CN111244973A - 一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制方法及系统 - Google Patents
一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制方法及系统，其中方法包括：计算新能源场站所在电网随不同功率不平衡故障引起的频率变化曲线，根据所述频率变化曲线，获取预设扰动时间后的频率变化率；当系统频率输入大于预定的大扰动频差死区，并且所述频率变化率大于大扰动变化率判断值时，输出大扰动一次调频功率，进行系统大扰动调频控制；当系统频率输入小于预定的大扰动频差死区，或者所述频率变化率小于大扰动变化率判断值时，输出普通调频功率，进行系统小扰动调频控制。
Description
技术领域
本发明涉及发电厂电气技术领域，更具体地，涉及一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制方法及系统。
背景技术
目前，新能源场站已逐步投入一次调频功能，但是参与一次调频的方法为根据系统当前频率折算为功率值进行调整，但是由于大电网的惯量较大，导致发生频率大扰动时系统频率跌落至最低值需要10s-20s左右的时间，现有技术需要等待系统频率下降的过程，新能源场站的一次调频调节速度过慢。如图1所示。此特性将导致新能源一次调频能力也随系统频率跌落过程逐步增大，如图2所示。由于新能源的功率调节速度较快，如果不能及时辨识到系统频率的跌落深度，在系统频率下降前发挥其快速调频作用，将不利于系统频率的恢复。
因此，需要一种技术，以实现区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制技术。
发明内容
本发明技术方案提供一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制方法及系统，以解决如何通过区分小扰动和大扰动的对新能源一次调频的控制问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制方法，所述方法包括：
计算新能源场站所在电网随不同功率不平衡故障引起的频率变化曲线，根据所述频率变化曲线，获取预设扰动时间后的频率变化率；
当系统频率输入大于预定的大扰动频差死区，并且所述频率变化率大于大扰动变化率判断值时，输出大扰动一次调频功率，进行系统大扰动调频控制；
当系统频率输入小于预定的大扰动频差死区，或者所述频率变化率小于大扰动变化率判断值时，输出普通调频功率，进行系统小扰动调频控制。
优选地，所述大扰动一次调频功率，包括：正向大扰动一次调频功率或负向大扰动一次调频功率。
优选地，当输出大扰动一次调频功率，进行系统调频控制后，还包括：当系统频率输入小于预定的大扰动频差死区时，输出普通调频功率，进行系统调频控制。
优选地，所述预设扰动时间为1S。
优选地，所述大扰动频差死区为0.1Hz，大扰动变化率判断值大于0.1Hz/s。
基于本发明的另一方面，提供一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制系统，所述系统包括：
计算单元，用于计算新能源场站所在电网随不同功率不平衡故障引起的频率变化曲线，根据所述频率变化曲线，获取预设扰动时间后的频率变化率；
第一控制单元，用于当系统频率输入大于预定的大扰动频差死区，并且所述频率变化率大于大扰动变化率判断值时，输出大扰动一次调频功率，进行系统大扰动调频控制；
第二控制单元，用于当系统频率输入小于预定的大扰动频差死区，或者所述频率变化率小于大扰动变化率判断值时，输出普通调频功率，进行系统小扰动调频控制。
优选地，所述大扰动一次调频功率，包括：正向大扰动一次调频功率或负向大扰动一次调频功率。
优选地，当输出大扰动一次调频功率，进行系统大扰动调频控制后，还包括：当系统频率输入小于预定的大扰动频差死区时，输出普通调频功率，进行系统小扰动调频控制。
优选地，所述预设扰动时间为1S。
优选地，所述大扰动频差死区为0.1Hz，大扰动变化率判断值大于0.1Hz/s。
本发明技术方案提供一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制方法及系统，其中方法包括：计算新能源场站所在电网随不同功率不平衡故障引起的频率变化曲线，根据频率变化曲线，获取预设扰动时间后的频率变化率；当系统频率输入大于预定的大扰动频差死区，并且频率变化率大于大扰动变化率判断值时，输出大扰动一次调频功率，进行系统大扰动调频控制；当系统频率输入小于预定的大扰动频差死区，或者频率变化率小于大扰动变化率判断值时，输出普通调频功率，进行系统小扰动调频控制。本发明技术方案提出一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制方法，当系统发生频率小扰动时，以频差为输入进行一次调频；当系统发生频率大扰动时，以频差变化率为输入进行一次调频，不需要等待系统频率下降的过程，大大提升新能源场站的一次调频调节速度，改善系统频率。本发明技术方案实现了能及早辨识得到系统频率的跌落深度，不必等待系统频率下降而提前发挥其快速调频作用，将有利于系统频率恢复。
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为根据本发明优选实施方式的大电网频差变化示意图；
图2为根据本发明优选实施方式的现有一次调频控制策略的功率调节量示意图；
图3为根据本发明优选实施方式的一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制方法流程图；
图4为根据本发明优选实施方式的以频差和频差变化率为双输入的新能源一次调频控制策略；
图5为根据本发明优选实施方式的调频控制方法流程图；
图6为根据本发明优选实施方式的某电网发生不同功率缺额时电网频率计算结果示意图；
图7为根据本发明优选实施方式的本发明方法与传统试验方法的比较示意；以及
图8为根据本发明优选实施方式的一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制系统结构图。
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3为根据本发明优选实施方式的一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制方法流程图。为提升新能源场站的一次调频调节速度，改善系统频率，本申请提出一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制方法，当系统发生频率小扰动时，以频差为输入进行一次调频；当系统发生频率大扰动时，以频差变化率为输入进行一次调频，不需要等待系统频率下降的过程。如图3所示，本申请提供一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制方法，方法包括：
优选地，在步骤301：计算新能源场站所在电网随不同功率不平衡故障引起的频率变化曲线，根据频率变化曲线，获取预设扰动时间后的频率变化率。优选地，预设扰动时间为1S。本申请针对该新能源场站所在电网，提前在机电暂态仿真计算程序中计算该电网承受不同功率不平衡故障引起的频率变化计算曲线，并且计算其扰动后1s时的频率变化率，形成相关的数据，作为根据频率变化率进行一次调频控制的依据。
优选地，在步骤302：当系统频率输入大于预定的大扰动频差死区，并且频率变化率大于大扰动变化率判断值时，输出大扰动一次调频功率，即输出正向/负向最大调频量，进行系统大扰动调频控制；优选地，大扰动一次调频功率，包括：正向大扰动一次调频功率或负向大扰动一次调频功率。
优选地，当输出大扰动一次调频功率，进行系统调频控制后，还包括：当系统频率输入小于预定的大扰动频差死区时，输出普通调频功率，进行系统调频控制。优选地，大扰动频差死区为0.1Hz，大扰动变化率判断值大于0.1Hz/s。本申请在新能源场站的一次调频控制逻辑中加入大扰动一次调频死区和频率变化率的判断功能，如图4所示。实现频率小扰动和大扰动的区别控制。
本申请参考步骤301的计算，如果同时满足频率偏差大和频率变化率超限，则将一次调频控制策略切换至频率大扰动(正向/负向)，实现不等待系统频率变化至最低点而发挥最大调频能力。本申请在等待系统频率恢复至大扰动一次调频死区以内之后，切换至正常一次调频控制策略。
优选地，在步骤303：当系统频率输入小于预定的大扰动频差死区，或者频率变化率小于大扰动变化率判断值时，输出普通调频功率，进行系统小扰动调频控制。普通调频功率P＝Δf×K。
本申请提出的控制流程图如图5所示。本申请为当某电压发生不同数值的功率缺额情况下，系统频率变化率计算结果；如图6所示，并且计算其扰动后1s时的频率变化率，形成表1所示的数据，作为根据频率变化率进行一次调频控制的依据；通过计算，决定选择大扰动频差的动作判据为死区为0.1Hz，变化率为大于0.1Hz/s；图7展示了本发明的控制效果与传统一次调频控制的差异，由图7可见本发明方法可以更快的调节新能源场站出力。
表1故障后1s的频率变化率计算结果
| 序号 | 功率缺额 | 1s频率变化率 |
| 1 | 1000MW | 0.05Hz/s |
| 2 | 2000MW | 0.095Hz/s |
| 3 | 3000MW | 0.15Hz/s |
| 4 | 4000MW | 0.205Hz/s |
| 5 | 5000MW | 0.263Hz/s |
本申请实施方式与现有技术方案相比，本申请具有下述明显优点：
(1)本申请实施方式与现有一次调频控制逻辑兼容，在现有一次调频控制逻辑上扩展大扰动的频率控制即可，实用性强；
(2)本申请实施方式利用了频率变化率这一先行指标，可以快速预测电网遭受的功率扰动量，不需要等待电网频率下降过程，2s以内即可发挥新能源场站的最大快速调频能力，提升了电网频率稳定特性。
本申请提供的一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制方法是在现有传统一次调频控制逻辑的基础上，扩展频率大扰动死区和频率变化率超限判据，用于快速判断电网遭受的频率扰动大小，不需要等待电网实际频率下降，即可快速调节新能源场站的最大调频功率。本申请根据新能源场站所在电网特性，计算不同功率缺额下电网频率变化趋势，据此确定大扰动的死区和频率变化率的超限判据。本申请在大扰动期间，不在采用调频功率与当前频差成正比的关系，而是一旦触发频率大扰动判据之后，即下发相应方向的最大调频功率指令，实现了电网频率的快速恢复。本申请在当系统频率降至大扰动频率死区之后，一次调频逻辑再次切换回传统一次调频逻辑，即调频功率与当前频差成正比，实现大扰动调频控制策略的退出。
本申请实施方式可以采用检测电网功率缺额的方式对全网功率进行实时监测，发现功率缺额大于一定数值之后，即下发大扰动调频控制信号。
图8为根据本发明优选实施方式的一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制系统结构图。如图8所示，本申请提供一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制系统，系统包括：
计算单元801，用于计算新能源场站所在电网随不同功率不平衡故障引起的频率变化曲线，根据频率变化曲线，获取预设扰动时间后的频率变化率。优选地，预设扰动时间为1S。本申请针对该新能源场站所在电网，提前在机电暂态仿真计算程序中计算该电网承受不同功率不平衡故障引起的频率变化计算曲线，并且计算其扰动后1s时的频率变化率，形成相关的数据，作为根据频率变化率进行一次调频控制的依据。
第一控制单元802，用于当系统频率输入大于预定的大扰动频差死区，并且频率变化率大于大扰动变化率判断值时，输出大扰动一次调频功率，即输出正向/负向最大调频量，进行系统大扰动调频控制；优选地，大扰动一次调频功率，包括：正向大扰动一次调频功率或负向大扰动一次调频功率。优选地，当输出大扰动一次调频功率，进行系统大扰动调频控制后，还包括：当系统频率输入小于预定的大扰动频差死区时，输出普通调频功率，进行系统小扰动调频控制。优选地，大扰动频差死区为0.1Hz，大扰动变化率判断值大于0.1Hz/s。本申请在新能源场站的一次调频控制逻辑中加入大扰动一次调频死区和频率变化率的判断功能，如图4所示。实现频率小扰动和大扰动的区别控制。
第二控制单元803，用于当系统频率输入小于预定的大扰动频差死区，或者频率变化率小于大扰动变化率判断值时，输出普通调频功率，进行系统小扰动调频控制。普通调频功率P＝Δf×K。
本申请提出的控制流程图如图5所示。本申请为当某电压发生不同数值的功率缺额情况下，系统频率变化率计算结果；如图6所示，并且计算其扰动后1s时的频率变化率，形成表1所示的数据，作为根据频率变化率进行一次调频控制的依据；通过计算，决定选择大扰动频差的动作判据为死区为0.1Hz，变化率为大于0.1Hz/s；图7展示了本发明的控制效果与传统一次调频控制的差异，由图7可见本发明方法可以更快的调节新能源场站出力。
表1故障后1s的频率变化率计算结果
| 序号 | 功率缺额 | 1s频率变化率 |
| 1 | 1000MW | 0.05Hz/s |
| 2 | 2000MW | 0.095Hz/s |
| 3 | 3000MW | 0.15Hz/s |
| 4 | 4000MW | 0.205Hz/s |
| 5 | 5000MW | 0.263Hz/s |
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)
1.一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制方法，所述方法包括：
计算新能源场站所在电网随不同功率不平衡故障引起的频率变化曲线，根据所述频率变化曲线，获取预设扰动时间后的频率变化率；
当系统频率输入大于预定的大扰动频差死区，并且所述频率变化率大于大扰动变化率判断值时，输出大扰动一次调频功率，进行系统大扰动调频控制；
当系统频率输入小于预定的大扰动频差死区，或者所述频率变化率小于大扰动变化率判断值时，输出普通调频功率，进行系统小扰动调频控制。
2.根据权利要求1所述的方法，所述大扰动一次调频功率，包括：正向大扰动一次调频功率或负向大扰动一次调频功率。
3.根据权利要求1所述的方法，当输出大扰动一次调频功率，进行系统调频控制后，还包括：当系统频率输入小于预定的大扰动频差死区时，输出普通调频功率，进行系统调频控制。
4.根据权利要求1所述的方法，所述预设扰动时间为1S。
5.根据权利要求1所述的方法，所述大扰动频差死区为0.1Hz，大扰动变化率判断值大于0.1Hz/s。
6.一种区分小扰动和大扰动的新能源一次调频的控制系统，所述系统包括：
计算单元，用于计算新能源场站所在电网随不同功率不平衡故障引起的频率变化曲线，根据所述频率变化曲线，获取预设扰动时间后的频率变化率；
第一控制单元，用于当系统频率输入大于预定的大扰动频差死区，并且所述频率变化率大于大扰动变化率判断值时，输出大扰动一次调频功率，进行系统大扰动调频控制；
第二控制单元，用于当系统频率输入小于预定的大扰动频差死区，或者所述频率变化率小于大扰动变化率判断值时，输出普通调频功率，进行系统小扰动调频控制。
7.根据权利要求6所述的系统，所述大扰动一次调频功率，包括：正向大扰动一次调频功率或负向大扰动一次调频功率。
8.根据权利要求6所述的系统，当输出大扰动一次调频功率，进行系统大扰动调频控制后，还包括：当系统频率输入小于预定的大扰动频差死区时，输出普通调频功率，进行系统小扰动调频控制。
9.根据权利要求6所述的系统，所述预设扰动时间为1S。
10.根据权利要求6所述的系统，所述大扰动频差死区为0.1Hz，大扰动变化率判断值大于0.1Hz/s。
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