CN111245031A - 一种电网潮流断面分区控制的一次调频控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电网潮流断面分区控制的一次调频控制系统，它包括潮流断面分区的区域控制层和电站控制层，区域控制层包括区域主网网频监测模块、区域主网网频下发模块、区域层一次调频参数配置模块、区域电站通信模块、省网WAMS系统通信模块；电站控制层包括区域主网网频接收模块，电站并网点网频/转速监测模块、网频信号切换模块、电站层一次调频参数配置模块、区域通信模块、电站通讯模块。本发明实现电网科学合理的一次调频控制，保障电网安全稳定运行。

Description

一种电网潮流断面分区控制的一次调频控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种一次调频控制系统及方法，尤其涉及一种电网潮流断面分区控制的一次调频控制系统及方法。
背景技术
现如今，随着风电、光伏等新能源发电快速发展，电源结构发生较大变化，新能源发电的影响已从简单的局部电压波动、谐波污染等电能质量发展到对电网的安全问题。电网可用的一次调频响应资源逐步减少，造成频率安全风险进一步加大，近年来，新能源场站也逐步参与到电网一次调频工作。
互联电网的失稳的主要原因是断面间联络线上的功率传输能力达到极限即电网潮流断面限额，断面潮流的变化反应区域之间功率交换的关系，即要很好的维持电网在一个稳定范围内，首先需要调整好每个区域内有功平衡。
上述原因造成多断面内多种电源一次调频功能的同时投入可能会在电网频率出现偏差时，各区域、各电源之间无法相互协调动作进而导致电网频率上下波动甚至振荡发散的情况发生，威胁电网安全。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种电网潮流断面分区控制的一次调频控制系统及方法。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电网潮流断面分区控制的一次调频控制系统，它包括基于潮流断面分区的区域控制层和电站控制层，区域控制层包括区域主网网频监测模块、区域主网网频下发模块、区域层一次调频参数配置模块、区域电站通信模块、省网WAMS系统通信模块；电站控制层包括区域主网网频接收模块，电站并网点网频/转速监测模块、网频信号切换模块、电站层一次调频参数配置模块、区域通信模块、电站通讯模块；
区域主网网频监测模块分别与区域主网网频下发模块和区域电站通信模块相连接，区域主网网频下发模块连接电站控制层的区域主网网频接收模块，区域电站通信模块分别连接区域层一次调频参数配置模块、省网WAMS系统通信模块、电站控制层；
区域主网网频接收模块与网频信号切换模块相连接，电站并网点网频/转速监测模块分别与区域通信模块、网频信号切换模块相连接，网频信号切换模块、电站层一次调频参数配置模块、区域通信模块均与电站通讯模块相连接。
进一步地，区域主网网频监测模块接收电网潮流断面主干线路的三相电压互感器二次信号并输出区域主网电网频率信号；区域主网网频下发模块接收区域主网网频监测模块输出的区域主网电网频率信号并将其高速下发至电站控制层的区域主网网频接收模块。
进一步地，区域层一次调频参数配置模块用于配置区域内各电站的一次调频参数配置信息；区域电站通信模块接收区域主网电网频率信号及电站的一次调频参数配置信息，区域电站通信模块与省网WAMS系统通信模块进行单向通信，区域电站通信模块与电站控制层的区域通信模块进行信息交互；省网WAMS系统通信模块用于将区域电站通信模块获得的区域主网电网频率信号及电站的一次调频参数配置信息传送至省网WAMS系统。
进一步地，电站并网点网频/转速监测模块用于接收电站并网点三相电压信号或发电机组转速信号，并计算出电站并网点电网频率信号；网频信号切换模块用于接收区域主网电网频率信号和电站并网点电网频率信号，并选取最优电网频率信号输出至电站通讯模块，电站通讯模块接收最优频率信号及电站层一次调频参数配置模块输出的一次调频参数配置信息，并与区域通信模块进行通信。
进一步地，区域层一次调频参数配置模块可以配置区域内各电站的一次调频动作目标功率，
Figure BDA0002426354580000031
其中，f为实际电网频率；P为一次调频动作目标功率；fd为一次调频动作门槛值；PN为发电单元额定功率；δ％为一次调频调差率；P0为功率初值；fN为额定电网频率。
进一步地，电站层一次调频参数配置模块接收区域层一次调频参数配置模块下发的该电站的一次调频参数配置信息结合电站内各发电单元的情况进行电站内各发电单元一次调频参数的配置。
进一步地，控制方法为：潮流断面分区的区域控制层中区域主网网频监测模块接收断面主干线路三相电压信号，经计算后输出区域主网电网频率信号，输出至区域主网网频下发模块和区域电站通信模块；区域主网网频下发模块用于高速下发区域主网电网频率信号至各电站控制层；区域电站通信模块接收区域电网频率信号及区域层电站一次调频参数配置模块输出的参数配置信息并与省网WAMS系统通信模块进行单向通信和区域内所有电站控制层进行信息交互；省网WAMS系统通信模块将通过区域电站通信模块获得的区域电网频率信号及区域层电站一次调频参数配置信息以及区域内各电站一次调频相关信息传送至省网WAMS系统。电站控制层中区域主网网频接收模块接收区域控制层下发的区域主网电网频率信号；电站并网点网频/转速监测模块接收电站并网点三相电压信号或发电机组转速信号并计算出电站并网点网频信号；网频信号切换模块接收区域主网电网频率信号和电站并网点网频信号，选取最优频率信号输出至电站通讯模块；区域通信模块用于和区域控制层进行交互通信；电站通讯模块接收最优频率信号及电站层一次调频参数配置模块输出的一次调频参数配置信息，并与区域通信模块和电站各发电单元主控模块进行通信，实现电网科学合理的一次调频控制，保障电网安全稳定运行。
本发明公开了一种电网潮流断面分区控制的一次调频控制系统，以电网潮流断面进行分区，并在同一区域内进行一次调频统一协调控制，在电网潮流断面内各电源一次调频统一协调动作的基础上确保断面区域电网频率稳定，进而保证了整个电网在一定范围内保持稳定。
附图说明
图1是本发明的系统示意图。
图2是本发明的区域控制层示意图。
图3是本发明的电站控制层示意图。
图中：1、区域控制层；2、电站控制层；11、区域主网网频监测模块；12、区域主网网频下发模块；13、区域层一次调频参数配置模块；14、区域电站通信模块；15、省网WAMS系统通信模块；21、区域主网网频接收模块；22、电站并网点网频/转速监测模块；23、网频信号切换模块；24、电站层一次调频参数配置模块；25、区域通信模块；26、电站通讯模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本实施例包括一种电网潮流断面分区控制的一次调频控制系统及方法。
对一个省级电网或大区级电网根据潮流断面进行分区，假设分为n个区域，每个区域都有一个区域控制层，总计有n个区域控制层，如图1所示的#1断面区域控制层和#n断面区域控制层,分别通过#1断面省网高速通信线路、#n断面省网高速通信线路向省网WAMS系统上传各自区域的主网网频、各电站一次调频参数配置信息、各电站并网点网频及各发电单元一次调频动作过程及结果信息。每个区域以电站为单位设立电站控制层，所有参与电网一次调频的电站均应设置一次调频电站控制层，对应均包含的类型有#1断面火电电站控制层和#n断面火电电站控制层、#1断面水电电站控制层和#n断面水电电站控制层、#1断面断面风电电站控制层和#n断面风电电站控制层、#1断面光伏电站控制层和#n断面光伏电站控制层，每个电站控制层通过各自的断面网频专用通讯线路从区域控制层获取所在区域的主网网频，传输速率为100帧/s，传输频率精度为0.001Hz，每个电站控制层通过各自的断面高速通信线路与区域控制层进行各电站一次调频参数配置信息、各电站并网点网频及各发电单元一次调频动作过程及结果信息的传输。
一种电网潮流断面分区控制的一次调频控制系统，如图2所示，它包括基于潮流断面分区的区域控制层1和电站控制层2，区域控制层1包括区域主网网频监测模块11、区域主网网频下发模块12、区域层一次调频参数配置模块13、区域电站通信模块14、省网WAMS系统通信模块15；如图3所示，电站控制层2包括区域主网网频接收模块21，电站并网点网频/转速监测模块22、网频信号切换模块23、电站层一次调频参数配置模块24、区域通信模块25、电站通讯模块26；
区域主网网频监测模块11接收电网潮流断面主干线路的三相电压互感器二次信号并以0.02s的计算周期计算出精度为0.001Hz的区域主网电网频率信号；区域主网网频监测模块11分别与区域主网网频下发模块12和区域电站通信模块14相连接，区域主网网频下发模块12连接电站控制层2的区域主网网频接收模块21，区域主网网频下发模块12接收区域主网网频监测模块输出的区域主网电网频率信号并将其以100帧/s的速率通过断面网频专用通信线路高速下发至电站控制层2的区域主网网频接收模块21，区域电站通信模块14分别连接区域层一次调频参数配置模块13、省网WAMS系统通信模块15、电站控制层2；区域层一次调频参数配置模块13用于配置区域内各电站的一次调频参数配置信息；区域电站通信模块14接收区域主网电网频率信号及电站的一次调频参数配置信息，区域电站通信模块14与省网WAMS系统通信模块15进行单向通信，区域电站通信模块14与电站控制层2的区域通信模块25进行信息交互；省网WAMS系统通信模块15用于将区域电站通信模块14获得的区域主网电网频率信号及电站的一次调频参数配置信息传送至省网WAMS系统。
区域主网网频接收模块21与网频信号切换模块23相连接，电站并网点网频/转速监测模块22分别与区域通信模块25、网频信号切换模块23相连接，网频信号切换模块23、电站层一次调频参数配置模块24、区域通信模块25均与电站通讯模块26相连接。
电站并网点网频/转速监测模块22用于接收电站并网点三相电压信号或发电机组转速信号，并计算出电站并网点电网频率信号；网频信号切换模块23用于接收区域主网电网频率信号和电站并网点电网频率信号，并选取最优电网频率信号输出至电站通讯模块26，电站通讯模块26接收最优频率信号及电站层一次调频参数配置模块24输出的一次调频参数配置信息，并与区域通信模块25进行通信。
区域层一次调频参数配置模块13可以配置区域内各电站的一次调频动作目标功率；
Figure BDA0002426354580000061
其中，f为实际电网频率；P为一次调频动作目标功率；fd为一次调频动作门槛值；PN为发电单元额定功率；δ％为一次调频调差率；P0为功率初值；fN为额定电网频率。
网频信号切换模块23接收区域主网网频接收模块21输出的区域主网电网频率信号f和电站并网点网频/转速监测模块22输出的电站并网点电网频率f1，当区域主网电网频率信号f测量及传输正确时，输出f2＝f，否则输出f2＝f1，若f、f1均存在错误此时f2＝50Hz，即额定电网频率。
电站层一次调频参数配置模块24基于由电站通讯模块26输出的区域层电站一次调频参数配置模块13下发的该电站一次调频参数配置信息结合电站内各发电单元的情况进行电站内各发电单元一次调频动作目标功率P，并将配置信息通过电站通信模块发送至各发电单元主控进行执行。
区域通信模块25接收由电站通讯模块26输出的各发电单元一次调频动作过程及结果信息、由电站并网点网频/转速监测模块22输出的电站并网点电网频率f1，将各发电单元一次调频动作过程及结果信息及电站并网点电网频率f1通过断面高速通信线路传输至区域控制层1，将由区域控制层1得到的区域层电站一次调频参数配置信息传输至电站通讯模块26。
电站通讯模块26接收由网频信号切换模块23输出的优选频率信号f2、由电站层一次调频参数配置模块24输出的各发电单元一次调频参数配置信息、由区域通信模块25输出的区域层电站一次调频参数配置信息、由各发电单元主控输出的各发电单元一次调频动作过程及结果信息，将优选频率信号f2、各发电单元一次调频参数配置信息通过电站专用通信发送至各发电单元主控进行执行、将各发电单元一次调频动作过程及结果信息输出至区域通信模块25，在断面内各电源一次调频统一协调动作的基础上确保断面区域电网频率稳定，所有断面的稳定进而保证了整个电网在一定范围内保持稳定。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电网潮流断面分区控制的一次调频控制系统，其特征在于：它包括基于潮流断面分区的区域控制层(1)和电站控制层(2)，所述区域控制层(1)包括区域主网网频监测模块(11)、区域主网网频下发模块(12)、区域层一次调频参数配置模块(13)、区域电站通信模块(14)、省网WAMS系统通信模块(15)；所述电站控制层(2)包括区域主网网频接收模块(21)，电站并网点网频/转速监测模块(22)、网频信号切换模块(23)、电站层一次调频参数配置模块(24)、区域通信模块(25)、电站通讯模块(26)；
所述区域主网网频监测模块(11)分别与区域主网网频下发模块(12)和区域电站通信模块(14)相连接，所述区域主网网频下发模块(12)连接电站控制层(2)的区域主网网频接收模块(21)，所述区域电站通信模块(14)分别连接区域层一次调频参数配置模块(13)、省网WAMS系统通信模块(15)、电站控制层(2)；
所述区域主网网频接收模块(21)与网频信号切换模块(23)相连接，所述电站并网点网频/转速监测模块(22)分别与区域通信模块(25)、网频信号切换模块(23)相连接，所述网频信号切换模块(23)、电站层一次调频参数配置模块(24)、区域通信模块(25)均与电站通讯模块(26)相连接。
2.根据权利要求1所述的电网潮流断面分区控制的一次调频控制系统，其特征在于：所述区域主网网频监测模块(11)接收电网潮流断面主干线路的三相电压互感器二次信号并输出区域主网电网频率信号；所述区域主网网频下发模块(12)接收区域主网网频监测模块(11)输出的区域主网电网频率信号并将其高速下发至电站控制层(2)的区域主网网频接收模块(21)。
3.根据权利要求1所述的电网潮流断面分区控制的一次调频控制系统，其特征在于：所述区域层一次调频参数配置模块(13)用于配置区域内各电站的一次调频参数配置信息；所述区域电站通信模块(14)接收区域主网电网频率信号及电站的一次调频参数配置信息，区域电站通信模块(14)与省网WAMS系统通信模块(15)进行单向通信，区域电站通信模块(14)与电站控制层(2)的区域通信模块(25)进行信息交互；所述省网WAMS系统通信模块(15)用于将区域电站通信模块(14)获得的区域主网电网频率信号及电站的一次调频参数配置信息传送至省网WAMS系统。
4.根据权利要求3所述的电网潮流断面分区控制的一次调频控制系统，其特征在于：所述电站并网点网频/转速监测模块(22)用于接收电站并网点三相电压信号或发电机组转速信号，并计算出电站并网点电网频率信号；所述网频信号切换模块(23)用于接收区域主网电网频率信号和电站并网点电网频率信号，并选取最优电网频率信号输出至电站通讯模块(26)，所述电站通讯模块(26)接收最优频率信号及电站层一次调频参数配置模块(24)输出的一次调频参数配置信息，并与区域通信模块(25)进行通信。
5.根据权利要求4所述的电网潮流断面分区控制的一次调频控制系统，其特征在于：所述区域层一次调频参数配置模块(24)可以配置区域内各电站的一次调频动作目标功率，
Figure FDA0002426354570000021
其中，f为实际电网频率；P为一次调频动作目标功率；fd为一次调频动作门槛值；PN为发电单元额定功率；δ％为一次调频调差率；P0为功率初值；fN为额定电网频率。
6.根据权利要求5所述的电网潮流断面分区控制的一次调频控制系统，其特征在于：所述电站层一次调频参数配置模块(24)接收区域层一次调频参数配置模块(13)下发的该电站的一次调频参数配置信息结合电站内各发电单元的情况进行电站内各发电单元一次调频参数的配置。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的电网潮流断面分区控制的一次调频控制系统及方法，其特征在于：所述控制方法为：潮流断面分区的区域控制层(1)中区域主网网频监测模块(11)接收断面主干线路三相电压信号，经计算后输出区域主网电网频率信号，输出至区域主网网频下发模块(12)和区域电站通信模块(14)；区域主网网频下发模块(12)用于高速下发区域主网电网频率信号至各电站控制层；区域电站通信模块(14)接收区域电网频率信号及区域层电站一次调频参数配置模块(13)输出的参数配置信息并与省网WAMS系统通信模块(15)进行单向通信和区域内所有电站控制层进行信息交互；省网WAMS系统通信模块(15)将通过区域电站通信模块(14)获得的区域电网频率信号及区域层电站一次调频参数配置信息以及区域内各电站一次调频相关信息传送至省网WAMS系统。电站控制层(2)中区域主网网频接收模块(21)接收区域控制层(1)下发的区域主网电网频率信号；电站并网点网频/转速监测模块(22)接收电站并网点三相电压信号或发电机组转速信号并计算出电站并网点网频信号；网频信号切换模块(23)接收区域主网电网频率信号和电站并网点网频信号，选取最优频率信号输出至电站通讯模块(26)；区域通信模块(25)用于和区域控制层(1)进行交互通信；电站通讯模块(26)接收最优频率信号及电站层一次调频参数配置模块(24)输出的一次调频参数配置信息，并与区域通信模块(25)和电站各发电单元主控模块进行通信，实现电网科学合理的一次调频控制，保障电网安全稳定运行。
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