CN110365030A - 一种新能源快速频率响应控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源快速频率响应控制装置,该装置包括通讯模块、控制器、并网点母线测量模块、测频模块以及人机交互模块。该装置通过并网点母线测量模块和测频模块采集并网点母线二次侧的电压、电流和电网频率,当电网频率发生扰动时,通过计算出实时有功功率,在一定时间内计算出有功调节目标值,并通过以太网将有功调节目标值以遥调指令的形式下发至各发电单元,完成全站有功调节。另外该装置连接到AGC系统,在AGC系统的配合作用下,参与电网的快速调频,当场站中的电网频率超过预设的频率响应阈值时,实现对电网的快速调频操作,保障电力系统安全可靠的运行。
Description
技术领域
本发明涉及新能源发电自动控制领域,更具体地说,涉及一种在大型新能源场站应用的快速调频控制装置。
背景技术
近几年,随着我国新能源发电技术的推广,以及国家政策的扶持。光伏、风电等新能源发电容量保持高速增长,并且在电网中占到的比例也愈来愈大。电网发生系统调节的矛盾也是不断增加的,也急需新能源参与到电网调频当中,保障电力系统安全稳定的运行。由于现有新能源场站的有功功率调节系统AGC响应时间慢,往往都是几十秒,乃至分钟级别,无法满足电网快速频率调节的要求。
为了满足电网快速频率调节的要求,新能源场站需要具备参与电网快速调频的能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术在新能源场站不具备参与电网快速调频的能力,不能保障电力系统安全稳定的运行缺陷,提供一种在大型新能源场站应用的快速调频控制装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种新能源快速频率响应控制装置,所述频率响应控制装置连接到场站的AGC系统-自动发电控制系统,在AGC系统的配合作用下,当场站中的电网频率超过预设的频率响应阈值时,实现对电网的快速调频操作;
该装置包括通讯模块、控制器、并网点母线测量模块以及测频模块;其中:
所述并网点母线测量模块和所述测量模块均连接到控制器;其中:
所述并网点母线测量模块,用于采集新能源厂并网点母线两侧的电压和电流值;
所述测频模块,用于采集新能源厂并网点母线两侧的电网频率;
所述并网点母线测量模块和所述测量模块采集到的数据将进一步传输到控制器,由所述控制器一方面基于采集到的并网点电压和电流数据,计算新能源场站的实时有功功率;另一方面基于采集到的电网频率,在电网频率超过预设的频率响应阈值时,基于当前得到的实时有功功率值,计算出有功功率的目标调节值;
所述控制器连接到通讯模块,所述通讯模块通过以太网连接到场站中的各发电单元,所述控制器计算出的有功功率目标调节值,将以遥调指令的形式通过通讯模块下发到各个发电单元,各发电单元基于接收到的指令,进行有功功率的调节响应。
进一步的,该装置还包括人机交互模块,所述人机交互模块通过以太网连接到通讯模块,用于接收通讯模块传输的有功功率调节数据,进一步作出预警和/或实时显示。
进一步的,当电网频率发生扰动即超过预设的频率响应阈值时,控制器将从AGC系统中获取该系统在当前情况下输出的调度值,在计算有功功率目标调节值时,通过叠加AGC系统输出的调度值,对有功功率目标调节值进行同步更新。
进一步的,在电网频率发生扰动时,该装置的动作优先级优选于AGC系统,并且在对有功功率目标调节值进行更新之后,将进一步闭锁AGC系统输出的反向调节指令。
进一步的,当电网频率发生扰动且超过预设的频率响应阈值时,控制器叠加AGC系统输出的调度值,对有功功率目标调节值进行同步更新,且通过以太网将更新后的有功功率目标调节值以遥调指令的形式下发至各发电单元之后,所述控制器将利用通讯模块向AGC系统发送一个闭锁遥信信号,实现AGC系统的闭锁调节,以此达到所述频率响应控制装置的动作优先级优选于AGC系统的操作。
进一步的,在电网频率发生扰动时,若控制器获得的AGC系统输出的调度值与其本身处理得到的有功功率目标调节值相反,控制器将不再叠加调度值,来进一步对有功功率目标调节值进行更新,以达到闭锁AGC系统的反向调节指令的操作。
进一步的,该装置将避免由电网单一短路故障所引起的瞬时频率突变,以此提高该装置的控制精度。
进一步的,当电网频率发生扰动且超过预设的频率响应阈值时,该装置将延时x毫秒,以此达到避免由电网单一短路故障所引起的瞬时频率突变,进一步提高该装置的控制精度的操作;其中,x的范围调控区间控制在[300,500]。
在本发明所述的一种新能源快速频率响应控制装置中,在AGC系统的配合作用下,当场站中的电网频率超过预设的频率响应阈值时,其中,通过叠加AGC系统输出的调度值对有功功率目标调节值做进一步更新,且通过闭锁AGC系统输出的反向调节指令,实现对电网的快速调频操作,保障电力系统安全可靠的运行。
实施本发明的一种新能源快速频率响应控制装置,具有以下有益效果是新能源场站能参与电网快速调频,保障电力系统安全稳定的运行。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是装置应用方案示意图;
图2是光伏电站频率控制技术指标;
图3是光伏电站控制响应技术指标;
图4是装置正面布置图;
图5是装置背面布置图;
图6是装置的系统结构图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示,本实施例中,所述新能源场站的应用场景为光伏电站。
该装置通过以太网连接到场站的AGC系统(自动发电控制系统),在通过以太网与场站AGC系统通讯的情况下,获取AGC的调度指令。其中,在AGC系统的配合作用下,当场站中的电网频率超过预设的频率响应阈值时,实现对电网的快速调频操作;
该装置包括通讯模块(该通讯模块可为有线通讯或无线通讯模块)、控制器、并网点母线测量模块以及测频模块;其中,该装置的系统结果图,请参考图6:
所述并网点母线测量模块和所述测量模块均连接到控制器;其中:
所述并网点母线测量模块,用于采集新能源厂并网点母线两侧的电压和电流值;
所述测频模块,用于采集新能源厂并网点母线两侧的电网频率;
所述并网点母线测量模块和所述测量模块采集到的数据将进一步传输到控制器,由所述控制器一方面基于采集到的并网点电压和电流数据,计算新能源场站的实时有功功率;另一方面基于采集到的电网频率,在电网频率超过预设的频率响应阈值时,基于当前得到的实时有功功率值,计算出有功功率的目标调节值;
该装置还包括人机交互模块,所述人机交互模块通过以太网连接到通讯模块,用于接收通讯模块传输的有功功率调节数据,进一步作出预警和/或实时显示,该预警方式不限于声控或灯控报警,实时显示的方式不限于通过显示屏幕进行实时显示。
所述控制器连接到通讯模块,所述通讯模块通过以太网连接到场站中的各发电单元,当装置内的控制器检测到电网频率发生扰动且超过快速频率响应死区时,控制器根据图2的频率控制技术指标进行计算,计算公式为:
公式中fd为快速频率响应死区设置值,本实施例中,其设置为50±0.06,Hz;fn为系统的额定频率,本实施例中,额定频率固定在50Hz;Pn为新能源场站的额定功率,单位为MW;δ%为新能源场站快速频率响应调差率,本实施例中其固定为3%;P0为新能源场站的有功功率初值,单位为MW;
本实施例中,将控制器设定在100毫秒内计算出有功功率调节变化值,同时将从AGC系统获取的调度指令值,进行代数叠加之后,进一步得到有功功率的调节目标值;当前所述通讯模块将进一步将调节目标值以遥调指令的形式通过以太网,快速下发至各箱变通讯单元,与各箱变通讯单元连接的逆变器,根据接收到的调节目标值,实现对自身有功功率的调节,同时各箱变通讯单元将逆变器实时输出功率返回值发送给控制器,以此完成全站的有功调节。
如果控制器检测到电网频率扰动超过50Hz±0.1Hz时,且AGC系统调节目标值与快速频率响应控制装置调节目标值相反,通信模块将通过以太网发送给AGC系统一个闭锁遥信信号,来闭锁AGC系统的调节,当前控制器计算的调节目标值将不再叠加从AGC系统获取的调度值。
如图3所示,快速频率响应控制装置的控制响应技术指标thx的响应滞后时间小于2秒,t0.9的响应时间小于5秒,ts的调节时间小于15秒,调频控制偏差控制在±1%以内,测频精度指标为0.001Hz,频率采样周期为100ms,有功控制周期小于1秒;
当电网频率发生扰动且超过快速频率响应死区时,本控制装置将延时300毫秒动作,依次帮助控制器躲过单一短路故障带来的频率变化。
如图4所示,其为装置正面布置图,该装置正面布有HL1交流指示灯1来显示装置交流电源的输入,HL2直流电源指示灯2来显示装置直流电源的输入,HL3故障告警指示灯显示装置3来显示异常告警状态。
该图中,所述通讯模块采用通讯管理机4,通过所述通讯管理机4与控制器通讯,进一步获取控制器计算的有功调节目标值,然后通过以太网快速下发至各箱变通讯单元,同时所述通讯管理机4将接收到各箱变通讯单元的逆变器实时输出功率返回值发送给控制器。
本实施例中还设有人机交互模块,本实施例中采用人机交互显示器(带键盘和鼠标)5显示全站有功功率、频率、有功调节目标值等数值以及相应曲线。该装置中,还设有快速频率响应控制装置投入/退出把手SA1-6,来选择投入或者退出快速频率响应控制装置的操作,进一步方便操作人员对快速频率响应控制装置进行数据观察和操作。
如图5所示,其为装置背面布置图,该装置的背面有两套控制器,和两套高精度频率测量模块,其中,一套控制器8与高精度测量模块9接入新能源场站,通过所述高精度测量模块9来采集新能源场站并网点的电压、电流和频率。紧接着,控制器8将根据高精度测量模块9采集到的值,来计算全站的有功功率和全站有功功率调节目标量。
该图中,另一套控制器10与高精度测量模块11作备用和接入检测设备对快速频率响应控制装置进行功能检测。
在本发明所述的一种新能源快速频率响应控制装置中,在AGC系统的配合作用下,当场站中的电网频率超过预设的频率响应阈值时,其中,通过叠加AGC系统输出的调度值对有功功率目标调节值做进一步更新,且通过闭锁AGC系统输出的反向调节指令,实现对电网的快速调频操作,保障电力系统安全可靠的运行。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。
Claims (8)
1.一种新能源快速频率响应控制装置,其特征在于,所述频率响应控制装置连接到场站的AGC系统-自动发电控制系统,在AGC系统的配合作用下,当场站中的电网频率超过预设的频率响应阈值时,实现对电网的快速调频操作;
该装置包括通讯模块、控制器、并网点母线测量模块以及测频模块;其中:
所述并网点母线测量模块和所述测量模块均连接到控制器;其中:
所述并网点母线测量模块,用于采集新能源厂并网点母线两侧的电压和电流值;
所述测频模块,用于采集新能源厂并网点母线两侧的电网频率;
所述并网点母线测量模块和所述测量模块采集到的数据将进一步传输到控制器,由所述控制器一方面基于采集到的并网点电压和电流数据,计算新能源场站的实时有功功率;另一方面基于采集到的电网频率,在电网频率超过预设的频率响应阈值时,基于当前得到的实时有功功率值,计算出有功功率的目标调节值;
所述控制器连接到通讯模块,所述通讯模块通过以太网连接到场站中的各发电单元,所述控制器计算出的有功功率目标调节值,将以遥调指令的形式通过通讯模块下发到各个发电单元,各发电单元基于接收到的指令,进行有功功率的调节响应。
2.根据权利要求1所述的频率响应控制装置,其特征在于,该装置还包括人机交互模块,所述人机交互模块通过以太网连接到通讯模块,用于接收通讯模块传输的有功功率调节数据,进一步作出预警和/或实时显示。
3.根据权利要求1所述的频率响应控制装置,其特征在于,当电网频率发生扰动即超过预设的频率响应阈值时,控制器将从AGC系统中获取该系统在当前情况下输出的调度值,在计算有功功率目标调节值时,通过叠加AGC系统输出的调度值,对有功功率目标调节值进行同步更新。
4.根据权利要求3所述的频率响应控制装置,其特征在于,在电网频率发生扰动时,该装置的动作优先级优选于AGC系统,并且在对有功功率目标调节值进行更新之后,将进一步闭锁AGC系统输出的反向调节指令。
5.根据权利要求4所述的频率响应控制装置,其特征在于,当电网频率发生扰动且超过预设的频率响应阈值时,控制器叠加AGC系统输出的调度值,对有功功率目标调节值进行同步更新,且通过以太网将更新后的有功功率目标调节值以遥调指令的形式下发至各发电单元之后,所述控制器将利用通讯模块向AGC系统发送一个闭锁遥信信号,实现AGC系统的闭锁调节,以此达到所述频率响应控制装置的动作优先级优选于AGC系统的操作。
6.根据权利要求5所述的频率响应控制装置,其特征在于,在电网频率发生扰动时,若控制器获得的AGC系统输出的调度值与其本身处理得到的有功功率目标调节值相反,控制器将不再叠加调度值,来进一步对有功功率目标调节值进行更新,以达到闭锁AGC系统的反向调节指令的操作。
7.根据权利要求1所述的频率响应控制装置,其特征在于,该装置将避免由电网单一短路故障所引起的瞬时频率突变,以此提高该装置的控制精度。
8.根据权利要求7所述的频率响应控制装置,其特征在于,当电网频率发生扰动且超过预设的频率响应阈值时,该装置将延时x毫秒,以此达到避免由电网单一短路故障所引起的瞬时频率突变,进一步提高该装置的控制精度的操作;其中,x的范围调控区间控制在[300,500]。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20191022 |
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