一種直流輸電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的啟動方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種直流輸電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的啟動方法，依據(jù)交流系統(tǒng)的頻率偏差Δf啟動直流輸電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)聯(lián)合調(diào)頻，包括高頻啟動模式和低頻啟動模式；若頻率偏差Δf＞0，則直流輸電系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)組采用高頻啟動模式；若頻率偏差Δf＜0，則直流輸電系統(tǒng)和所述發(fā)電機(jī)組采用低頻啟動模式。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種直流輸電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的啟動方法，綜合利用發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻能力與直流輸電系統(tǒng)的調(diào)制功能，避免了單純依靠發(fā)電機(jī)組調(diào)頻需要增加大量備用容量的問題，同時通過協(xié)調(diào)頻率控制限制直流輸電系統(tǒng)功率變化量，避免了直流兩端交流濾波器的頻繁投切，提升了直流輸電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。
【專利說明】一種直流輸電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的啟動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制領(lǐng)域，具體涉及一種直流輸電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的啟動方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)能是當(dāng)前利用較多且被認(rèn)為最經(jīng)濟(jì)的新能源。西北地區(qū)風(fēng)電資源豐富，但由于我國能源與負(fù)荷呈現(xiàn)逆向分布的特點(diǎn)，目前西北地區(qū)風(fēng)電能源開發(fā)呈現(xiàn)出“以大規(guī)模集中接入、遠(yuǎn)距離輸送、大范圍消納”為主、“以大規(guī)模分散接入、就地消納”為輔的特點(diǎn)，與西北地區(qū)情況類似，我國北部、東北部等風(fēng)電、煤電密集地區(qū)同樣存在風(fēng)電與火電同時需要外送的需求。上述風(fēng)電、火電能源基地與東部、中部負(fù)荷中心距離超過2000km以上，直流輸電作為成熟、可靠的技術(shù)是承擔(dān)遠(yuǎn)距離、大容量、低損耗輸電的主要手段。
[0003]由于風(fēng)速具有隨機(jī)性變化,致使風(fēng)電功率變化具有波動性與不確定性,風(fēng)電功率的大幅波動將導(dǎo)致直流輸電系統(tǒng)的送端有功不平衡；且目前直流輸電系統(tǒng)一般為定功率或定電流模式，運(yùn)行中輸送功率基本保持恒定，相當(dāng)于恒定負(fù)荷，此種模式下加劇了送端功率不平衡情況，對送端頻率穩(wěn)定帶來影響。高壓直流輸電系統(tǒng)(high voltage directcurrent, HVDC)具有較強(qiáng)的有功和無功調(diào)節(jié)能力，直流調(diào)制常用于改善交直流系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，利用直流調(diào)制的快速性和直流系統(tǒng)的過負(fù)荷能力，可有效改善由于風(fēng)電波動引發(fā)的送端功率不平衡。
[0004]因此，提供一種高壓直流輸電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的啟動配合方法，以提高交流系統(tǒng)輸電端的輸出功 率穩(wěn)定性顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供功率一種直流輸電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的啟動方法，包括下述步驟:
[0006]步驟1:實(shí)時檢測交流系統(tǒng)的母線頻率f，并獲取頻率偏差Λ f ；
[0007]步驟2:依據(jù)交流系統(tǒng)的頻率偏差A(yù)f啟動所述直流輸電系統(tǒng)與所述發(fā)電機(jī)組，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合調(diào)頻。
[0008]優(yōu)選的,所述交流系統(tǒng)的頻率偏差A(yù)f = f-fd,所述& = 50Hz ；
[0009]優(yōu)選的,所述啟動方法包括高頻啟動模式和低頻啟動模式；若所述頻率偏差A(yù)f>0，則所述直流輸電系統(tǒng)和所述發(fā)電機(jī)組采用高頻啟動模式；若所述頻率偏差A(yù)f <0，則所述直流輸電系統(tǒng)和所述發(fā)電機(jī)組采用低頻啟動模式；
[0010]優(yōu)選的，所述高頻啟動模式包括獲取發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻動作死區(qū)[Afmax,△f_]和直流輸電系統(tǒng)中直流調(diào)制器的動作死區(qū)[Δ P max, Afi max];將所述頻率偏差Δf與所述一次調(diào)頻動作死區(qū)進(jìn)行比較:
[0011]若所述Afmax，則所述發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器動作；獲取所述調(diào)速器動作后的頻率偏差，并將所述頻率偏差與所述直流調(diào)制器的動作死區(qū)進(jìn)行比較；若所述Af'≥Af' max或Af' ≤ Aff max，則所述直流調(diào)制器動作，否則結(jié)束所述高頻啟動模式；
[0012]若所述Λ f < Λ fmax，則結(jié)束所述高頻啟動模式；
[0013]優(yōu)選的,所述低頻啟動模式包括:
[0014]所述直流輸電系統(tǒng)的直流調(diào)制器依據(jù)所述頻率偏差△ f動作；獲取所述直流調(diào)制器動作后的頻率偏差A(yù)f"，并將其與所述發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻動作死區(qū)[Afmax，AfmaJ進(jìn)行比較，若所述Af"≥Afmax或Af" ≤Afmax則發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器動作，否則結(jié)束所述低頻啟動模式。
[0015]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是:
[0016]1、本發(fā)明提供的一種直流輸電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的啟動方法，綜合利用發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻能力與直流輸電系統(tǒng)的調(diào)制功能，避免了單純依靠發(fā)電機(jī)組調(diào)頻需要增加大量備用容量的問題，同時通過協(xié)調(diào)頻率控制限制直流輸電系統(tǒng)功率變化量，避免了直流兩端交流濾波器的頻繁投切，提升了直流輸電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性；
[0017]2、本發(fā)明提供的一種直流輸電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的啟動方法，充分利用直流調(diào)制器的快速性，為應(yīng)對風(fēng)功率等具有快速變化性的發(fā)電形式提供了合理控制方案，可以有效改善交流系統(tǒng)輸電端母線頻率不穩(wěn)定問題；
【專利附圖】

【附圖說明】 [0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0019]圖1是:本發(fā)明實(shí)施例中發(fā)電機(jī)組、直流輸電系統(tǒng)與交流系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖2是:本發(fā)明實(shí)施例中直流輸電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的啟動方法流程圖；
[0021]圖3是:本發(fā)明實(shí)施例中施加陣風(fēng)擾動后的風(fēng)速變化曲線圖；
[0022]圖4是:本發(fā)明實(shí)施例中施加陣風(fēng)擾動后的風(fēng)電場功率變化曲線圖；
[0023]圖5是:本發(fā)明實(shí)施例中高頻模式下無頻率控制、火電調(diào)頻控制和火電直流聯(lián)合調(diào)頻控制的直流輸電系統(tǒng)啟動比較圖；
[0024]圖6是:本發(fā)明實(shí)施例中施加漸進(jìn)風(fēng)擾動后的風(fēng)速變化曲線圖；
[0025]圖7是:本發(fā)明實(shí)施例中施加漸進(jìn)風(fēng)擾動后的風(fēng)電場功率變化曲線圖；
[0026]圖8是:本發(fā)明實(shí)施例中低頻模式下無頻率控制、火電調(diào)頻控制和火電直流聯(lián)合調(diào)頻控制的直流輸電系統(tǒng)啟動比較圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將結(jié)合本申請實(shí)施例中的附圖,對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0028]本發(fā)明提供了一種直流輸電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的啟動方法，具體步驟為:
[0029](I)實(shí)時檢測交流系統(tǒng)的輸電端母線頻率f，并獲取頻率偏差Λ f ;其中頻率偏差A(yù)f = f-f0, f0 為 50Hz 工頻。
[0030](2)依據(jù)頻率偏差A(yù)f確定直流輸電系統(tǒng)的啟動模式，包括高頻啟動模式和低頻啟動模式；若頻率偏差△￡ > 0，則直流輸電系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)組采用高頻啟動模式；若頻率偏差A(yù)f < 0，則直流輸電系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)組采用低頻啟動模式；[0031]①:高頻啟動模式包括獲取發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻動作死區(qū)[Λ f_，Δ fmaJ和直流調(diào)制器的動作死區(qū)[Af, max，Af' max];將頻率偏差A(yù)f與一次調(diào)頻動作死區(qū)進(jìn)行比較:
[0032]若Af多Afmax，則發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器動作，對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整；獲取調(diào)速器動作后的頻率偏差，并將該新的頻率偏差與直流調(diào)制器的動作死區(qū)進(jìn)行比較；若Af' _或Af'_，則直流輸電系統(tǒng)中的直流調(diào)制器動作進(jìn)行直流調(diào)制，否則結(jié)束高頻啟動模式；
[0033]若Λ f < Λ fmax，則結(jié)束高頻啟動模式；
[0034]本發(fā)明實(shí)施例中一次調(diào)頻動作死區(qū)為[-0.033Hz, 0.033Hz]，直流調(diào)制器的動作死區(qū)為[0Hz,0.2Hz]；
[0035]②:低頻啟動模式包括獲取火電機(jī)組的一次調(diào)頻動作死區(qū)[Afmax, Afmax];直流調(diào)制器依據(jù)頻率偏差動作后，將直流調(diào)制器動作后獲得的新的頻率偏差A(yù)f"與一次調(diào)頻動作死區(qū)進(jìn)行比較；
[0036]若頻率偏差A(yù)f"≥Afmax或Af" ( Afmax，則火電機(jī)組的調(diào)速器動作，否則結(jié)束低頻啟動模式；
[0037]本發(fā)明實(shí)施例中一次調(diào)頻動作死區(qū)為[-0.033Hz，0.033Hz]。
[0038](3)依據(jù)啟動模式啟動直流輸電系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)組。
[0039]本實(shí)施例中發(fā)電機(jī)組為“風(fēng)火”打捆的火電機(jī)組和風(fēng)電機(jī)組，其中風(fēng)電機(jī)組所處風(fēng)電場為酒泉風(fēng)電基地；直流輸電系統(tǒng)為高壓直流輸電系統(tǒng)；
[0040]依據(jù)風(fēng)電場的功率波動值設(shè)置火電機(jī)組的備用容量C ;若風(fēng)電場的功率波動范圍為[N，M]，則備用容量C = M ;其中功率波動范圍[N，M]內(nèi)的功率波動值為落在區(qū)間[N，M]內(nèi)的概率為90%的功率波動值；如圖1所示交流系統(tǒng)的輸出總功率為6000MW，其中風(fēng)電機(jī)組的接入功率為1800MW ;直流輸電系統(tǒng)采用定功率控制方式，即單極線路功率Ptkci為3000MW ；本實(shí)施例中，酒泉風(fēng)電基地的功率波動為0.6%~1.5%時的概率為90%，則酒泉風(fēng)電基地的功率波動范圍為[10.8，270]麗，火電機(jī)組的備用容量0 = 270MW；
[0041]如圖2所示本實(shí)施例中火電機(jī)組和直流輸電系統(tǒng)啟動方法的具體步驟為:
[0042]步驟1:實(shí)時檢測交流系統(tǒng)母線頻率f，獲取頻率偏差Λ f ；
[0043]配置直流調(diào)制器和火電機(jī)組的調(diào)速器的參數(shù):
[0044]直流調(diào)制器采用雙側(cè)頻率調(diào)制控制器，動作死區(qū)設(shè)定為[0Hz，0.2Hz]，直流調(diào)制器單極限幅的上限值為Afmax = 0.1Pdc0 = 300MW，下限值為Δ Afmax = 0.5Pdc0 = 1500MW ;火電機(jī)組的一次調(diào)頻動作死區(qū)[-0.033Hz, 0.033Hz]。
[0045]步驟2:施加如圖3所示的陣風(fēng)擾動，風(fēng)速在IOs~20s內(nèi)升高lm/s時酒泉風(fēng)電基地的風(fēng)電場功率變化如圖4所示，此時交流系統(tǒng)母線頻率f大于工頻50Hz，采用高頻啟動模式；
[0046]①:將頻率偏差A(yù)f與電機(jī)組的一次調(diào)頻動作死區(qū)進(jìn)行比較，本實(shí)施例中頻率偏差Λ f≥0.033Hz,因此火電機(jī)組的調(diào)速器動作，即一次調(diào)頻動作；
[0047]②:獲取火電機(jī)組一次調(diào)頻動作后的交流系統(tǒng)母線頻率，并計(jì)算新的頻率偏差A(yù)f';將頻率偏差A(yù)f'與火直流調(diào)制器的動作死區(qū)進(jìn)行比較，本實(shí)施例中Af, ^ 0.2Hz,因此直流調(diào)制器動作，即快速提升直流線路功率；
[0048]圖5示出了高頻啟動模式下無頻率控制、火電調(diào)頻控制和火電直流聯(lián)合調(diào)頻控制的交流系統(tǒng)母線頻率變化曲線比較圖，輸電端母線頻率偏差最大值如下表:
【權(quán)利要求】
1.一種直流輸電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的啟動方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟: 步驟1:實(shí)時檢測交流系統(tǒng)的母線頻率f，并獲取頻率偏差A(yù)f ; 步驟2:依據(jù)交流系統(tǒng)的頻率偏差A(yù)f啟動所述直流輸電系統(tǒng)與所述發(fā)電機(jī)組，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合調(diào)頻。
2.如權(quán)利要求1所述的一種直流輸電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的啟動方法，其特征在于，所述交流系統(tǒng)的頻率偏差A(yù)f = f-fd,所述& = 50Hz。
3.如權(quán)利要求1所述的一種直流輸電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的啟動方法，其特征在于，所述啟動方法包括高頻啟動模式和低頻啟動模式；若所述頻率偏差△￡ > O,則所述直流輸電系統(tǒng)和所述發(fā)電機(jī)組采用高頻啟動模式；若所述頻率偏差A(yù)f < O，則所述直流輸電系統(tǒng)和所述發(fā)電機(jī)組采用低頻啟動模式。
4.如權(quán)利要求3所述的一種直流輸電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的啟動方法，其特征在于，所述高頻啟動模式包括獲取發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻動作死區(qū)[Afmin，AfmaJ和直流輸電系統(tǒng)中直流調(diào)制器的動作死區(qū)[Af, min，Af' min];將所述頻率偏差A(yù)f與所述一次調(diào)頻動作死區(qū)進(jìn)行比較: 若所述Afmin，則所述發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器動作；獲取所述調(diào)速器動作后的頻率偏差A(yù)f'，并將所述頻率偏差A(yù)f'與所述直流調(diào)制器的動作死區(qū)進(jìn)行比較；若所述Af'≥Af' min或Af'min，則所述直流調(diào)制器動作，否則結(jié)束所述高頻啟動模式； 若所述Af < Afmax，則結(jié)束所述高頻啟動模式。
5.如權(quán)利要求3所述的一種直流輸電系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的啟動方法，其特征在于，所述低頻啟動模式包括: 所述直流輸電系統(tǒng)的直流調(diào)制器依據(jù)所述頻率偏差動作；獲取所述直流調(diào)制器動作后的頻率偏差A(yù)f"，并將其與所述發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻動作死區(qū)[Afmax，AfmaJ進(jìn)行比較，若所述Af"≥Afmax或Af" ( Afmax則發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器動作，否則結(jié)束所述低頻啟動模式。
【文檔編號】H02J3/24GK103986170SQ201410077492
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】葛俊, 郭小江, 施學(xué)謙, 韓奕, 孫玉嬌, 王雅婷, 高超, 張玉紅 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)寧夏電力公司, 國網(wǎng)新疆電力公司