一种计及涉网保护的再生能源电力系统电压稳定控制方法与流程

1.本发明涉及电力系统安全运行控制技术领域，特别是一种计及涉网保护的再生能源电力系统电压稳定控制方法。


背景技术：

2.《电力系统安全稳定导则》规定我国电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分为三级：第一级标准保持稳定运行和电网的正常供电；第二级标准保持稳定运行，但允许损失部分负荷；第三级标准当系统不能保持稳定运行时，必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。根据此标准我们设置三道防线来确保电力系统在遇到各种事故时的安全稳定运行：第一道防线快速可靠的继电保护、有效的预防性控制措施，确保电网在发生常见的单一故障时保持电网稳定运行和电网的正常供电；第二道防线采用稳定控制装置及切机、切负荷等紧急控制措施，确保电网在发生概率较低的严重故障时能继续保持稳定运行；第三道防线设置失步解列、频率及电压紧急控制装置，当电网遇到概率很低的多重严重事故而稳定破坏时，依靠这些装置防止事故扩大，防止大面积停电。
3.随着环境保护和能源需求增长的双重压力加剧，光伏、风力发电等可再生能源大力推广应用，光伏发电设备、风力发电设备大量接入电网，对电网的安全稳定运行带来了新的挑战，近年来，我国发生多起再生能源发电机组脱网事故，关于再生能源发电机组特性及涉网保护与电网运行控制之间协调配合问题受到广泛关注。这些问题中又以低频低压切负荷、解列、高周切机、电压稳定控制等第三道防线措施与再生能源发电机组涉网保护参数的协调配合最为密切。实际上再生能源电力系统大规模接入电网后也会遇到类似的问题。
4.目前，电力系统传统第三道防线电压稳定控制装置，仅考虑切除本站的无功源设备，而未考虑逆变器涉网保护给电网带来的负面影响，由于涉网保护切除的是逆变器，且因涉网保护先动作，会导致在高/低压动作时可能过度投切无功源设备或过切逆变器，从而应用于再生能源电力系统会造成再生能源电力系统高压而致部分逆变器因高/低压涉网保护而继续动作，出现因涉网保护与第三道防线失配而造成再生能源电力系统电压的崩溃，导致系统大范围停电。因此传统的电力系统第三道防线电压稳定控制装置，如果装设在再生能源电力系统升压变就必须要进行相应的改造。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的是克服现有技术的缺点，提供一种可防止再生能源电力系统电压稳定控制装置在高/低压动作时因忽略涉网保护切除的逆变器而过度投切无功源设备或过切逆变器，避免因涉网保护与第三道防线失配而造成再生能源电力系统电压的崩溃，减少系统停电范围及经济损失，提高电力系统运行的稳定性及可靠性的计及涉网保护的再生能源电力系统电压稳定控制方法。
6.本发明采用如下技术方案：
7.一种计及涉网保护的再生能源电力系统电压稳定控制方法，包括以下步骤：
8.①
获取再生能源发电系统升压站的高/低压投切无功源设备定值和所有逆变器的高/低压涉网保护定值，并将因高/低压涉网保护切除的逆变器无功功率之和q
s
清零；
9.②
判断再生能源电力系统内是否有逆变器的电压满足高/低压涉网保护条件，若有，则满足高/低压涉网保护条件的逆变器会因高/低压涉网保护而动作，此时记录各逆变器因涉网保护而被切除时刻的无功功率q
j
，并统计所有因高/低压涉网保护而切除的逆变器无功功率之和n为高/低压涉网保护切除的逆变器总台数；若没有逆变器因高/低压涉网保护而动作，则q
s
保持不变，直接转至步骤
③
；
10.③
基于再生能源发电系统升压站的高/低压投切无功源设备定值，判断再生能源发电系统升压站母线的电压是否满足本轮次的高/低压动作条件，若满足则查找本轮次电压稳定控制装置需要切除或投入的无功源容量q
i
，如需切除无功源，则转至步骤
④
，如需投入无功源，则转至步骤
⑤
；若不满足高/低压动作条件，则返回步骤
②
；
11.④
再生能源发电系统升压站母线的电压满足高压动作条件，需切除无功源容量q
i
的情况下，当q
i
≥q
s
时，计算电压稳定控制所需切除的实际容量q
l
＝q
i
‑
q
s
，然后电压稳定控制装置根据需切除的实际容量q
l
的大小切除该再生能源发电系统升压站的无功源设备；当q
i
＜q
s
时，则q
l
＝0，不需要投切无功源设备；完成切除无功源设备后，将q
s
清零，然后返回步骤
②
进行下一轮判定；
12.⑤
再生能源发电系统升压站母线的电压满足低压动作条件，需投入无功源容量q
i
的情况下，计算电压稳定控制所需投入的实际容量q
l
＝q
s
+q
i
，然后电压稳定控制装置根据需投入的实际容量q
l
的大小投入该再生能源发电系统升压站的无功源设备，完成投入无功源设备后，将q
s
清零，然后返回步骤
②
进行下一轮判定。
13.进一步地，所述再生能源电力系统为光伏电力系统，或风力发电电力系统，或风力
‑
光伏电力系统。
14.进一步地，所述再生能源发电系统升压站为光伏发电系统升压站或风力发电系统升压站。
15.进一步地，所述步骤
②
中，根据再生能源发电系统升压站母线测量的实时电压与逆变器的高/低压涉网保护定值对比，来判断再生能源电力系统内是否有逆变器的电压满足高/低压涉网保护条件，当再生能源发电系统升压站母线测量的实时电压高于逆变器的高压涉网保护定值时，判定为逆变器满足高压涉网保护条件；当再生能源发电系统升压站母线测量的实时电压低于逆变器的低压涉网保护定值时，判定为逆变器满足低压涉网保护条件。
16.进一步地，所述步骤
③
中，基于再生能源发电系统升压站的高/低压投切无功源设备定值，判断再生能源发电系统升压站母线的电压是否满足本轮次的高/低压动作条件，当再生能源发电系统升压站母线的电压高于再生能源发电系统升压站的高压投切无功源设备定值时，判定为满足本轮次高压动作条件；当再生能源发电系统升压站母线的电压低于再生能源发电系统升压站的低压投切无功源设备定值时，判定为满足本轮次低压动作条件。
17.进一步地，所述步骤
①
中，再生能源发电系统升压站的高/低压投切无功源设备定值为基于再生能源电力系统第三道防线设置的用于电压稳定控制的定值。
18.进一步地，所述步骤
①
中，逆变器的高/低压涉网保护定值为与逆变器自身配置相关的定值。
19.由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.本发明在传统电力系统电压稳定控制装置的基础上计及了因涉网保护而切除的逆变器的无功容量，可避免再生能源电力系统电压稳定控制装置在高/低压动作时因忽略涉网保护切除的逆变器而过度投切无功源设备，从而可防止因过度投切无功源设备造成再生能源发电系统高压而导致部分逆变器因高/低压涉网保护而继续动作，避免因涉网保护与第三道防线失配而造成再生能源电力系统电压的崩溃，从而可减少系统停电范围及经济损失，提高电力系统运行的稳定性及可靠性。
附图说明
21.图1是本发明实施例1的计及涉网保护的再生能源电力系统电压稳定控制方法流程图；
22.图2是本发明实施例2的计及涉网保护的再生能源电力系统电压稳定控制方法流程图。
具体实施方式
23.以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
24.实施例1
25.参照图1，本实施例的一种计及涉网保护的再生能源电力系统电压稳定控制方法，应用于光伏电力系统，包括以下步骤：
26.①
获取光伏发电系统升压站的高/低压投切无功源设备定值和所有逆变器的高/低压涉网保护定值，并将因高/低压涉网保护切除的逆变器无功功率之和q
s
清零。光伏发电系统升压站的高/低压投切无功源设备定值为基于光伏电力系统第三道防线预先设置的用于电压稳定控制的定值。逆变器的高/低压涉网保护定值为与逆变器自身配置相关的出厂即设定好的定值。
27.②
根据光伏发电系统升压站母线测量的实时电压与逆变器的高/低压涉网保护定值对比，来判断光伏电力系统内是否有逆变器的电压满足高/低压涉网保护条件。当光伏发电系统升压站母线测量的实时电压高于逆变器的高压涉网保护定值时，判定为逆变器满足高压涉网保护条件；当光伏发电系统升压站母线测量的实时电压低于逆变器的低压涉网保护定值时，判定为逆变器满足低压涉网保护条件。若有，则满足高/低压涉网保护条件的逆变器会因高/低压涉网保护而动作，此时记录各逆变器因涉网保护而被切除时刻的无功功率q
j
，并统计所有因高/低压涉网保护而切除的逆变器无功功率之和n为高/低压涉网保护切除的逆变器总台数；若没有逆变器因高/低压涉网保护而动作，则q
s
保持不变，直接转至步骤
③
；
28.③
基于光伏发电系统升压站的高/低压投切无功源设备定值，判断光伏发电系统升压站母线的电压是否满足本轮次的高/低压动作条件。当光伏发电系统升压站母线的电压高于光伏发电系统升压站的高压投切无功源设备定值时，判定为满足本轮次高压动作条
件；当光伏发电系统升压站母线的电压低于光伏发电系统升压站的低压投切无功源设备定值时，判定为满足本轮次低压动作条件。若满足则查找本轮次电压稳定控制装置需要切除或投入的无功源容量q
i
，如需切除无功源，则转至步骤
④
，如需投入无功源，则转至步骤
⑤
；若不满足高/低压动作条件，则返回步骤
②
；
29.④
光伏发电系统升压站母线的电压满足高压动作条件，需切除无功源容量q
i
的情况下，当q
i
≥q
s
时，计算电压稳定控制所需切除的实际容量q
l
＝q
i
‑
q
s
，然后电压稳定控制装置根据需切除的实际容量q
l
的大小切除该光伏发电系统升压站的无功源设备；当q
i
＜q
s
时，则q
l
＝0，不需要投切无功源设备；完成切除无功源设备后，将q
s
清零，然后返回步骤
②
进行下一轮判定；
30.⑤
光伏发电系统升压站母线的电压满足低压动作条件，需投入无功源容量q
i
的情况下，计算电压稳定控制所需投入的实际容量q
l
＝q
s
+q
i
，然后电压稳定控制装置根据需投入的实际容量q
l
的大小投入该光伏发电系统升压站的无功源设备，完成投入无功源设备后，将q
s
清零，然后返回步骤
②
进行下一轮判定。
31.实施例2
32.参照图2，本实施例的一种计及涉网保护的再生能源电力系统电压稳定控制方法，应用于风力发电电力系统，包括以下步骤：
33.①
获取风力发电系统升压站的高/低压投切无功源设备定值和所有逆变器的高/低压涉网保护定值，并将因高/低压涉网保护切除的逆变器无功功率之和q
s
清零。风力发电系统升压站的高/低压投切无功源设备定值为基于风力发电电力系统第三道防线预先设置的用于电压稳定控制的定值。逆变器的高/低压涉网保护定值为与逆变器自身配置相关的定值。
34.②
根据风力发电系统升压站母线测量的实时电压与逆变器的高/低压涉网保护定值对比，来判断风力发电电力系统内是否有逆变器的电压满足高/低压涉网保护条件。当风力发电系统升压站母线测量的实时电压高于逆变器的高压涉网保护定值时，判定为逆变器满足高压涉网保护条件；当风力发电系统升压站母线测量的实时电压低于逆变器的低压涉网保护定值时，判定为逆变器满足低压涉网保护条件。若有，则满足高/低压涉网保护条件的逆变器会因高/低压涉网保护而动作，此时记录各逆变器因涉网保护而被切除时刻的无功功率q
j
，并统计所有因高/低压涉网保护而切除的逆变器无功功率之和n为高/低压涉网保护切除的逆变器总台数；若没有逆变器因高/低压涉网保护而动作，则q
s
保持不变，直接转至步骤
③
；
35.③
基于风力发电系统升压站的高/低压投切无功源设备定值，判断风力发电系统升压站母线的电压是否满足本轮次的高/低压动作条件。当风力发电系统升压站母线的电压高于风力发电系统升压站的高压投切无功源设备定值时，判定为满足本轮次高压动作条件；当风力发电系统升压站母线的电压低于风力发电系统升压站的低压投切无功源设备定值时，判定为满足本轮次低压动作条件。若满足则查找本轮次电压稳定控制装置需要切除或投入的无功源容量q
i
，如需切除无功源，则转至步骤
④
，如需投入无功源，则转至步骤
⑤
；若不满足高/低压动作条件，则返回步骤
②
；
36.④
风力发电系统升压站母线的电压满足高压动作条件，需切除无功源容量q
i
的情
况下，当q
i
≥q
s
时，计算电压稳定控制所需切除的实际容量q
l
＝q
i
‑
q
s
，然后电压稳定控制装置根据需切除的实际容量q
l
的大小切除该风力发电系统升压站的无功源设备；当q
i
＜q
s
时，则q
l
＝0，不需要投切无功源设备；完成切除无功源设备后，将q
s
清零，然后返回步骤
②
进行下一轮判定；
37.⑤
风力发电系统升压站母线的电压满足低压动作条件，需投入无功源容量q
i
的情况下，计算电压稳定控制所需投入的实际容量q
l
＝q
s
+q
i
，然后电压稳定控制装置根据需投入的实际容量q
l
的大小投入该风力发电系统升压站的无功源设备，完成投入无功源设备后，将q
s
清零，然后返回步骤
②
进行下一轮判定。
38.实施例3
39.本实施例应用于风力
‑
光伏电力系统，风力
‑
光伏电力系统包括风力发电电力系统和光伏电力系统。光伏电力系统采用实施例1的计及涉网保护的再生能源电力系统电压稳定控制方法进行控制，风力发电电力系统采用实施例2的计及涉网保护的再生能源电力系统电压稳定控制方法进行控制。
40.上述仅为本发明的三个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。