CN112510763A - 一种源网荷协同控制系统及方法 - Google Patents

一种源网荷协同控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种源网荷协同控制系统及方法，协调控制总站检测电网故障，根据运行方式和故障类型，决策出需上调电源量、需切负荷量或需切电源量；电源控制主站将需上调电源量和需切电源量分配至各电源控制子站；负荷控制主站将需切负荷量分配至各负荷控制子站；电源控制子站将需调节电源量和需切电源量分配至下属各电源控制终端；负荷控制子站将需切负荷量分配至下属各负荷控制终端；电源/负荷控制终端根据接收到的数据，完成对控制对象的信息采集、调节以及切除功能。此种技术方案充分利用电源的调节能力，减少故障后的切电源量和切负荷量，同时在切负荷时优先切除抽蓄水泵、储能电站以及用户10kV、380V可中断负荷，提高电力系统的供电可靠性。

Description

一种源网荷协同控制系统及方法
技术领域
本发明属于电力系统自动化领域，特别涉及电力系统中一种源网荷协同控制系统及方法。
背景技术
随着我国特高压交直流电网快速发展，风电和光伏等新能源大量并网，远距离跨区输电规模持续增长，特别是在电网“强直弱交”的过渡期内，一旦特高压直流双极闭锁或大容量区域间联络线跳开，送、受端电网都可能出现严重的安全稳定问题。传统的电网稳定控制技术在故障后直接选择切除机组并网线和变电站馈线，控制措施相对粗放且容易造成较大的过切，从而导致更多的设备被迫停运和大规模停电，带来不容忽视的经济损失和社会负面影响。因此，为适应和谐社会的发展需求，传统的安全稳定控制方式需进行一定的改进。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种源网荷协同控制系统及方法，首先充分利用电源的调节能力，减少故障后的切电源量和切负荷量，同时在切负荷时优先切除抽蓄水泵、储能电站以及用户10kV、380V可中断负荷，提高电力系统的供电可靠性。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种源网荷协同控制系统，包括协调控制总站、电源控制主站、负荷控制主站、数个电源控制子站、数个负荷控制子站、数个电源控制终端、数个负荷控制终端和数个通信接口装置；
所述协调控制总站分别连接电源控制主站和负荷控制主站，用于检测电网故障，根据运行方式和故障类型，决策出需上调电源量、需切负荷量或需切电源量；
所述电源控制主站对上连接协调控制总站，对下连接多个电源控制子站，将需上调电源量和需切电源量分配至各电源控制子站；
所述负荷控制主站对上连接协调控制总站，对下连接多个负荷控制子站，将需切负荷量分配至各负荷控制子站；
所述电源控制子站对上连接电源控制主站，对下连接各种类型的电源控制终端，将需调节电源量和需切电源量分配至下属各电源控制终端；
所述负荷控制子站对上连接负荷控制主站，对下通过通信接口装置连接各种类型的负荷控制终端，将需切负荷量分配至下属各负荷控制终端；
所述电源控制终端或负荷控制终端对上连接电源控制子站或负荷控制子站，对下连接各种类型的控制资源，完成对控制对象的信息采集、调节以及切除功能；
所述通信接口装置对上连接负荷控制子站，对下连接多个负荷控制终端，将多个负荷控制终端通过一路通道接入系统。
一种源网荷协同控制方法，包括如下步骤：
步骤1，协调控制总站检测电网故障，根据运行方式和故障类型，决策出需上调电源量、需切负荷量或需切电源量；
步骤2，电源控制主站将需上调电源量和需切电源量分配至各电源控制子站；负荷控制主站将需切负荷量分配至各负荷控制子站；
步骤3，电源控制子站将需调节电源量和需切电源量分配至下属各电源控制终端；负荷控制子站将需切负荷量分配至下属各负荷控制终端；
步骤4，电源/负荷控制终端根据接收到的数据，完成对控制对象的信息采集、调节以及切除功能。
采用上述方案后，本发明在电网故障需切电源时，优先考虑下调电源出力，电源下调量不足再选切电源；电网故障需切负荷时，优先考虑上调电源出力，电源上调量不足再依次选切抽蓄水泵、储能电站和用户可中断负荷。本发明所提供的技术方案充分利用电源的调节能力，减少了故障后的切电源量和切负荷量，同时切负荷对象为抽蓄水泵、储能电站以及用户10kV、380V可中断负荷，不会造成大面积的停电，在电力系统发生故障时能够有效降低切电源量和切负荷量，减少被迫停运的设备数量，提高电网的供电可靠性。
附图说明
图1是源网荷协同控制系统总体架构示意图；
图2是电网故障后执行切电源措施的流程示意图；
图3是电网故障后执行切负荷措施的流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。
如图1所示，源网荷协同控制系统包括协调控制总站、电源控制主站、负荷控制主站、电源控制子站、负荷控制子站、多种类型的控制终端和通信接口装置，其中：
(1)协调控制总站连接电源控制主站和负荷控制主站，实时检测电网故障，根据运行方式和故障类型，进行控制量计算，决策出控制措施为切电源还是切负荷：
切电源时，假设需切电源量为PGyq，则直接将PGyq转发至电源控制主站；
切负荷时，假设需切负荷量为PLyq_orig，与事故前电源总向上可调量PG_up_all比较：
若PLyq_orig≤PG_up_all，则将需上调电源量PGyt_up＝PLyq_orig发至电源控制主站；
若PLyq_orig>PG_up_all，则将需上调电源量PGyt_up＝PG_up_all发至电源控制主站，同时将需切负荷量PLyq＝PLyq_orig-PG_up_all发至负荷控制主站。
(2)电源控制主站对上连接协调控制总站，对下连接多个电源控制子站。
当收到需上调电源量PGyt_up命令时，根据事故前第i个电源控制子站的可上调电源总量PG_up_all_s_i，计算出第i个电源控制子站需上调电源量PGyt_up_s_i如下：
Figure BDA0002202382180000031
其中，NGs为电源控制子站个数。
将计算出的需上调电源量PGyt_up_s_i发送至第i个电源控制子站执行。
当收到需切电源量PGyq命令时，根据事故前第i个电源控制子站的可切电源总量PG_all_s_i，计算出第i个电源控制子站需切电源量PGyq_s_i如下：
Figure BDA0002202382180000041
将计算出的需切电源量PGyq_s_i发送至第i个电源控制子站执行。
(3)负荷控制主站对上连接协调控制总站，对下连接多个负荷控制子站。
当收到需切负荷量PLyq命令时，根据事故前抽蓄水泵可切量PL_pump、储能可切量PL_storage(充电态切除或充电态转放电态)、第i个负荷控制子站的可中断负荷总量PL_all_s_i，计算出第i个负荷控制子站需切可中断负荷量PLyq_s_i如下：
Figure BDA0002202382180000042
其中，NLs为负荷控制子站个数。
将计算出的需切可中断负荷量PLyq_s_i发送至第i个负荷控制子站执行。
(4)电源控制子站对上连接电源控制主站，对下连接各种类型的电源控制终端。
当收到需上调电源量PGyt_up_s_i命令时，根据事故前第j个电源控制终端的可上调电源总量PG_up_t_j，计算出第j个电源控制终端需上调电源量PGyt_up_t_j如下：
Figure BDA0002202382180000043
其中，NG_up为可向上调节的电源个数。
将计算出的需上调电源量PGyt_up_t_j发送至第j个电源控制终端执行。
当收到需切电源量PGyq_s_i命令时，优先选择调节或切除新能源场站，根据事故前第j个新能源场站的可下调电源总量PGR_down_t_j和可切电源量PGR_t_j，建立如下最优计算式：
Figure BDA0002202382180000051
其中，NR为新能源场站个数，Pover为预设的过切电源量门槛，nr为被选择的新能源场站数，aj＝1表示第j个新能源场站被切除，aj＝0表示第j个新能源场站参与调节。
向选中的nr个新能源场站分别发送调节或切除命令，若aj＝1则向第j个新能源场站发切除命令，若aj＝0则向第j个新能源场站发向下调节PGR_down_t_j命令。
若需切电源量PGyq_s_i大于新能源场站的总可切，则选择调节或切除水火电机组，根据事故前第j个水火电机组的可下调电源总量PGT_down_t_j和可切电源量PGT_t_j，建立如下最优计算式：
Figure BDA0002202382180000052
其中，PG_all_R为新能源场站的总可切电源量，nt为被选择的水火电机组数，aj＝1表示第j个水火电机组被切除，aj＝0表示第j个水火电机组参与调节。
向选中的nt个水火电机组分别发送调节或切除命令，若aj＝1则向第j个水火电机组发切除命令，若aj＝0则向第j个水火电机组发向下调节PGT_down_t_j命令。
(5)负荷控制子站对上连接负荷控制主站，对下连接各种类型的负荷控制终端，将需切负荷量分配至下属各负荷控制终端。
当收到全切1～k层级命令时，立即向下属各优先级非零的控制终端发送切除相应层级(1～k层)的命令。
当收到需切可中断负荷量PLyq_s_i命令时，根据事故前下属优先级为p的控制终端的k+1层可中断负荷量PL_k+1_p，计算需切终端优先级N如下：
Figure BDA0002202382180000061
则负荷控制子站向下属优先级为1～N的控制终端发送切除k+1层命令。
(6)控制终端对上连接电源控制子站或负荷控制子站，对下连接各种类型的控制资源，完成对控制对象的信息采集、调节以及切除功能。多种类型的控制终端包括可中断负荷控制终端、储能控制终端、抽蓄控制终端、水(火)电厂控制终端、新能源控制终端。
(7)通信接口装置对上通过E1接口接入SDH网络连接负荷控制子站，对下使用2MHDLC协议连接多个负荷控制终端，实现多个负荷控制终端共享一路E1通道接入系统。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种源网荷协同控制系统，其特征在于：包括协调控制总站、电源控制主站、负荷控制主站、数个电源控制子站、数个负荷控制子站、数个电源控制终端、数个负荷控制终端和数个通信接口装置；
所述协调控制总站分别连接电源控制主站和负荷控制主站，用于检测电网故障，根据运行方式和故障类型，决策出需上调电源量、需切负荷量或需切电源量；
所述电源控制主站对上连接协调控制总站，对下连接多个电源控制子站，将需上调电源量和需切电源量分配至各电源控制子站；
所述负荷控制主站对上连接协调控制总站，对下连接多个负荷控制子站，将需切负荷量分配至各负荷控制子站；
所述电源控制子站对上连接电源控制主站，对下连接各种类型的电源控制终端，将需调节电源量和需切电源量分配至下属各电源控制终端；
所述负荷控制子站对上连接负荷控制主站，对下通过通信接口装置连接各种类型的负荷控制终端，将需切负荷量分配至下属各负荷控制终端；
所述电源/负荷控制终端对上连接电源/负荷控制子站，对下连接各种类型的控制资源，完成对控制对象的信息采集、调节以及切除功能。
2.如权利要求1所述的一种源网荷协同控制系统，其特征在于：所述负荷控制终端包括可中断负荷控制终端、第一储能控制终端和抽蓄控制终端，电源控制终端包括水/火电厂控制终端、新能源控制终端和第二储能控制终端。
3.如权利要求1所述的一种源网荷协同控制系统，其特征在于：所述通信接口装置为负荷控制终端提供入网接口，对上通过E1接口接入SDH网络，对下使用2M HDLC协议与多个负荷控制终端通信。
4.一种源网荷协同控制方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，协调控制总站检测电网故障，根据运行方式和故障类型，决策出需上调电源量、需切负荷量或需切电源量；
步骤2，电源控制主站将需上调电源量和需切电源量分配至各电源控制子站；负荷控制主站将需切负荷量分配至各负荷控制子站；
步骤3，电源控制子站将需上调电源量和需切电源量分配至下属各电源控制终端；负荷控制子站将需切负荷量分配至下属各负荷控制终端；
步骤4，电源/负荷控制终端根据接收到的数据，完成对控制对象的信息采集、调节以及切除功能。
5.如权利要求4所述的一种源网荷协同控制方法，其特征在于：所述步骤1中，若协调控制总站计算需切电源量为PGyq，则直接将PGyq转发至电源控制主站；
若协调控制总站计算需切负荷量为PLyq_orig，则与事故前电源总向上可调量PG_up_all比较：
若PLyq_orig≤PG_up_all，则将需上调电源量PGyt_up＝PLyq_orig发至电源控制主站；
若PLyq_orig>PG_up_all，则将需上调电源量PGyt_up＝PG_up_all发至电源控制主站，同时将需切负荷量PLyq＝PLyq_orig-PG_up_all发至负荷控制主站。
6.如权利要求4所述的一种源网荷协同控制方法，其特征在于：所述步骤2中，当电源控制主站收到需上调电源量PGyt_up命令时，根据事故前第i个电源控制子站的可上调电源总量PG_up_all_s_i，计算出第i个电源控制子站需上调电源量PGyt_up_s_i如下：
Figure FDA0002202382170000021
其中，NGs为电源控制子站个数；
将计算出的需上调电源量PGyt_up_s_i发送至第i个电源控制子站执行；
当电源控制主站收到需切电源量PGyq命令时，根据事故前第i个电源控制子站的可切电源总量PG_all_s_i，计算出第i个电源控制子站需切电源量PGyq_s_i如下：
Figure FDA0002202382170000022
将计算出的需切电源量PGyq_s_i发送至第i个电源控制子站执行。
7.如权利要求4所述的一种源网荷协同控制方法，其特征在于：所述步骤2中，当负荷控制主站收到需切负荷量PLyq命令时，根据事故前抽蓄水泵可切量PL_pump、储能可切量PL_storage、第i个负荷控制子站的可中断负荷总量PL_all_s_i，计算出第i个负荷控制子站需切可中断负荷量PLyq_s_i如下：
Figure FDA0002202382170000031
其中，NLs为负荷控制子站个数；
将计算出的需切可中断负荷量PLyq_s_i发送至第i个负荷控制子站执行。
8.如权利要求4所述的一种源网荷协同控制方法，其特征在于：所述步骤3中，当第i个电源控制子站收到需上调电源量PGyt_up_s_i命令时，根据事故前第j个电源控制终端的可上调电源总量PG_up_t_j，计算出第j个电源控制终端需上调电源量PGyt_up_t_j如下：
Figure FDA0002202382170000032
其中，NG_up为可向上调节的电源个数；
将计算出的需上调电源量PGyt_up_t_j发送至第j个电源控制终端执行。
9.如权利要求4所述的一种源网荷协同控制方法，其特征在于：所述步骤3中，当第i个电源控制子站收到需切电源量PGyq_s_i命令时，优先选择调节或切除新能源场站，根据事故前第j个新能源场站的可下调电源总量PGR_down_t_j和可切电源量PGR_t_j，建立如下最优计算式：
Figure FDA0002202382170000033
其中，NR为新能源场站个数，Pover为预设的过切电源量门槛，nr为被选择的新能源场站数，aj＝1表示第j个新能源场站被切除，aj＝0表示第j个新能源场站参与调节；
向选中的nr个新能源场站分别发送调节或切除命令，若aj＝1则向第j个新能源场站发切除命令，若aj＝0则向第j个新能源场站发向下调节PGR_down_t_j命令；
若需切电源量PGyq_s_i大于新能源场站的总可切，则选择调节或切除水火电机组，根据事故前第j个水火电机组的可下调电源总量PGT_down_t_j和可切电源量PGT_t_j，建立如下最优计算式：
Figure FDA0002202382170000041
其中，PG_all_R为新能源场站的总可切电源量，nt为被选择的水火电机组数，aj＝1表示第j个水火电机组被切除，aj＝0表示第j个水火电机组参与调节；
向选中的nt个水火电机组分别发送调节或切除命令，若aj＝1则向第j个水火电机组发切除命令，若aj＝0则向第j个水火电机组发向下调节PGT_down_t_j命令。
10.如权利要求4所述的一种源网荷协同控制方法，其特征在于：所述步骤3中，当负荷控制子站收到全切1～k层级命令时，立即向下属各优先级非零的控制终端发送切除相应层级1～k层的命令；
当收到需切可中断负荷量PLyq_s_i命令时，根据事故前下属优先级为p的控制终端的k+1层可中断负荷量PL_k+1_p，计算需切终端优先级N如下：
Figure FDA0002202382170000042
则负荷控制子站向下属优先级为1～N的控制终端发送切除k+1层命令。
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