CN112087003B - 一种新能源集中式的频率校正控制系统及控制方法 - Google Patents

一种新能源集中式的频率校正控制系统及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112087003B
CN112087003B CN202010877657.1A CN202010877657A CN112087003B CN 112087003 B CN112087003 B CN 112087003B CN 202010877657 A CN202010877657 A CN 202010877657A CN 112087003 B CN112087003 B CN 112087003B
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
power
new energy
time
power grid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010877657.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112087003A (zh
Inventor
郄朝辉
张振宇
王维洲
李兆伟
石渠
吕亚洲
牛拴保
柯贤波
霍超
黄慧
胡阳
郝如海
邵冲
聂陆燕
周磊
祁莹
陈仕彬
刘福锁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STATE GRID GASU ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Gansu Electric Power Co Ltd
Nari Technology Co Ltd
State Grid Electric Power Research Institute
Original Assignee
STATE GRID GASU ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Gansu Electric Power Co Ltd
Nari Technology Co Ltd
State Grid Electric Power Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by STATE GRID GASU ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE, State Grid Corp of China SGCC, State Grid Gansu Electric Power Co Ltd, Nari Technology Co Ltd, State Grid Electric Power Research Institute filed Critical STATE GRID GASU ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
Priority to CN202010877657.1A priority Critical patent/CN112087003B/zh
Publication of CN112087003A publication Critical patent/CN112087003A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112087003B publication Critical patent/CN112087003B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/48—Controlling the sharing of the in-phase component
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00032—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation

Abstract

本发明公开了一种新能源集中式的频率校正控制系统和控制方法，获取执行站预先设置的定值信息以及新能源并网信息、电网运行信息、实际响应控制量信息；根据上述信息和获取的电网总负荷信息，制定电网频率校正控制措施；将电网频率校正控制措施下发至执行站，由执行站控制新能源逆变器调整功率。本发明利用新能源逆变器的快速有功调节能力，考虑电网在严重故障后的频率分布特性，新能源集中式频率校正控制给各新能源逆变器的差异性控制策略，提升电网频率校正控制的精细化和可靠性水平。

Description

一种新能源集中式的频率校正控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及电力系统自动化控制技术领域，具体涉及一种新能源集中式的频率校正控制系统及控制方法。
背景技术
随着特高压直流的推广应用及新能源发电占比的不断提高，送、受端电网大量同步发电机组被替代，电网频率调节能力大幅下降，交流短路故障、直流换相失败及闭锁等故障均可能引起新能源机组大面积脱网或直流功率缺失，导致系统出现大容量的不平衡功率，电网暂态频率安全保障技术面临着严峻挑战。目前我国并网的风电和光伏发电对电网呈现弱惯性或零惯性，普遍不参与电网调频，随着其渗透率的不断提高，新能源发电自身的不确定性和波动性也增加了电力系统频率稳定控制的难度。近年来，新能源参与电网频率调节的呼声越来越高，一些新能源场站正在开展快速频率响应改造，新能源场站参与电网三道防线建设的条件逐渐具备，研究如何将新能源发电全面纳入电网三道防线建设中，进而提高新能源高占比电网的频率安全水平非常必要。
利用逆变器的快速响应可以实现新能源机组功率的连续、快速控制，减少或避免切除新能源机组等刚性措施的应用，提高新能源场站控制的灵活性，降低大规模切除新能源引发电网连锁故障的风险。目前基于频率响应控制的措施主要包括电网一次调频和低频减载、高频切机等，这些措施依靠机组或控制装置就地的频率信息进行控制，无法考虑电网其他运行状态信息，如薄弱断面功率、关键节点电压等，极端情况下容易引发电网连锁失稳风险。
发明内容
为了克服上述不足，本发明提出了一种新能源集中式的频率校正控制系统及控制方法，解决传统频率校正控制无法兼顾电网全局信息，极端情况下容易引发电网连锁失稳风险的问题。
本发明的技术方案为：一种新能源集中式的频率校正控制方法，包括步骤：
获取执行站预先设置的定值信息以及新能源并网信息、电网运行信息、实际响应控制量信息；
根据上述信息和获取的电网总负荷信息，制定电网频率校正控制措施；
将电网频率校正控制措施下发至执行站，由执行站控制新能源逆变器调整功率。
进一步的，定值信息包括：高频定值和低频定值，所有执行站设置的定值相同；高频定值设置为两个：第一高频定值FH1和第二高频定值FH2，其中FH2>FH1＞50Hz；低频定值设置为两个：第一低频定值FL1和第二低频定值FL2，其中FL2<FL1＜50Hz；
电网运行信息包括电网实时频率；
新能源并网信息包括新能源实时并网有功功率、新能源可调高功率、新能源可调低功率。
进一步的，执行站i中一直执行以下逻辑：如果电网实时频率fi在(49.9Hz,50.1Hz)范围内且持续满足60s，则将tiH1、tiH2、tiL1、tiL2、tiH、tiL恢复为初始值0；
如果电网实时频率fi＝FH1，则对应时间为第一高频定值时间tiH1；如果电网实时频率fi＝FH2，则对应时间为第二高频定值时间tiH2；如果电网实时频率fi＝FL1，则对应时间为第一低频定值时间tiL1；如果电网实时频率fi＝FL2，则对应时间为第二低频定值时间tiL2；如果电网实时频率fi＝50.1Hz，则对应时间为高频故障频率时间tiH；如果电网频率fi＝49.9Hz，则对应时间为低频故障频率时间tiL。
进一步的，执行站i中一直执行另一个逻辑：如果电网实时频率fi在(40Hz,49.9Hz]∪[50.1Hz,60Hz)范围，实时并网有功功率、新能源可调高功率、新能源可调低功率将不再从逆变器重新获取，用之前保存的数据；如果电网实时频率fi在(49.9Hz,50.1Hz)范围内持续满足60s，实时并网有功功率、新能源可调高功率、新能源可调低功率将定期重新从逆变器获取。
进一步的，执行站i中一直执行另一个逻辑：如果电网实时频率fi在(49.9Hz,50.1Hz)范围内连续满足60s，则执行站i控制新能源逆变器调节的次数清零，执行站i第一次调高控制量Pi1+、执行站i第一次调低控制量Pi1-、执行站i第二次调高控制量Pi2+和执行站i第二次调低控制量Pi2-清零。
进一步的，制定电网频率校正控制措施，方法包括：
1)如果系统的功率缺额ΔPC＝0，新能源i调节功率为0；
2)在第一状态和第二状态时，如果ΔPC≥(Pab-)-(P-)，则新能源i调低功率(Pi-)-(Pi1-)-(Pi2-)；
3)在第一状态和第二状态时，如果ΔPC＜(Pab-)-(P-)，则新能源i调低功率
Figure BDA0002653104540000031
4)在第三状态和第四状态时，如果ΔPC≥(Pab+)-(P+)，则新能源i调高功率(Pi+)-(Pi1+)-(Pi2+)；
5)在第三状态和第四状态时，如果ΔPC＜(Pab+)-(P+)，则新能源i调高功率
Figure BDA0002653104540000032
系统的功率缺额ΔPC，计算方法为：
Figure BDA0002653104540000041
其中，当前电网转动惯量M，计算方法为：
Figure BDA0002653104540000042
TM为电网典型方式时的电网转动惯量；TPL为电网典型方式时的电网负荷；TPN为电网典型方式时的电网新能源并网功率；PL为电网总负荷；P为新能源并网总功率；Δt为时间差，Δf为电网频率差，kPL为电网频率特性系数；
时间差Δt、频率差Δf的计算方式为：
1)如果tiH1、tiH2、tiL1、tiL2均为0，则系统的功率缺额ΔPC＝0；
2)如果tiH1＞0，tiH2、tiL1、tiL2均为0，此状态定义为第一状态，则时间差Δt＝tH1-tH，频率差Δf＝FH1-50-0.1；
3)如果tiH1＞0，tiH2>0，tiL1、tiL2均为0，此状态定义为第二状态，则时间差Δt＝tH2-tH，频率差Δf＝FH2-50-0.1；
4)如果tiL1＞0，tiL2、tiH1、tiH2均为0，此状态定义为第三状态，则时间差Δt＝tL1-tL，频率差Δf＝50-0.1-FL1；
5)如果tiL1＞0，tiL2>0，tiH1、tiH2均为0，此状态定义为第四状态，则时间差Δt＝tL2-tL，频率差Δf＝50-0.1-FL2；
6)其余情况下，系统的功率缺额ΔPC＝0；
tiH1、tiH2分别为平均第一高频定值时间和平均第二高频定值时间；tL1、tL2分别为平均第一低频定值时间和平均第二低频定值时间；
tH和tL分别为：平均高频故障频率时间和平均低频故障频率时间；Pab+为新能源总可调高功率；Pab-为新能源总可调低功率；
P+为控制总站总调高量，P-为控制总站总调低量；Pi+为第i个新能源可调高功率，Pi-为第i个新能源可调低功率；执行站i第一次调高控制量为Pi1+，执行站i第一次调低控制量为Pi1-，执行站i第二次调高控制量为Pi2+，执行站i第二次调低控制量为Pi2-。
进一步的，由执行站控制新能源逆变器调整功率，方法包括：
根据电网频率校正控制措施，第一次调整新能源逆变器功率，执行子站重新获取电网实时频率，如果电网实时频率在(49.9Hz,50.1Hz)范围内且持续满足60s，则将tiH1、tiH2、tiL1、tiL2、tiH、tiL恢复初始值；否则，控制总站根据重新上送的信息和获取的电网总负荷信息，制定电网频率校正控制措施，第二次调整新能源逆变器功率。
一种新能源集中式的频率校正控制系统，包括总站层、子站层、执行站层和执行层；
总站层仅有一个控制总站，用于接受各控制子站信息，并下发控制措施至控制子站；
子站层包括多个控制子站，控制子站用于接收控制总站下发的控制措施命令并下发控制措施至执行站，一个新能源场站配置一个控制子站；
执行站层包括多个执行站，执行站用于接收控制子站控制命令，一个新能源逆变器配置一个执行站；
执行层包括多个新能源场站的新能源逆变器。
进一步的，控制总站经由控制子站获取执行站预先设置的定值信息以及新能源并网信息、电网运行信息、实际响应控制量信息；
控制总站根据上述信息和获取的电网总负荷信息，制定电网频率校正控制措施；
将电网频率校正控制措施经控制子站下发至执行站，由执行站控制新能源逆变器调整功率。
进一步的，定值信息包括：高频定值和低频定值，所有执行站设置的定值相同；高频定值设置为两个：第一高频定值FH1和第二高频定值FH2，其中FH2>FH1＞50Hz；低频定值设置为两个：第一低频定值FL1和第二低频定值FL2，其中FL2<FL1＜50Hz；
电网运行信息包括电网实时频率；
新能源并网信息包括新能源实时并网有功功率、新能源可调高功率、新能源可调低功率。
本方面的有益效果是：本发明利用新能源逆变器的功率快速调节能力，利用电网集中式控制，将新能源纳入电网校正控制；其一提高了电网频率校正控制资源，提高了电网频率稳定性；其二新能源以控制代替刚性切除能够降低对电网的冲击，降低潮流转移和电压变化引发电网次生危害或连锁故障概率，提高故障期间新能源并网功率，同时提高电网控制的精细化水平；其三利用集中式控制代替了传统就地式的校正控制系统，解决传统频率校正控制无法兼顾电网全局稳定信息的问题，有利于避免发生其它稳定问题；其四利用新能源的快速响应特性，提前控制降低了电网频率稳定风险。
通过建设新能源集中式的频率校正控制系统，在电网出现大偏差扰动时，利用控制主站统筹考虑电网运行状态，优化控制新能源场群有功功率，可以有效降低电网连锁失稳风险，有助于全面防御新能源高占比电网复杂、连锁场景下的频率不安全事件。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中的一种控制系统架构图；
图2为本发明具体实施方式中的一种控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的一种新能源集中式的频率校正控制系统和控制方法，其一将新能源纳入电网校正控制系统，可增加校正控制资源，提高频率稳定性。其二以新能源控代切能够降低对电网的冲击，提高电网控制的精细化控制水平。其三集中式的频率校正控制，相对于传统就地响应控制，可兼顾电网全局稳定信息，有利于避免发生次生稳定问题。其四利用新能源的快速响应能力，提前控制降低了电网频率稳定风险，较传统频率校正控制系统响应速度快。
实施例1：
参见图1所示，一种新能源集中式的频率校正控制系统，包括总站层，子站层，执行站层和执行层。
总站层仅有一个控制总站，用于接受各控制子站信息，并下发控制措施至控制子站。
子站层包括多个控制子站，控制子站用于接收控制总站下发的控制措施命令并下发控制措施至执行站，一个新能源场站配置一个控制子站。
执行站层包括多个执行站，执行站用于接收控制子站控制命令，一个新能源逆变器配置一个执行站。
执行层包括多个新能源场站的新能源逆变器，为被控制设备。新能源逆变器可以为光伏逆变器、风电逆变器等。
总站层、子站层和执行站层的通信方式采用电网稳控系统传统的通信方式。执行站和新能源逆变器的通信方式包括但不限于RS485、串口、IEC61850、常规电缆等。
控制总站经由控制子站获取执行站预先设置的定值信息以及新能源并网信息、电网运行信息、实际响应控制量信息；
控制总站根据上述信息和获取的电网总负荷信息，制定电网频率校正控制措施；
将电网频率校正控制措施经控制子站下发至执行站，由执行站控制新能源逆变器调整功率。
定值信息包括：高频定值和低频定值，所有执行站设置的定值相同；高频定值设置为两个：第一高频定值FH1和第二高频定值FH2，其中FH2>FH1＞50Hz；低频定值设置为两个：第一低频定值FL1和第二低频定值FL2，其中FL2<FL1＜50Hz；
电网运行信息包括电网实时频率；
新能源并网信息包括新能源实时并网有功功率、新能源可调高功率、新能源可调低功率。
实施例2：
参见图2所示，一种新能源集中式的频率校正控制方法，包括以下步骤：
步骤一：控制总站经由控制子站获取执行站预先设置的定值信息以及新能源并网信息、电网运行信息、实际响应控制量信息；所述新能源并网信息、电网运行信息、实际响应控制量信息由新能源逆变器定期送给执行站，一般选取每833μs发送一次；(即图2中的步骤1)
执行站需要预先设定定值，定值包括高频定值和低频定值，所有执行站设置的定值完全相同。高频定值设置为两个：第一高频定值FH1和第二高频定值FH2，其中FH2>FH1＞50Hz。低频定值设置为两个：第一低频定值FL1和第二低频定值FL2，其中FL2<FL1＜50Hz。
电网运行信息包括电网实时频率。设定执行站i(执行站和新能源逆变器一一对应)获取的电网实时频率为fi。如果电网实时频率fi＝FH1，则记录对应时间为第一高频定值时间tiH1。如果电网实时频率fi＝FH2，则记录对应时间为第二高频定值时间tiH2。如果电网实时频率fi＝FL1，则记录对应时间为第一低频定值时间tiL1。如果电网实时频率fi＝FL2，则记录对应时间为第二低频定值时间tiL2。
如果电网实时频率fi＝50.1Hz，则记录的对应时间为高频故障频率时间tiH。如果电网频率fi＝49.9Hz，则记录对应时间为低频故障频率时间tiL。
tiH、tiL、tiH1、tiH2、tiL1、tiL2的初始值为0。
执行站i中一直执行以下逻辑：如果电网实时频率fi在(49.9Hz,50.1Hz)范围内且持续满足60s，则将tiH1、tiH2、tiL1、tiL2、tiH、tiL恢复初始值。
新能源并网信息包括新能源实时并网有功功率、新能源可调高功率、新能源可调低功率。新能源并网信息由新能源逆变器提供，设新能源逆变器i(共有新能源逆变器I个，i＝1，2...I)的新能源实时并网有功功率为Pi，第i个新能源可调高功率为Pi+，第i个新能源可调低功率为Pi-。
执行站i中一直执行以下逻辑：如果电网实时频率fi在(40Hz,49.9Hz]∪[50.1Hz,60Hz)范围，实时并网有功功率、新能源可调高功率、新能源可调低功率将不再从逆变器重新获取，用之前保存的数据。如果电网实时频率fi在(49.9Hz,50.1Hz)范围内持续满足60s，实时并网有功功率、新能源可调高功率、新能源可调低功率将定期重新从逆变器获取。
执行站i实际响应功率控制量信息有四个，执行站i第一次调高控制量Pi1+，执行站i第一次调低控制量Pi1-，执行站i第二次调高控制量Pi2+，执行站i第二次调低控制量Pi2-。
如果执行站i从未控制新能源逆变器功率调节，则Pi1+、Pi1-、Pi2+、Pi2-均为0，执行站i如果控制新能源逆变器调节一次，则Pi1+或Pi1-为逆变器实际响应控制量，Pi2+、Pi2-为零。如果执行站i控制新能源逆变器调节两次，则Pi1+或Pi1-为第一次逆变器实际响应控制量，Pi2+或Pi2-为第二次逆变器实际响应控制量。
执行站i中一直执行以下逻辑：如果电网实时频率fi在(49.9Hz,50.1Hz)范围内连续满足60s，则执行站i控制新能源逆变器调节的次数清零，Pi1+、Pi1-、Pi2+、Pi2-清零。
步骤二：控制总站根据上送的信息和获取的电网总负荷信息，制定电网频率校正控制措施；(即图2中的步骤2和3)
控制总站计算：
平均第一高频定值时间
Figure BDA0002653104540000101
平均第二高频定值时间
Figure BDA0002653104540000102
平均第一低频定值时间
Figure BDA0002653104540000111
平均第二低频定值时间
Figure BDA0002653104540000112
和
平均故障频率时间包括：
平均高频故障频率时间
Figure BDA0002653104540000113
和平均低频故障频率时间
Figure BDA0002653104540000114
新能源并网总功率
Figure BDA0002653104540000115
新能源总可调高功率
Figure BDA0002653104540000116
和，新能源总可调低功率
Figure BDA0002653104540000117
总第一次调高控制量
Figure BDA0002653104540000118
总第一次调低控制量
Figure BDA0002653104540000119
总第二次调高控制量
Figure BDA00026531045400001110
和：
总第二次调低控制量
Figure BDA00026531045400001111
控制总站总调高量P+＝(P1+)+(P2+)，
控制总站总调低量P-＝(P1-)+(P2-)。
控制总站通过调度D5000系统获取电网总负荷为PL。
控制总站预先输入电网频率特性系数表KG，根据电网频率特性系数表KG，查询当前负荷水平的电网频率特性系数kPL。
电网频率特性系数表KG中包括不同负荷水平对应的电网频率特性系数kPL。根据电网离线数据计算整理的，电网频率特性系数kPL的计算方法为：
Figure BDA0002653104540000121
其中：f0为电网正常频率，f0＝50Hz；P'D为离线数据电网总有功负荷，ΔP'为离线数据电网总有功负荷增量，Δf'为离线电网频率偏差值；
根据电网典型方式(分析电网特性最常用的方式)时的电网负荷TPL，电网新能源并网功率TPN，电网转动惯量TM，控制总站计算当前电网转动惯量M，计算方法为：
Figure BDA0002653104540000122
计算系统的功率缺额ΔPC，计算方法为：
Figure BDA0002653104540000123
其中，Δt为时间差，Δf为电网频率差。
时间差Δt、频率差Δf的计算方式为：
7)如果tiH1、tiH2、tiL1、tiL2均为0，则时间差Δt不计算，频率差Δf不计算，系统的功率缺额ΔPC＝0。
8)如果tiH1＞0，tiH2、tiL1、tiL2均为0，此状态定义为第一状态，则时间差Δt＝tH1-tH，频率差Δf＝FH1-50-0.1。
9)如果tiH1＞0，tiH2>0，tiL1、tiL2均为0，此状态定义为第二状态。则时间差Δt＝tH2-tH，频率差Δf＝FH2-50-0.1。
10)如果tiL1＞0，tiL2、tiH1、tiH2均为0，此状态定义为第三状态。则时间差Δt＝tL1-tL，频率差Δf＝50-0.1-FL1。
11)如果tiL1＞0，tiL2>0，tiH1、tiH2均为0，此状态定义为第四状态。则时间差Δt＝tL2-tL，频率差Δf＝50-0.1-FL2。
12)其余情况下，时间差Δt不计算，频率差Δf不计算，系统的功率缺额ΔPC＝0。
制定电网频率校正控制措施，方法为：
1)如果ΔPC＝0，新能源i调节功率为0。
2)在第一状态和第二状态时，如果ΔPC≥(Pab-)-(P-)，则新能源i调低功率(Pi-)-(Pi1-)-(Pi2-)。
3)在第一状态和第二状态时，如果ΔPC＜(Pab-)-(P-)，则新能源i调低功率
Figure BDA0002653104540000131
4)在第三状态和第四状态时，如果ΔPC≥(Pab+)-(P+)，则新能源i调高功率(Pi+)-(Pi1+)-(Pi2+)。
5)在第三状态和第四状态时，如果ΔPC＜(Pab+)-(P+)，则新能源i调高功率
Figure BDA0002653104540000132
步骤三：将电网频率校正控制措施经控制子站下发至执行站，由执行站控制新能源逆变器调整功率。(即图2中的步骤4)
新能源i的控制策略，控制总站下发至控制子站，由控制子站下发至执行站，执行站将控制命令下发至新能源逆变器执行。新能源逆变器将控制命令执行后，计算逆变器实际响应控制量。
控制新能源逆变器调整功率，过程为：
根据电网频率校正控制措施，第一次调整新能源逆变器功率，执行子站重新获取电网实时频率，如果电网实时频率在(49.9Hz,50.1Hz)范围内且持续满足60s，则将tiH1、tiH2、tiL1、tiL2、tiH、tiL恢复初始值；否则，控制总站根据重新上送的信息和获取的电网总负荷信息，制定电网频率校正控制措施，第二次调整新能源逆变器功率，结束本方法。
如果新能源逆变器调高功率，如果执行站i第一次调高控制量(Pi1+)＝0，将逆变器实际响应控制量填入Pi1+；如果执行站i第一次调高控制量(Pi1+)>0，且执行站i第二次调高控制量(Pi2+)＝0，将逆变器实际响应控制量填入Pi2+。其它情况不响应。
如果新能源逆变器调低功率，如果执行站i第一次调低控制量(Pi1-)＝0，将逆变器实际响应控制量填入Pi1-；如果执行站i第一次调低控制量(Pi1-)>0，且执行站i第二次调低控制量(Pi2-)＝0，将逆变器实际响应控制量填入Pi2-。
上述实施例2的新能源集中式的频率校正控制方法可用于实施例1中的控制系统中；
通过建设新能源集中式的频率校正控制系统，在电网出现大偏差扰动时，利用控制主站统筹考虑电网运行状态，优化控制新能源场群有功功率，可以有效降低电网连锁失稳风险，有助于全面防御新能源高占比电网复杂、连锁场景下的频率不安全事件。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种新能源集中式的频率校正控制方法，其特征是，包括步骤：
获取执行站预先设置的定值信息以及新能源并网信息、电网运行信息、实际响应控制量信息；
根据上述信息和获取的电网总负荷信息，制定电网频率校正控制措施；
将电网频率校正控制措施下发至执行站，由执行站控制新能源逆变器调整功率；
制定电网频率校正控制措施方法包括：
1)如果系统的功率缺额ΔPC＝0，新能源i调节功率为0；
2)在第一状态和第二状态时，如果ΔPC≥(Pab-)-(P-)，则新能源i调低功率(Pi-)-(Pi1-)-(Pi2-)；
3)在第一状态和第二状态时，如果ΔPC＜(Pab-)-(P-)，则新能源i调低功率
Figure FDA0003464184010000011
4)在第三状态和第四状态时，如果ΔPC≥(Pab+)-(P+)，则新能源i调高功率(Pi+)-(Pi1+)-(Pi2+)；
5)在第三状态和第四状态时，如果ΔPC＜(Pab+)-(P+)，则新能源i调高功率
Figure FDA0003464184010000012
系统的功率缺额ΔPC，计算方法为：
Figure FDA0003464184010000013
其中，当前电网转动惯量M，计算方法为：
Figure FDA0003464184010000021
TM为电网典型方式时的电网转动惯量；TPL为电网典型方式时的电网负荷；TPN为电网典型方式时的电网新能源并网功率；PL为电网总负荷；P为新能源并网总功率；Δt为时间差，Δf为电网频率差，kPL为电网频率特性系数；
时间差Δt、频率差Δf的计算方式为：
1)如果tiH1、tiH2、tiL1、tiL2均为0，则系统的功率缺额ΔPC＝0；
2)如果tiH1＞0，tiH2、tiL1、tiL2均为0，此状态定义为第一状态，则时间差Δt＝tH1-tH，频率差Δf＝FH1-50-0.1；
3)如果tiH1＞0，tiH2>0，tiL1、tiL2均为0，此状态定义为第二状态，则时间差Δt＝tH2-tH，频率差Δf＝FH2-50-0.1；
4)如果tiL1＞0，tiL2、tiH1、tiH2均为0，此状态定义为第三状态，则时间差Δt＝tL1-tL，频率差Δf＝50-0.1-FL1；
5)如果tiL1＞0，tiL2>0，tiH1、tiH2均为0，此状态定义为第四状态，则时间差Δt＝tL2-tL，频率差Δf＝50-0.1-FL2；
6)其余情况下，系统的功率缺额ΔPC＝0；
tiH1、tiH2分别为平均第一高频定值时间和平均第二高频定值时间；tL1、tL2分别为平均第一低频定值时间和平均第二低频定值时间；
tH和tL分别为：平均高频故障频率时间和平均低频故障频率时间；Pab+为新能源总可调高功率；Pab-为新能源总可调低功率；
P+为控制总站总调高量，P-为控制总站总调低量；Pi+为第i个新能源可调高功率，Pi-为第i个新能源可调低功率；执行站i第一次调高控制量为Pi1+，执行站i第一次调低控制量为Pi1-，执行站i第二次调高控制量为Pi2+，执行站i第二次调低控制量为Pi2-；
由执行站控制新能源逆变器调整功率方法包括：
根据电网频率校正控制措施，第一次调整新能源逆变器功率，执行子站重新获取电网实时频率，如果电网实时频率在(49.9Hz,50.1Hz)范围内且持续满足60s，则将tiH1、tiH2、tiL1、tiL2、tiH、tiL恢复初始值；否则，控制总站根据重新上送的信息和获取的电网总负荷信息，制定电网频率校正控制措施，第二次调整新能源逆变器功率。
2.根据权利要求1所述的一种新能源集中式的频率校正控制方法，其特征是，定值信息包括：高频定值和低频定值，所有执行站设置的定值相同；高频定值设置为两个：第一高频定值FH1和第二高频定值FH2，其中FH2>FH1＞50Hz；低频定值设置为两个：第一低频定值FL1和第二低频定值FL2，其中FL2<FL1＜50Hz；
电网运行信息包括电网实时频率；
新能源并网信息包括新能源实时并网有功功率、新能源可调高功率和新能源可调低功率。
3.根据权利要求2所述的一种新能源集中式的频率校正控制方法，其特征是，执行站i中一直执行以下逻辑：如果电网实时频率fi在(49.9Hz,50.1Hz)范围内且持续满足60s，则将tiH1、tiH2、tiL1、tiL2、tiH、tiL恢复为初始值0；
如果电网实时频率fi＝FH1，则对应时间为平均第一高频定值时间tiH1；如果电网实时频率fi＝FH2，则对应时间为平均第二高频定值时间tiH2；如果电网实时频率fi＝FL1，则对应时间为平均第一低频定值时间tiL1；如果电网实时频率fi＝FL2，则对应时间为平均第二低频定值时间tiL2；如果电网实时频率fi＝50.1Hz，则对应时间为平均高频故障频率时间tiH；如果电网频率fi＝49.9Hz，则对应时间为平均低频故障频率时间tiL。
4.根据权利要求2所述的一种新能源集中式的频率校正控制方法，其特征是，执行站i中一直执行另一个逻辑：如果电网实时频率fi在(40Hz,49.9Hz]∪[50.1Hz,60Hz)范围，实时并网有功功率、新能源可调高功率、新能源可调低功率将不再从逆变器重新获取，用之前保存的数据；如果电网实时频率fi在(49.9Hz,50.1Hz)范围内持续满足设定时间，实时并网有功功率、新能源可调高功率、新能源可调低功率将定期重新从逆变器获取。
5.根据权利要求2所述的一种新能源集中式的频率校正控制方法，其特征是，执行站i中一直执行另一个逻辑：如果电网实时频率fi在(49.9Hz,50.1Hz)范围内连续满足设定时间，则执行站i控制新能源逆变器调节的次数清零，执行站i第一次调高控制量Pi1+、执行站i第一次调低控制量Pi1-、执行站i第二次调高控制量Pi2+和执行站i第二次调低控制量Pi2-清零。
6.一种新能源集中式的频率校正控制系统，其特征是，包括总站层、子站层、执行站层和执行层；
总站层仅有一个控制总站，用于接受各控制子站信息，并下发控制措施至控制子站；
子站层包括多个控制子站，控制子站用于接收控制总站下发的控制措施命令并下发控制措施至执行站，一个新能源场站配置一个控制子站；
执行站层包括多个执行站，执行站用于接收控制子站控制命令，一个新能源逆变器配置一个执行站；
执行层包括多个新能源场站的新能源逆变器；
控制总站经由控制子站获取执行站预先设置的定值信息以及新能源并网信息、电网运行信息、实际响应控制量信息；
控制总站根据上述信息和获取的电网总负荷信息，制定电网频率校正控制措施，包括：
1)如果系统的功率缺额ΔPC＝0，新能源i调节功率为0；
2)在第一状态和第二状态时，如果ΔPC≥(Pab-)-(P-)，则新能源i调低功率(Pi-)-(Pi1-)-(Pi2-)；
3)在第一状态和第二状态时，如果ΔPC＜(Pab-)-(P-)，则新能源i调低功率
Figure FDA0003464184010000051
4)在第三状态和第四状态时，如果ΔPC≥(Pab+)-(P+)，则新能源i调高功率(Pi+)-(Pi1+)-(Pi2+)；
5)在第三状态和第四状态时，如果ΔPC＜(Pab+)-(P+)，则新能源i调高功率
Figure FDA0003464184010000061
系统的功率缺额ΔPC，计算方法为：
Figure FDA0003464184010000062
其中，当前电网转动惯量M，计算方法为：
Figure FDA0003464184010000063
TM为电网典型方式时的电网转动惯量；TPL为电网典型方式时的电网负荷；TPN为电网典型方式时的电网新能源并网功率；PL为电网总负荷；P为新能源并网总功率；Δt为时间差，Δf为电网频率差，kPL为电网频率特性系数；
时间差Δt、频率差Δf的计算方式为：
1)如果tiH1、tiH2、tiL1、tiL2均为0，则系统的功率缺额ΔPC＝0；
2)如果tiH1＞0，tiH2、tiL1、tiL2均为0，此状态定义为第一状态，则时间差Δt＝tH1-tH，频率差Δf＝FH1-50-0.1；
3)如果tiH1＞0，tiH2>0，tiL1、tiL2均为0，此状态定义为第二状态，则时间差Δt＝tH2-tH，频率差Δf＝FH2-50-0.1；
4)如果tiL1＞0，tiL2、tiH1、tiH2均为0，此状态定义为第三状态，则时间差Δt＝tL1-tL，频率差Δf＝50-0.1-FL1；
5)如果tiL1＞0，tiL2>0，tiH1、tiH2均为0，此状态定义为第四状态，则时间差Δt＝tL2-tL，频率差Δf＝50-0.1-FL2；
6)其余情况下，系统的功率缺额ΔPC＝0；
tiH1、tiH2分别为平均第一高频定值时间和平均第二高频定值时间；tL1、tL2分别为平均第一低频定值时间和平均第二低频定值时间；
tH和tL分别为：平均高频故障频率时间和平均低频故障频率时间；Pab+为新能源总可调高功率；Pab-为新能源总可调低功率；
P+为控制总站总调高量，P-为控制总站总调低量；Pi+为第i个新能源可调高功率，Pi-为第i个新能源可调低功率；执行站i第一次调高控制量为Pi1+，执行站i第一次调低控制量为Pi1-，执行站i第二次调高控制量为Pi2+，执行站i第二次调低控制量为Pi2-；
将电网频率校正控制措施经控制子站下发至执行站，由执行站控制新能源逆变器调整功率，包括：
根据电网频率校正控制措施，第一次调整新能源逆变器功率，执行子站重新获取电网实时频率，如果电网实时频率在(49.9Hz,50.1Hz)范围内且持续满足60s，则将tiH1、tiH2、tiL1、tiL2、tiH、tiL恢复初始值；否则，控制总站根据重新上送的信息和获取的电网总负荷信息，制定电网频率校正控制措施，第二次调整新能源逆变器功率。
7.根据权利要求6所述的一种新能源集中式的频率校正控制系统，其特征是，定值信息包括：高频定值和低频定值，所有执行站设置的定值相同；高频定值设置为两个：第一高频定值FH1和第二高频定值FH2，其中FH2>FH1＞50Hz；低频定值设置为两个：第一低频定值FL1和第二低频定值FL2，其中FL2<FL1＜50Hz；
电网运行信息包括电网实时频率；
新能源并网信息包括新能源实时并网有功功率、新能源可调高功率、新能源可调低功率。
CN202010877657.1A 2020-08-27 2020-08-27 一种新能源集中式的频率校正控制系统及控制方法 Active CN112087003B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010877657.1A CN112087003B (zh) 2020-08-27 2020-08-27 一种新能源集中式的频率校正控制系统及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010877657.1A CN112087003B (zh) 2020-08-27 2020-08-27 一种新能源集中式的频率校正控制系统及控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112087003A CN112087003A (zh) 2020-12-15
CN112087003B true CN112087003B (zh) 2022-06-03

Family

ID=73729682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010877657.1A Active CN112087003B (zh) 2020-08-27 2020-08-27 一种新能源集中式的频率校正控制系统及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112087003B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112104009B (zh) * 2020-08-27 2022-05-31 国网电力科学研究院有限公司 一种新能源集中式的频率校正防误方法和系统
CN115276107B (zh) * 2022-09-28 2022-12-09 云南电网能源投资有限责任公司 一种光伏电站配电网的电能变量检测方法、装置及设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006074905A (ja) * 2004-09-02 2006-03-16 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
CN108173261A (zh) * 2017-12-25 2018-06-15 国电南瑞科技股份有限公司 新能源并网有功高可靠性自动控制系统
CN108321819A (zh) * 2018-01-31 2018-07-24 国家电网公司西北分部 基于新能源场站功率损失量精确感知的直流功率速降方法及其系统
CN108448617A (zh) * 2018-04-02 2018-08-24 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种间接自校正的光伏发电装置控制方法
CN110581551A (zh) * 2019-09-11 2019-12-17 国电南瑞科技股份有限公司 一种风电机组参与电网紧急控制的方法及装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006074905A (ja) * 2004-09-02 2006-03-16 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
CN108173261A (zh) * 2017-12-25 2018-06-15 国电南瑞科技股份有限公司 新能源并网有功高可靠性自动控制系统
CN108321819A (zh) * 2018-01-31 2018-07-24 国家电网公司西北分部 基于新能源场站功率损失量精确感知的直流功率速降方法及其系统
CN108448617A (zh) * 2018-04-02 2018-08-24 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种间接自校正的光伏发电装置控制方法
CN110581551A (zh) * 2019-09-11 2019-12-17 国电南瑞科技股份有限公司 一种风电机组参与电网紧急控制的方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN112087003A (zh) 2020-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110011329B (zh) 含分布式光伏的低压配电台区无功控制方法
CN108599241A (zh) 光伏虚拟同步机一次调频控制方法及设备
Zhang et al. Self-adaptive secondary frequency regulation strategy of micro-grid with multiple virtual synchronous generators
CN111817326B (zh) 一种交流微网孤岛模式下的分散式储能soc控制及整合方法
Lin et al. Overview of frequency-control technologies for a VSC-HVDC-integrated wind farm
CN112087003B (zh) 一种新能源集中式的频率校正控制系统及控制方法
CN110970906A (zh) 一种协调控制风电场无功电压的方法和系统
CN110970907B (zh) 一种协调控制光伏电站无功电压的方法和系统
CN109659941B (zh) 一种交直流混合微电网自治控制方法及系统
WO2021253368A1 (en) Coordinated control system and method of wind turbine and statcom for suppressing unbalanced voltage in dispersed wind farm
CN114498748A (zh) 含电压受控源的新能源场站主动支撑协调控制方法及系统
CN114336678A (zh) 一种基于pmu的风光储场站一次调频控制的方法
CN111900710A (zh) 一种并网型直流微电网协调控制方法
CN115395566A (zh) 光伏电站控制系统及方法
CN112421651B (zh) 光伏逆变器低电压穿越过程中系统功率平衡方法及装置
CN110581551A (zh) 一种风电机组参与电网紧急控制的方法及装置
CN114069655A (zh) 一种风电场一次调频、二次调频协调控制方法
CN111092443A (zh) 一种风电场内dfig和svc无功紧急协调控制方法
CN114825487B (zh) 一种离网型风储荷发电系统及控制调试方法
CN116454953A (zh) 一二次融合分布式构网型储能方法及装置
CN115483715A (zh) 一种用于集中式光伏电站的虚拟同步发电机自适应控制方法及系统
CN113178879B (zh) 一种适用于多虚拟同步机的频率恢复控制方法
CN113765159B (zh) 基于协调控制提升新能源场站电压控制能力的方法及系统
CN112104009B (zh) 一种新能源集中式的频率校正防误方法和系统
CN112165124A (zh) 用于特高压直流输电通道故障时的有功调控方法和系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant