一种应对电网故障的风机暂态频率主动支撑方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种应对电网故障的风机暂态频率主动支撑方法、系统及存储介质，包括：检测电网的频率状态信息，当检测到的频率偏差超过设定阈值时，启动风机暂态频率主动支撑；根据系统频率变化速率计算电网承受的不平衡功率；基于电网承受的不平衡功率量，预测系统可能达到的最大频率偏差；当预测的最大频率偏差超过设定的阈值时，查询控制策略表，根据系统状态信息由控制策略表匹配各风电场主动支撑功率；响应于各风电场主动支撑功率，并向风电场内的各风机发送紧急控制功率命令，完成风机暂态频率主动支撑。本发明专利技术通过风机的暂态频率主动支撑，提高新能源高占比电网的频率安全稳定水平。定水平。定水平。

【技术实现步骤摘要】
一种应对电网故障的风机暂态频率主动支撑方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及电力系统及其自动化
，尤其涉及一种应对电网故障的风机暂态频率主动支撑方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]为了实现国家的能源发展战略，近年来新能源发电得到了持续快速发展，特别是我国“三北地区”，由于新能源资源丰富，新能源发电的占比屡创新高，为国家的节能减排发挥了重要作用。风力发电是通过电力电子设备接口接入电网，与传统的同步发电机相比，其惯量较小，目前也不参与电网一次调频，因此随着风电等新能源发电的快速发展，电网的频率安全稳定水平有所下降。目前应对电网故障后的频率安全稳定问题，一般依靠稳控系统，如解决大容量直流闭锁的直流配套稳控系统。但对于新能源高占比电网而言，除了确定性的直流故障之外，电网大频差扰动事件往往是由新能源无序脱网或大规模故障穿越造成的，一般在电网经过复杂连锁故障事件后发生，仅仅依靠基于事件触发的紧急控制系统难以全面防御，需要加强基于电网频率响应的频率主动支撑能力建设。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。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种应对电网故障的风机暂态频率主动支撑方法、系统及存储介质，可有效应对电网连锁故障下的大频差扰动风险，有利于提高新能源高占比电网的安全稳定运行水平。
[0004]本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种应对电网故障的风机暂态频率主动支撑方法，包括：
[0006]检测电网的频率状态信息，当检测到的频率偏差超过设定阈值时，启动风机暂态频率主动支撑；
[0007]根据系统频率变化速率计算电网承受的不平衡功率；
[0008]基于电网承受的不平衡功率量，预测系统可能达到的最大频率偏差；
[0009]当预测的最大频率偏差超过设定的阈值时，查询控制策略表，根据系统状态信息由控制策略表匹配各风电场主动支撑功率；
[0010]响应于各风电场主动支撑功率，并向风电场内的各风机发送紧急控制功率命令，完成风机暂态频率主动支撑。
[0011]进一步地，启动风机暂态频率主动支撑的方法包括：
[0012]风机暂态频率主动支撑子站根据所在变电站的母线电压相角检测频率Δf
i
，其中i＝1,2,3,
…
N，N为风机暂态主动支撑子站的总数；
[0013]记Δf0＝max{|Δf1|,|Δf2|,
…
,|Δf
N
|}，Δf0为风机暂态频率主动支撑主站根据接收的各子站的频率偏差信号；
[0014]当Δf0≥Δf
th
时，启动风机暂态频率主动支撑系统，其中Δf
th
为启动风机暂态频率主动支撑系统的频率偏差阈值。
[0015]进一步地，计算电网承受的不平衡功率量的方法包括：
[0016]获取风机暂态频率主动支撑启动后间隔Δt时间的各主站及子站的监测频率Δf
ti
，其中i＝1,2,3,
…
N，N为主站及子站的总数，计算获得不同监测站点的频率变化率
[0017]记|Δf
′0|＝max{|Δf1′
|,|Δf
′2|,
…
,|Δf
′
N
|}为系统最大频率变化率，根据公示计算电网承受的不平衡功率其中E
MWS
为电网中所有开机机组的发电机动能总和，可以通过在线获取的机组运行状态获得；ΔP的单位为MW，其为正值表示电网存在发电盈余，对应系统频率上升，其为负值表示电网存在发电缺额，对应系统频率下降。
[0018]进一步地，预测系统可能达到的最大频率偏差的方法包括：
[0019][0020]其中K为一次调频的最大调节量，K＝P
G
*k，单位为MW，P
G
为系统等值单机系统的额定容量，k为系统等值单机系统一次调频的最大调节比例；T为一次调频响应时间，单位为s；L为负荷的调节系数，L＝K
L
*P
L
/(2πf
N
)，单位为MW，K
L
为负荷的频率响应因子，P
L
为当前的负荷总量，f
N
为额定频率50Hz；M为系统惯量，M＝6.37*10
‑3*E
MWS
，单位为MW.s；
[0021]令Δf
′
＝0，求得Δf的导数为0对应的时刻t
max
，进而代入公式得到t
max
时刻对应的系统最大频率偏差Δf
max
。
[0022]进一步地，所述控制策略表根据离线时域仿真计算或在线时域仿真计算制定。
[0023]进一步地，所述控制策略表的信息包括在不同的系统发电机总动能下，当监测输电通道功率为不同值时，对应的各参与控制的风电场主动支撑功率量。
[0024]进一步地，所述离线时域仿真计算基于电网典型运行方式开展，制定固定的离线控制策略表；
[0025]所述在线时域仿真计算，根据电网实时运行方式，进行滚动计算，并根据仿真计算结果实时刷新形成在线控制策略表。
[0026]进一步地，所述紧急控制命令包括风电机组功率紧急提升或速降。
[0027]本专利技术提供了一种应对电网故障的风机暂态频率主动支撑系统，包括风机暂态频率主动支撑主站、风机暂态频率主动支撑子站、风机暂态频率主动支撑执行站；
[0028]所述风机暂态频率主动支撑主站用于接收风机暂态频率主动支撑子站发送的频率信息及各风电场可控制有功功率信息，获取监视关键输电断面线路功率，根据控制策略表向对应的风机暂态频率主动支撑子站下发紧急控制命令；
[0029]所述风机暂态频率主动支撑子站用于接收各风机暂态频率主动支撑执行站的可控制有功功率信息，接收控制主站下发的紧急控制命令，并将紧急控制命令发送给各风机暂态频率主动支撑执行站；
[0030]所述风机暂态频率主动支撑执行站用于接收风场内所有风机的可控制有功功率信息并汇总发送至风机暂态频率主动支撑子站，接收并执行控制子站下发的紧急控制命令，向风场内的各风机发送紧急控制功率命令。
[0031]本专利技术提供了一种应对电网故障的风机暂态频率主动支撑系统，包括存储器和处理器；
[0032]所述存储器用于存储指令；
[0033]所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据上述方法的步骤。
[0034]本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
[0035]本专利技术的有益效果如下：
[0036]本专利技术利用电网的频率响应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应对电网故障的风机暂态频率主动支撑方法，其特征在于，包括：检测电网的频率状态信息，当检测到的频率偏差超过设定阈值时，启动风机暂态频率主动支撑；根据系统频率变化速率计算电网承受的不平衡功率；基于电网承受的不平衡功率量，预测系统可能达到的最大频率偏差；当预测的最大频率偏差超过设定的阈值时，查询控制策略表，根据系统状态信息由控制策略表匹配各风电场主动支撑功率；响应于各风电场主动支撑功率，并向风电场内的各风机发送紧急控制功率命令，完成风机暂态频率主动支撑。2.根据权利要求1所述的一种应对电网故障的风机暂态频率主动支撑方法，其特征在于，启动风机暂态频率主动支撑的方法包括：风机暂态频率主动支撑子站根据所在变电站的母线电压相角检测频率Δf
i
，其中i＝1,2,3,
…
N，N为风机暂态主动支撑子站的总数；记Δf0＝max{|Δf1|,|Δf2|,
…
,|Δf
N
|}，Δf0为风机暂态频率主动支撑主站根据接收的各子站的频率偏差信号；当Δf0≥Δf
th
时，启动风机暂态频率主动支撑系统，其中Δf
th
为启动风机暂态频率主动支撑系统的频率偏差阈值。3.根据权利要求2所述的一种应对电网故障的风机暂态频率主动支撑方法，其特征在于，计算电网承受的不平衡功率量的方法包括：获取风机暂态频率主动支撑启动后间隔Δt时间的各主站及子站的监测频率Δf
ti
，其中i＝1,2,3,
…
N，N为主站及子站的总数，计算获得不同监测站点的频率变化率记|Δf
′0|＝max{|Δf
′1|,|Δf
′2|,
…
,|Δf
′
N
|}为系统最大频率变化率，根据公示计算电网承受的不平衡功率其中E
MWS
为电网中所有开机机组的发电机动能总和，可以通过在线获取的机组运行状态获得；ΔP的单位为MW，其为正值表示电网存在发电盈余，对应系统频率上升，其为负值表示电网存在发电缺额，对应系统频率下降。4.根据权利要求3所述的一种应对电网故障的风机暂态频率主动支撑方法，其特征在于，预测系统可能达到的最大频率偏差的方法包括：其中K为一次调频的最大调节量，K＝P
G
*k，单位为MW，P
G
为系统等值单机系统的额定容量，k为系统等值单机系统一次调频的最大调节比例；T为一次调频响应时间，单位为s；L为负荷的调节系数，L＝K
L
*P
L

【专利技术属性】
技术研发人员：李兆伟，朱玲，吴雪莲，刘福锁，赵学茂，徐广，李威，陶泉霖，王玉，黄慧，郄朝辉，张红丽，黄锡芳，樊小伟，杜延菱，孙荣富，王靖然，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司国家电网有限公司国网冀北电力有限公司，
类型：发明
国别省市：