一种应对风机群体性脱网故障的火电机组紧急调控方法
【专利摘要】本发明提供了一种应对风机群体性脱网故障的火电机组紧急调控方法，该方法包括以下步骤：确定风电场的风机脱网总量PLWG总；确定火电机组可用旋备总量PARS总；判断所述火电机组紧急功率提升策略的启动条件；确定所述火电机组的紧急功率提升量；所述火电机组执行紧急功率提升命令。该方法用于在发生群体性风机脱网故障时，能够快速、准确的提升机组的机械功率，降低风机脱网对系统造成的不利影响，弥补以往仅依靠机组一次调频调节幅度较小和调度员人工调度方式下的时延较大且不精确的不足。
【专利说明】一种应对风机群体性脱网故障的火电机组紧急调控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力系统稳定控制【技术领域】的方法，具体讲涉及一种应对风机群体性脱网故障的火电机组紧急调控方法。
【背景技术】
[0002]随着能源与环境问题的日益突出，加强了对可再生能源特别是风能的大规模开发利用。风电与火电“打捆”外送是水电资源不足地区风电开发的一个重要特征，根据风电基地出力特性分析，配套建设一定规模的常规火电机组，不仅能够满足风电送出调峰出力变化率的要求，而且能够满足受电端用电市场功率调节与控制的需求。
[0003]部分地区发生过多起风机群体性脱网事故已受到广泛重视。对于风火打捆外送系统，风机脱网会导致频率降低、主网电压升高和外送通道功率波动的不利后果。在系统开机方式较小，出现相对较高的风机脱网容量条件下，火电机组即使有旋转备用，但机组通常所设置的额定功率的6% -10%—次调频限幅会限制功率提升幅度，而调度中心人员发现故障再通知电厂提升功率的传统控制方法时延较大，不能减小暂态频率偏移量。
[0004]随着相量量测装置(PMU)硬件技术的逐渐成熟和高速通信网络的发展，PMU在电力系统中得到了广泛应用。以PMU为基础的电网广域测量系统(WAMS)很好地解决电力系统广域空间同步测量的问题，使电网控制中心在统一的时标下对电力系统状态进行测量和分析成为可能。借助WAMS技术，实时监测风机脱网量，快速、准确的提升机组的机械功率，以便充分利用火电机组的可用旋转备用量，降低风机脱网对系统造成的不利影响，是一项重要研究课题。
【发明内容】
[0005]为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种应对风机群体性脱网故障的火电机组紧急调控方法，在发生群体性风机脱网故障时，能够快速、准确的提升机组的机械功率，降低风机脱网对系统造成的不利影响，弥补以往仅依靠机组一次调频调节幅度较小和调度员人工调度方式下的时延较大且不精确的不足。
[0006]实现上述目的所采用的解决方案为:
[0007]—种应对风机群体性脱网故障的火电机组紧急调控方法，其改进之处在于:所述方法包括以下步骤:
[0008]1:确定风电场的风机脱网总量Plwg总；
[0009]I1:确定火电机组可用旋备总量Paks总；
[0010]II1:判断所述火电机组紧急功率提升策略的启动条件；
[0011]IV:确定所述火电机组的紧急功率提升量；
[0012]V:所述火电机组执行紧急功率提升命令。
[0013]进一步的，所述步骤I中，风机脱网量监测子站监测所述风电场送出线路有功功率在风机脱网后的功率减小量Purei,确定所述风电场的所述风机脱网总量Pure总=σPlwmo[0014]进一步的，所述步骤II中，火电机组紧急功率提升控制子站根据纳入火电机组紧急调控徂围机组的可用旋备星Parsi ?确定火电机组可用旋备总星Pars & = ∑Paesio
[0015]进一步的，所述步骤III中，火电机组紧急调控决策中心站判断所述风电场的所述风机脱网总量Pucii与门滥值Pm是否满足Pureij≥Psti及所述火电机组可用旋备总量Pms总'与门槛值Pst2是否满足Paks & ^ PST2，若均满足则进入所述步骤IV启动火电机组紧急功率提升控制，否则返回重新开始。
[0016]进一步的，所述步骤III中，设置所述门槛值Psn用于避免风机脱网量较小时启动火电机组紧急调控策略，Psn设置为当前工况负荷的3% -5% ；
[0017]设置所述门槛值Pst2用于避免可用旋备量较小时启动火电机组紧急调控策略，Pst2设置为所述火电机组额定有功功率的3% -5%。
[0018]进一步的，所述步骤IV包括以下步骤:
[0019]S401、比较所述风机脱网总量Puc总和所述火电机组可用旋备总量Paks总，若Pars总
≤Phm则各台所述火电机组的紧急功率提升量取各自的可用旋备量，所述紧急功率提升
里 Pup-zi=PARSi ;
[0020]S402、比较所述风机脱网总量Pure总和所述火电机组可用旋备总量Pars,6，若Pars总>ρ?^，刷新待确定功率提升量的所述火电机组的列表，并标志变量flag取值为O ;
[0021]S403、确定火电机组功率提升总量为Pup,e= PLffG,6-XPup zi ；
[0022]S404、以按所述火电机组额定有功容量分配紧急功率提升量为原则，确定功率分配系数为Kci=Pm / Σ Pnj，理想功率提升量为Pup—Ci=KciPup总；
[0023]S405、对所述待确定功率提升量的所述火电机组列表内的机组，逐台判断PAKSi〈PUPci条件是否成立，若成立则该台火电机组的紧急功率提升量取其可用旋备量，即PUP—zi=PAKSi，并标志变量flag取值为I ;否则保持flag为O ;
[0024]S406、若f lag=l，则返回步骤S402 ;若f Iag=O,则待确定功率提升量的所述火电机组取理想功率提升量的值，待确定功率提升量的所述火电机组的紧急功率提升量pUP—zi=pUP—
ci °
[0025]进一步的，所述步骤V中，所述火电机组执行紧急功率提升命令，确定目标功率值Pα^=P^+PυP—zi，将CCS的目标功率值由常规的AGC指令值PAea切换为所述目标功率值Paffii,实现功率提升任务。
[0026]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0027]1、本发明提供的方法针对我国风电装机大幅增加背景下风机群体性脱网事故对电网安全稳定构成较大威胁问题，充分、有效地利用火电机组的可用旋转备用量，可降低风机脱网引发连锁性事故的风险，有效提升风火打捆外送系统抵御风机群体性脱网故障的能力。
[0028]2、本发明提供的方法借助WAMS / PMU系统，实时监测风机脱网量，根据风机脱网总量与火电机组的可用旋备总量的数值关系，优化确定火电机组的紧急功率提升值，兼顾了机组耐受能力和紧急调控效果。
[0029]3、本发明提供的方法在发生群体性风机脱网故障时，可快速、准确的提升机组的机械功率，弥补了仅依靠机组一次调频调节幅度较小和调度员人工调度方式下的时延较大且不精确的不足，最大限度的降低了风机脱网对系统造成的不利影响。[0030]4、本发明提供的方法具有原理简单、效果好、可操作性及实用性强的优点，具有较高的实用价值和良好的市场前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为应对风机群体性脱网故障的火电机组紧急调控方法的流程图；
[0032]图2为风电与火电打捆送电典型系统接线图；
[0033]图3为火电机组执行紧急功率提升命令时CCS的目标功率值切换逻辑示意图；
[0034]图4为送端机组是否采取紧急调控方法对应的系统频率偏差曲线图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步的详细说明。
[0036]如图1所示，图1为应对风机群体性脱网故障的火电机组紧急调控方法的流程图；本发明的方法包括以下步骤:
[0037]步骤一、确定风电场的风机脱网总量Plm^ ;
[0038]步骤二、确定火电机组可用旋备总量Paks总；
[0039]步骤三、判断所述火电机组紧急功率提升策略的启动条件；
[0040]步骤四、确定所述火电机组的紧急功率提升量；
[0041 ] 步骤五、所述火电机组执行紧急功率提升命令。
[0042]步骤一中，设有风机脱网量监测子站，该风机脱网量监测子站监测所述风电场送出线路有功功率在风机脱网后的功率减小量Purei，确定所述风电场的所述风机脱网总量为
Plwg 总一^ Plwgi。
[0043]风机脱网监测子站主要由风电场送出线路运行参数的监测单元、风机脱网总量的计算单元和与火电机组紧急调控决策中心站进行通讯的数据通讯单元等组成，可实时获得风电场风机脱网量信息，并传送给火电机组紧急调控决策中心站。
[0044]步骤二中，设有火电机组紧急功率提升控制子站，该火电机组紧急功率提升控制子站根据纳入火电机组紧急调控范围机组的可用旋备量PAKSi，确定火电机组可用旋备总量
为 Pars 总一工 Paesi。
[0045]火电机组紧急功率提升控制子站主要由火电机组运行参数的监测单元、执行紧急功率提升命令的控制单元和与火电机组紧急调控决策中心站进行通讯的数据通讯单元等组成，可实时获得火电机组可用旋备总量，并执行紧急功率提升命令。
[0046]步骤三中，设有火电机组紧急调控决策中心站，该火电机组紧急调控决策中心站判断所述风电场的所述风机脱网总量？^6与门槛值Psn是否满足Psti及所述火电机组可用旋备总量Paks,?与门槛值Pst2是否满足PaksPst2，若均满足则进入所述步骤四启动火电机组紧急功率提升控制，否则返回重新开始。
[0047]设置门滥值Psn用于避免风机脱网量较小时启动火电机组紧急调控策略,Psn宜设置为当前工况负荷的3% -5% ;
[0048]设置门滥值Pst2用于避免可用旋备量较小时启动火电机组紧急调控策略,Pst2宜设置为火电机组额定有功功率的3% -5%。
[0049]火电机组紧急调控决策中心站主要由机组紧急功率提升策略启动判断和紧急功率提升量分配计算单元和与风机脱网监测子站、火电机组紧急功率提升控制子站进行通讯的数据通讯单元等组成，实现是否启动紧急功率提升策略的判断，并计算各机组分配的紧急功率提升量，进而下达给各机组。
[0050]步骤四中，根据上述风机脱网总量和火电机组可用旋备总量进行判断，包括以下步骤:
[0051]S401、比较所述风机脱网总量Pure总和所述火电机组可用旋备总量Paks总，若Paks总
<Phm则各台所述火电机组的紧急功率提升量取各自的可用旋备量，所述紧急功率提升
里 Pup—z「PARSi ;
[0052]S402、比较所述风机脱网总量Puc,6和所述火电机组可用旋备总量Paks总,若PAK,e、>P.,&，刷新待确定功率提升量的所述火电机组的列表，并标志变量flag取值为O ;
[0053]S403、确定火电机组功率提升总量为Pup总=Plwgi6 _ Σ Pup zi ；
[0054]S404、以按所述火电机组额定有功容量分配紧急功率提升量为原则，确定功率分配系数为Kcd=Pm / Σ PNj，理想功率提升量为Pui^i=KcdPup总；
[0055]S405、对所述待确定功率提升量的所述火电机组列表内的机组，逐台判断PAKSi〈PUPci条件是否成立，若成立则该台火电机组的紧急功率提升量取其可用旋备量，即PUP—zi=PAKSi，并标志变量flag取值为I ;否则flag为O ;
[0056]S406、若flag=l，则返回步骤S402 ;若fIag=O,则待确定功率提升量的所述火电机组取理想功率提升量的值，即待确定功率提升量的所述火电机组的紧急功率提升量Pup—
=P
zi rUP_ci °
[0057]步骤五中，火电机组执行紧急功率提升命令，确定目标功率值，将CCS (机炉协调控制系统)的目标功率值由常规的AGC(自动发电控制)指令值PAea切换为所述目标功率值Paffii，实现功率提升任务。
[0058]根据上述方法，结合风电与火电打捆送电典型系统为例做进一步说明。风电与火电打捆送电典型系统接线图如图2所示。
[0059]为突出风电的影响，设置的风电容量稍大，风电装机容量占全系统装机容量的13%。系统中有2个风电场，额定容量均为135丽，风电厂Y包括225台0.6丽的固速风机；风电场S包括90台1.5MW的双馈风机。每个风电场设置一台等值机，通过变比为0.69kV /10.5kV、10.5kV / IlOkV的变压器经2级升压与系统相连，并网变压器和线路参数完全相同。系统中有3台火电机组，送端和受端分别有2台和I台，单机额定容量均为600MW。系统节点出力负荷情况如表1所示。
[0060]表1风电与火电打捆送电典型系统出力负荷情况
[0061]
【权利要求】
1.一种应对风机群体性脱网故障的火电机组紧急调控方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 1:确定风电场的风机脱网总量Pne、； I1:确定火电机组可用旋备总量Paks,6 ； II1:判断所述火电机组紧急功率提升策略的启动条件； IV:确定所述火电机组的紧急功率提升量； V:所述火电机组执行紧急功率提升命令。
2.如权利要求1所述的调控方法，其特征在于:所述步骤I中，风机脱网量监测子站监测所述风电场送出线路有功功率在风机脱网后的功率减小量ΡΜω，确定所述风电场的所述风机脱网总量Plwg总=Σ PLffGi。
3.如权利要求1所述的调控方法，其特征在于:所述步骤II中，火电机组紧急功率提升控制子站根据纳入火电机组紧急调控范围机组的可用旋备量PAKSi，确定火电机组可用旋备总里Pars总一Z Pars i。
4.如权利要求1所述的调控方法，其特征在于:所述步骤III中，火电机组紧急调控决策中心站判断所述风电场的所述风机脱网总量？?0与门槛值Psn是否满足Psti及所述火电机组可用旋备总量Paks总与门槛值Pst2是否满足Paks P Pst2，若均满足则进入所述步骤IV启动火电机组紧急功率提升控制，否则返回重新开始。
5.如权利要求4所述的调控方法，其特征在于:所述步骤III中，设置所述门槛值Psti用于避免风机脱网量较小时启`动火电机组紧急调控策略，Psti设置为当前工况负荷的3% -5% ； 设置所述门槛值Pst2用于避免可用旋备量较小时启动火电机组紧急调控策略，Pst2设置为所述火电机组额定有功功率的3% -5%。
6.如权利要求1所述的调控方法，其特征在于:所述步骤IV包括以下步骤: 5401、比较所述风机脱网总量Pure,和所述火电机组可用旋备总量Paks，若PaksPlwg总'，则各台所述火电机组的紧急功率提升量取各自的可用旋备量，所述紧急功率提升量PUP—=P.zi rARSi， 5402、比较所述风机脱网总量Plwg总和所述火电机组可用旋备总量Paks总，若Paks总>PLwg总，刷新待确定功率提升量的所述火电机组的列表，并标志变量flag取值为O ; 5403、确定火电机组功率提升总量为Pup总=Plwg,6_Σ Pup zi ； 5404、以按所述火电机组额定有功容量分配所述紧急功率提升量为原则，确定功率分配系数为Kci = PNi / Σ Pnj，理想功率提升量为PUP—ci=KciPUP总； 5405、对所述待确定功率提升量的所述火电机组列表内的机组，逐台判断PAKSi〈PUPj条件是否成立，若成立则该台火电机组的紧急功率提升量取其可用旋备量，即PUP—zi = PAKSi，并标志变量flag取值为I ;否则保持flag为O ; 5406、若flag=l，则返回步骤S402;若f Iag=O,则待确定功率提升量的所述火电机组取理想功率提升量的值，待确定功率提升量的所述火电机组的紧急功率提升量PUP—Zi=Pui^i。
7.如权利要求1所述的调控方法，其特征在于:所述步骤V中，所述火电机组执行紧急功率提升命令，确定目标功率值P_=PAea+PUP—zi,将CCS的目标功率值由常规的AGC指令值PAGCi切换为所述目标功率值Paffii，实现功率提升任务。
【文档编号】H02J3/38GK103887814SQ201410049453
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年2月13日 优先权日:2014年2月13日
【发明者】王青, 汪宁渤, 项丽, 马世英, 丁茂生, 杨悦, 宋新立, 陈钊, 黄国林, 刘涛, 苏志达, 宋云亭, 吴丽华, 李再华, 刘应梅, 李晓珺 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 甘肃省电力公司风电技术中心, 国网宁夏电力公司, 国网甘肃省电力公司