功功率进行实时监测，获取实时有功功率值；
判断单元，用于将所述实时有功功率值发送至孤岛换流站功率越限快速控制中心，利用所述孤岛换流站功率越限快速控制中心判断所述实时有功功率值是否达到预设控制红线阈值；
控制单元，用于当所述实时有功功率值达到所述预设控制红线阈值时，新能源控制主站根据调控顺序发送功率调节指令至执行站进行分配，通过所述执行站控制有功功率的下降，其中所述执行站包括：至少一个的风电场控制执行站、至少一个的光伏电站控制执行站、与每个风电场控制执行站对应的快速功率控制装置和与每个光伏电站控制执行站对应的快速功率控制装置。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在所述判断单元，利用如下公式确定预设控制红线阈值：
Predline＝PN-ΔP·tdelay，
其中，PN为孤岛换流站的额定功率，tdelay为控制延时，为新能源控制主站计算延时tdelay1、风电场控制执行站的通信延时tdelay2以及光伏电站控制执行站的通信延时tdelay3之和。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述执行站，用于接收新能源控制主站的功率调节指令并发送至站内协调控制器，将站内当前功率、最大功率上送至新能源控制主站；
所述快速功率控制装置，用于接收执行站的功率下降指令并分发至对应的控制器，接收虚拟频率进行一次调频控制。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在所述控制单元，所述新能源控制主站根据调控顺序发送功率调节指令至执行站进行分配，通过所述执行站实现有功功率的下降，包括：
新能源控制主站根据无源电网内的风电场和光伏电站的运行状态以及通信状态按预设调控顺序选取预设个数的执行站，并发送功率调节指令至执行站，通过所述执行站实现有功功率的下降，其中所述预设调控顺序为：
实发有功功率大于预设功率阈值，且大于当前自动发电控制AGC曲线功率的通信正常的光伏电站；
实发有功功率大于预设功率阈值的通信正常的光伏电站；
实发有功功率大于预设功率阈值，且大于当前AGC曲线功率的通信正常的风电场；
实发有功功率大于预设功率阈值的通信正常的风电场。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述预设功率阈值为2MW。
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