使用汇集线路开关实现光伏电站有功功率紧急控制的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光伏发电站有功自动调节技术领域，特别涉及一种使用汇集线路开关 实现光伏电站有功功率紧急控制的方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，全国众多光伏基地的建成投产，改变了原有的电源结构，光伏发电对电网 的影响逐步增大，由只对局部电网的无功电压影响，上升到对大电网调峰、调频的影响。国 标GB/T1996-2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》指出："光伏发电站应具备参与电 力系统的调频和调峰的能力。光伏发电站应配置有功功率控制系统，具备有功功率连续平 滑调节的能力，并能够参与系统有功功率控制。光伏发电站有功功率控制系统能够接收并 自动执行电网电度机构下达的有功功率及有功功率变化的控制指令"。按照规定要求，光伏 发电站应积极建设有功功率自动控制系统，满足电网公司要求，提高电网光伏功率自动调 节水平，确保电网稳定运行。
[0003] 该国标还规定，在电力系统事故或紧急情况下，光伏发电站应按下列要求运行：
[0004] a)电力系统事故或特殊运行方式下，按照电网调度机构的要求降低光伏发电站有 功功率。
[0005] b)当电力系统频率高于50. 2Hz时，按照电网调度机构指令降低光伏发电站有功 功率，严重情况下切除整个光伏发电站。
[0006] c)若光伏发电站的运行危及电力系统安全稳定，电网调度机构按相关规定暂时将 光伏发电站切除。
[0007] 事故处理完毕，电力系统恢复正常运行状态后，光伏发电站应按照调度指令并网 运行。对电力系统故障期间没有脱网的光伏发电站，其有功功率在故障清除后应快速恢复， 自故障清除时刻开始，以至少30%额定功率/秒的功率变化率恢复至正常发电状态。
[0008] 电力系统传统意义上的自动有功控制（AGC)系统主要调节对象为火力发电机组 和水力发电机组，在确保电网频率稳定方面发挥了重要作用。借鉴电网调度原电力系统能 量管理系统（EMS)中AGC模块成功的运行经验，光伏发电站有功自动控制系统应根据电网 EMS和光伏发电站实时数据采集系统的实时信息、系统发电计划以及光伏发电站功率预测 系统信息，通过对光伏发电站上网有功功率的控制调节，达到对光伏发电站内几十台光伏 阵列的有功功率控制。
[0009] 在实际运行中，电网调度端AGC系统将每个光伏发电站看成一台机组，作为系统 的控制对象。电网调度端AGC系统参考发电计划和功率预测结果进行指令计算，然后发送 有功功率指令到光伏发电站端AGC模块。光伏发电站AGC模块根据接收到的调度有功功率 指令通过分配计算出每台光伏阵列的有功输出目标，最后将目标经通信接口下发到每台光 伏阵列实现有功功率的调节。
[0010] 受制于光伏阵列通信接口的延时以及光伏阵列有功调节响应速度的限制（秒 级），紧急情况下光伏发电站AGC通过调节每台光伏阵列的有功输出，不能达到快速减少有 功输出的要求（毫秒级）。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种使用汇集线路开关实现光 伏电站有功功率紧急控制的方法，在调度要求对有功功率进行紧急控制时，不通过调节单 台光伏阵列有功的输出，而是通过控制光伏发电站各个汇集线路开关来快速调节总有功输 出，保证上网总有功既不超过调度指令，又尽可能多的发电。
[0012] 本发明提出的一种使用汇集线路开关实现光伏电站有功功率紧急控制的方法，其 特征在于，该方法包括以下步骤：
[0013] 1)根据调度要求确定光伏发电站有功紧急控制超标允许时延（100毫秒~500毫 秒可配置）；
[0014] 2)在一个调节周期（25毫秒）开始到来时，进行有功功率自动调节，具体包括：
[0015] 2-1)从电网调度端AGC系统获取光伏电站有功功率紧急指令，并以此指令作为光 伏电站有功紧急控制的上限P_ ;
[0016] 2-2)采集光伏电站并网点送出线路和各条汇集线路有功功率、各个汇集线路开关 状态；若上网总有功功率P gate小于上限P _则为合格，超标计时清〇,等待下一个调节周期 开始，返回步骤2-1);否则转步骤2-3);
[0017] 2-3)超标计时累加一个调节周期的时间，得到的超标计时值若小于有功紧急控制 超标允许时延，等待下一个调节周期开始，返回步骤2-1);否则转步骤2-4);
[0018] 2-4)执行减有功调节，总有功快速切除目标为：
[0019] Pset= Pgate-Pmax
[0020] 2-4-1)将η条汇集线路有功功率组成一个集合Pl记为{Pn，…，P 11,…，i = (1，···，!!)}，从此集合Pl中查找出所有大于PMt的P11构成子集，再从此子集中查找最小值 Plljllin,记下线路号i及该线路有功功率与Pset的差值记为P deltaJ ( = Plljllin-Pset)，若无此线 路，则 Pdeltaj= Pgate;
[0021] 2-4-2)将η条汇集线路有功功率两两组合、并计算出每个组合之和（共Cl个），将 这些和组成一个集合P2记为{P 21，…P21，…，i= (1，…，）}，从此集合中查找出所有大于 的P 21构成子集，再从此子集中查找最小值P 21__，记下线路号组合及该组合之和与PMt 的差值记为Pdelta_2( = P2i_min_PSet)，右无此线路号组合，则Pdelta_2 = P gate;
[0022] 以此类推…
[0023] 2-4-m)将各条汇集线路有功功率任取m个有功作为一个组合（m < η)、并计算出 每个组合之和（共Cg1个），将这些和组成一个集合Pm记为（Pnil，…Pnil，…，i = (1，···，）}， 从此集合中查找出所有大于Ps J勺P "构成子集，再从此子集中查找最小值P ，记下线路 号组合及该组合之和与Pset的差值记为P deltaJ11( = Pmi_min_Pset)，右无此线路号组合，则Pdeltii+ =P . m ± gate，
[0024] 2-5)从集合{Pdelta l，…，Pdelta ni，…，m= (1，···，!〇}查找出最小值及其对应的 线路号组合；将此线路号组合对应的汇集线路开关通过硬接线方式直接断开，本周期调节 结束；
[0025] 3)等待下一个调节周期，返回步骤2-1)。
[0026] 本发明提出的使用汇集线路开关实现光伏电站有功功率紧急控制的方法，其优点 是：本发明方法通过控制光伏发电站各个汇集线路开关来快速调节总有功输出，保证上网 总有功在紧急情况下能迅速低于调度指令。同时通过选择略大于调节量的汇集线路有功组 合，使切除的有功尽可能少，最大限度发挥了光伏发电站的发电能力。通过工程实践可以发 现，这种方法简单易于实现，而且光伏发电站汇集线路个数越多，切除的有功组合之和将越 接近调节量，总体调节效果越好。
【具体实施方式】
[0027] 下面以某光伏发电站采用本发明的一个具体实施例，介绍本发明的使用汇集线路 开关实现光伏电站有功功率紧急控制的方法。
[0028] 本发明提出的使用汇集线路开关实现光伏电站有功功率紧急控制的方法，其特征 在于，该方法包括以下步骤：
[0029] 1)根据调度要求确定光伏发电站有功紧急控制超标允许时延（100毫秒~500毫 秒可配置）；
[0030] 2)在一个调节周期（25毫秒）开始到来时，进行有功功率自动调节，具体包括：
[0031] 2-1)从电网调度端AGC系统获取光伏电站有功功率紧急指令，并以此指令作为光 伏电站有功紧急控制的上限P_ ;
[0032] 2-2)采集光伏电站并网点送出线路和各条汇集线路有功功率、各个汇集线路开关 状态；若上网总有功功率P gate小于上限P _则为合格，超标计时清〇,等待下一个调节周期 开始，返回步骤2-1);否则转步骤2-3);
[0033] 2-3)超标计时累加一个调节周期的时间，得到的超标计时值若小于有功紧急控制 超标允许时延，等待下一个调节周期开始，返回步骤2-1);否则转步骤2-4);
[0034] 2-4)执行减有功调节，总有功快速切除目标为：
[0035] Pset=Pgate-Pnax
[0036] 2-4-1)将η条汇集线路有功功率组成一个集合Pl记为{Pn，…，P 11,…，i = (1，···，!〇}，从此集合Pl中查找出所有大于PMt的