一種用于提高風(fēng)電場(chǎng)可控性的穩(wěn)控裝置與風(fēng)電場(chǎng)ems的協(xié)調(diào)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于提高風(fēng)電場(chǎng)可控性的穩(wěn)控裝置與風(fēng)電場(chǎng)EMS的協(xié)調(diào)控制方法，屬于電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明一方面利用穩(wěn)控裝置作為穩(wěn)控系統(tǒng)執(zhí)行站，在緊急情況下可執(zhí)行緊急切饋線動(dòng)作；另一方面穩(wěn)控裝置作為風(fēng)場(chǎng)各EMS系統(tǒng)與風(fēng)電調(diào)度中心聯(lián)系樞紐，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)電場(chǎng)出力，上傳風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行信息，合理分解控制計(jì)劃到各風(fēng)場(chǎng)EMS系統(tǒng)，并將穩(wěn)控裝置作為風(fēng)電場(chǎng)功率調(diào)節(jié)的一種后備手段，對(duì)于功率調(diào)整不到位的風(fēng)電場(chǎng)采取強(qiáng)制措施，以保障電網(wǎng)安全以及風(fēng)電調(diào)度的公平性。本發(fā)明能增加風(fēng)電場(chǎng)的可控性，在保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定的前提下，能充分利用風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)資源的時(shí)空差異實(shí)現(xiàn)風(fēng)風(fēng)互補(bǔ)，提高風(fēng)電利用率。
【專利說(shuō)明】-種用于提高風(fēng)電場(chǎng)可控性的穩(wěn)控裝置與風(fēng)電場(chǎng)EMS的協(xié) 調(diào)控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】，更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于提 高風(fēng)電場(chǎng)可控性的穩(wěn)控裝置與風(fēng)電場(chǎng)EMS的協(xié)調(diào)控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著風(fēng)電進(jìn)一步開發(fā)利用，調(diào)峰問(wèn)題和風(fēng)電送出問(wèn)題還將長(zhǎng)期存在，為有效解決 風(fēng)電送出、調(diào)峰問(wèn)題，需要對(duì)風(fēng)電進(jìn)行有功控制。但是，風(fēng)電場(chǎng)在執(zhí)行電網(wǎng)控制計(jì)劃時(shí)常常 難W執(zhí)行到位，暴露出風(fēng)電場(chǎng)可控性不足的缺點(diǎn)。究其原因，主要涉及技術(shù)因素和政策因素 的問(wèn)題。
[0003] 從技術(shù)因素方面來(lái)看，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)數(shù)量眾多，相關(guān)廠商也眾多，各家風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)能 量管理系統(tǒng)（EM巧的性能參差不齊，且各家的能量管理系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)制造企業(yè)壟斷，第H方 難W介入，從而致使其技術(shù)進(jìn)步緩慢。風(fēng)電場(chǎng)的能量管理系統(tǒng)不同于常規(guī)電廠，即使在能量 管理系統(tǒng)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，風(fēng)電機(jī)組依然能夠并網(wǎng)發(fā)電。因此單獨(dú)依靠能量管理系統(tǒng)來(lái)調(diào) 節(jié)風(fēng)電場(chǎng)的有功功率，其可靠性不高，手段單一，可控性難W保障，需要引入后備控制措施。
[0004] 而從政策因素來(lái)看，國(guó)家對(duì)風(fēng)電采取全額收購(gòu)政策，目前所有對(duì)風(fēng)電的有功控制 都是W電網(wǎng)安全穩(wěn)定為目標(biāo)，此種控制是沒有經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償?shù)?，并且缺乏調(diào)控不到位經(jīng)濟(jì)處罰 制度，風(fēng)電場(chǎng)在收到電網(wǎng)控制計(jì)劃后，并不積極調(diào)控，相反甚至可能會(huì)采取作弊手段來(lái)拖延 調(diào)控或逃避調(diào)控。
[0005] 因此，針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)可控性不足的問(wèn)題，亟需提出一種新的提高風(fēng)電場(chǎng)可控性的方 法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明目的是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)電場(chǎng)可控性不足，提供一種用于提高風(fēng)電場(chǎng) 可控性的穩(wěn)控裝置與風(fēng)電場(chǎng)EMS的協(xié)調(diào)控方法。該方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)緊急情況下的快速切 機(jī)，而且還能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)情況風(fēng)場(chǎng)的快速優(yōu)化控制。
[0007] 具體地說(shuō)，本發(fā)明是采用W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括W下步驟：
[0008] 1)穩(wěn)控裝置監(jiān)測(cè)風(fēng)電場(chǎng)相關(guān)運(yùn)行信息，并優(yōu)先將風(fēng)電場(chǎng)主變有功功率和作為風(fēng)電 場(chǎng)當(dāng)前出力上傳到主站或者調(diào)度中也，如果主變出現(xiàn)異常，則改風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)所有饋線功率 總和作為風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力上傳調(diào)度中也，即有： V-im
[0009] Psum = PlJ
[0010] 其中，Pu為第J條饋線的有功功率，m為風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)饋線的總數(shù)；
[0011] 2)如果穩(wěn)控裝置收到安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的緊急控制命令，則根據(jù)控制量和最小過(guò) 切原則，不經(jīng)過(guò)風(fēng)電場(chǎng)EMS系統(tǒng)，立即切除饋線開關(guān)，切除后返回步驟1);
[0012] 如果穩(wěn)控裝置沒有收到安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的緊急控制命令，則進(jìn)入步驟3);
[0013] 3)首先需判別風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力是否過(guò)低，如果風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力Ps?小于最小出力 定值PplMW則判風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力過(guò)低，需要閉鎖切饋線邏輯，返回步驟1);
[0014] 反之，則進(jìn)一步判斷風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行是否異常：穩(wěn)控裝置根據(jù)輸入的模擬量和開關(guān)量 信息判斷風(fēng)電場(chǎng)是否存在異常，當(dāng)滿足下列條件之一即判風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)異常：①通信異 常；②功能壓板退出；③主變采集功率與饋線累加功率誤差過(guò)大；
[0015] 如果風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)異常，則強(qiáng)制取穩(wěn)控裝置的最小出力定值作為風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前計(jì) 劃值Ppl^,此時(shí)，若風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力大于風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前計(jì)劃值Pph。，則閉鎖穩(wěn)控裝置切饋線 和閉鎖超發(fā)告警功能一段時(shí)間然后返回步驟1)，若風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力小于等于風(fēng)電場(chǎng)當(dāng) 前計(jì)劃值Pph。，則直接返回步驟1);
[0016] 如果風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)不存在異常，則進(jìn)入步驟4);
[0017] 4)滿足W下任一條件，認(rèn)為主站控制模式進(jìn)行了轉(zhuǎn)換；①風(fēng)電場(chǎng)本次接收計(jì)劃< 上次接收計(jì)劃*a ;②風(fēng)電場(chǎng)本次接收計(jì)劃<風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際出力*目；其中，a、目均為系數(shù)定 值；
[0018] 當(dāng)主站控制模式進(jìn)行了轉(zhuǎn)換時(shí)，分別采取W下不同閉鎖措施；a)在主站模式變化 后的前Tl分鐘內(nèi)強(qiáng)制閉鎖裝置切饋線功能；b)若在Tl分鐘到T2分鐘內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力 小于等于風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前計(jì)劃值則立即解除閉鎖；C)若在Tl分鐘到T2分鐘內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力 一直大于風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前計(jì)劃值則穩(wěn)控裝置繼續(xù)閉鎖T2-T1分鐘；其中，Tl為最小強(qiáng)制閉鎖時(shí) 間，T2為最大強(qiáng)制閉鎖時(shí)間；
[0019] 主站控制模式轉(zhuǎn)換閉鎖結(jié)束后，返回步驟1);
[0020] 如果主站控制模式?jīng)]有轉(zhuǎn)換，則直接進(jìn)入步驟5);
[0021] 5)如果穩(wěn)控裝置沒有接收到新的計(jì)劃值Ppi^,則進(jìn)入步驟6);反之穩(wěn)控裝置根據(jù) 風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力P,u"、各EMS系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速率、各EMS系統(tǒng)的當(dāng)前出力、各EMS系統(tǒng)的當(dāng)前最 大出力能力，分解計(jì)算各個(gè)EMS系統(tǒng)的調(diào)整指令和預(yù)計(jì)調(diào)整時(shí)間T :
[0022] 首先，根據(jù)各EMS系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速率進(jìn)行排序，設(shè)Ki為第i個(gè)EMS系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速率， 假設(shè)Ki >馬> Ks >w> Ki >w> K。，n為風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)EMS系統(tǒng)的總數(shù)；
[0023] 然后，按W下公式計(jì)算各EMS系統(tǒng)的最大功率調(diào)整值：
[0024]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于提高風(fēng)電場(chǎng)可控性的穩(wěn)控裝置與風(fēng)電場(chǎng)EMS的協(xié)調(diào)控制方法，其特征在 于，包括以下步驟： 1) 穩(wěn)控裝置監(jiān)測(cè)風(fēng)電場(chǎng)相關(guān)運(yùn)行信息，并優(yōu)先將風(fēng)電場(chǎng)主變有功功率和作為風(fēng)電場(chǎng)當(dāng) 前出力P_上傳到主站或者調(diào)度中心，如果主變出現(xiàn)異常，則改風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)所有饋線功率總和 作為風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力上傳調(diào)度中心，即有：
其中，Pw為第j條饋線的有功功率，m為風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)饋線的總數(shù)； 2) 如果穩(wěn)控裝置收到安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的緊急控制命令，則根據(jù)控制量和最小過(guò)切原 貝U，不經(jīng)過(guò)風(fēng)電場(chǎng)EMS系統(tǒng)，立即切除饋線開關(guān)，切除后返回步驟1); 如果穩(wěn)控裝置沒有收到安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的緊急控制命令，則進(jìn)入步驟3); 3) 首先需判別風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力是否過(guò)低，如果風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力Psuffl小于最小出力定值 Pplmn，則判風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力過(guò)低，需要閉鎖切饋線邏輯，返回步驟1); 反之，則進(jìn)一步判斷風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行是否異常：穩(wěn)控裝置根據(jù)輸入的模擬量和開關(guān)量信息 判斷風(fēng)電場(chǎng)是否存在異常，當(dāng)滿足下列條件之一即判風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)異常：①通信異常； ②功能壓板退出；③主變采集功率與饋線累加功率誤差過(guò)大； 如果風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)異常，則強(qiáng)制取穩(wěn)控裝置的最小出力定值作為風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前計(jì)劃值 Pplan，此時(shí)，若風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力Psmi大于風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前計(jì)劃值Pplan，則閉鎖穩(wěn)控裝置切饋線和閉 鎖超發(fā)告警功能一段時(shí)間然后返回步驟1)，若風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力Psu^h于等于風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前計(jì) 劃值Pplan，則直接返回步驟1); 如果風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)不存在異常，則進(jìn)入步驟4); 4) 滿足以下任一條件，認(rèn)為主站控制模式進(jìn)行了轉(zhuǎn)換：①風(fēng)電場(chǎng)本次接收計(jì)劃<上次 接收計(jì)劃*a ;②風(fēng)電場(chǎng)本次接收計(jì)劃<風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際出力;其中，a、0均為系數(shù)定值； 當(dāng)主站控制模式進(jìn)行了轉(zhuǎn)換時(shí)，分別采取以下不同閉鎖措施：a)在主站模式變化后的 前Tl分鐘內(nèi)強(qiáng)制閉鎖裝置切饋線功能；b)若在Tl分鐘到T2分鐘內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力小于 等于風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前計(jì)劃值則立即解除閉鎖；c)若在Tl分鐘到T2分鐘內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力一直 大于風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前計(jì)劃值則穩(wěn)控裝置繼續(xù)閉鎖T2-T1分鐘；其中，Tl為最小強(qiáng)制閉鎖時(shí)間，T2 為最大強(qiáng)制閉鎖時(shí)間； 主站控制模式轉(zhuǎn)換閉鎖結(jié)束后，返回步驟1); 如果主站控制模式?jīng)]有轉(zhuǎn)換，則直接進(jìn)入步驟5); 5) 如果穩(wěn)控裝置沒有接收到新的計(jì)劃值Pplan，則進(jìn)入步驟6);反之穩(wěn)控裝置根據(jù)風(fēng)電 場(chǎng)當(dāng)前出力Psum、各EMS系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速率、各EMS系統(tǒng)的當(dāng)前出力、各EMS系統(tǒng)的當(dāng)前最大出 力能力，分解計(jì)算各個(gè)EMS系統(tǒng)的調(diào)整指令和預(yù)計(jì)調(diào)整時(shí)間T : 首先，根據(jù)各EMS系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速率進(jìn)行排序，設(shè)Ki為第i個(gè)EMS系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速率，假設(shè) K1 > K2 > K3 >…> Ki >?> Kn，n為風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)EMS系統(tǒng)的總數(shù)； 然后，按以下公式計(jì)算各EMS系統(tǒng)的最大功率調(diào)整值：
AP = P -P 丄 丄plan 丄sum 其中，A Pmaxi為第i個(gè)EMS系統(tǒng)的最大功率調(diào)整值，Pmaxi為第i個(gè)EMS系統(tǒng)的當(dāng)前最大 出力能力，Pi為第i個(gè)EMS系統(tǒng)的當(dāng)前出力，AP為風(fēng)電場(chǎng)總需要調(diào)整的功率值； 接著，按以下公式計(jì)算向各EMS系統(tǒng)下達(dá)的功率調(diào)整值以及預(yù)計(jì)調(diào)整時(shí)間：
其中，APfi、APyi為第i個(gè)EMS系統(tǒng)按速度比率分配量和按余量比率分配量，APjP A Pj.分別為第i個(gè)和第j個(gè)EMS系統(tǒng)的功率調(diào)整值，A Pmaxj為第j個(gè)EMS系統(tǒng)的最大功率 調(diào)整值，&為第j個(gè)EMS系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速率，T為預(yù)計(jì)調(diào)整時(shí)間； 最后，穩(wěn)控裝置將APi和T下達(dá)到風(fēng)電場(chǎng)EMS系統(tǒng)，由風(fēng)電場(chǎng)EMS系統(tǒng)對(duì)具體風(fēng)機(jī)功 率進(jìn)行調(diào)節(jié)；如果在T時(shí)間后，風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力超過(guò)相應(yīng)的超出力門檻值，則進(jìn)入步驟6)， 否則返回步驟1); 6)如果風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力沒有超過(guò)相應(yīng)的超出力門檻值，返回步驟1);反之穩(wěn)控裝置根 據(jù)風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力超過(guò)相應(yīng)的超出力門檻值的程度分別采取不同的延時(shí)時(shí)長(zhǎng)，用于提醒風(fēng) 場(chǎng)迅速做出調(diào)整：當(dāng)P_ > Pplan+Pgzl時(shí)，采取長(zhǎng)延時(shí)，延時(shí)時(shí)長(zhǎng)為Tgzl ;當(dāng)Psum > Pplan*KgzS時(shí)， 采取短延時(shí)，延時(shí)時(shí)長(zhǎng)為Tgzs ;若在延時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束前能將功率調(diào)整到門檻值以下后，則返回 步驟1);否則穩(wěn)控裝置將采取強(qiáng)制切除饋線措施，再返回步驟1); 上述Pgzl、KgzS、Tgzl、TgzS分別是長(zhǎng)延時(shí)超計(jì)劃值門檻定值、短延時(shí)超計(jì)劃值門檻系數(shù)、長(zhǎng) 延時(shí)超計(jì)劃值時(shí)間定值、短延時(shí)超計(jì)劃值時(shí)間定值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高風(fēng)電場(chǎng)可控性的穩(wěn)控裝置與風(fēng)電場(chǎng)EMS的協(xié)調(diào)控制 方法，其特征在于，所述步驟6)中，在風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力超過(guò)相應(yīng)的超出力門檻值時(shí)，風(fēng)電場(chǎng) 操作員監(jiān)控終端進(jìn)行切機(jī)倒計(jì)時(shí)，以提醒風(fēng)電場(chǎng)操作人員對(duì)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行及時(shí)做出調(diào)整，在 計(jì)時(shí)過(guò)程中若出現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力小于相應(yīng)的超出力門檻值，則倒計(jì)時(shí)回退；在風(fēng)電場(chǎng)操 作員監(jiān)控終端倒計(jì)時(shí)的同時(shí)，穩(wěn)控裝置進(jìn)行超發(fā)告警，超發(fā)告警不受轉(zhuǎn)換閉鎖限制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于提高風(fēng)電場(chǎng)可控性的穩(wěn)控裝置與風(fēng)電場(chǎng)EMS的協(xié)調(diào)控制 方法，其特征在于，在穩(wěn)控裝置進(jìn)行超發(fā)告警時(shí)，設(shè)置超發(fā)告警遲滯區(qū)，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力 小于風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前計(jì)劃值時(shí)，穩(wěn)控裝置過(guò)載告警燈返回，風(fēng)電場(chǎng)操作員監(jiān)控終端的切機(jī)倒計(jì) 時(shí)取消，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前出力小于相應(yīng)的超出力門檻值但大于等于風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)前計(jì)劃值時(shí)，穩(wěn) 控裝置過(guò)載告警燈不返回，風(fēng)電場(chǎng)操作員監(jiān)控終端的切機(jī)倒計(jì)時(shí)不取消，但倒計(jì)時(shí)開始回 退，直到達(dá)到設(shè)定的長(zhǎng)延時(shí)超計(jì)劃值時(shí)間定值Tgzl為止，如果在倒計(jì)時(shí)回退過(guò)程中又發(fā)生風(fēng) 電場(chǎng)當(dāng)前出力超過(guò)超計(jì)劃門檻值，則倒計(jì)時(shí)停止回退，重新開始切機(jī)倒計(jì)時(shí)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于提高風(fēng)電場(chǎng)可控性的穩(wěn)控裝置與風(fēng)電場(chǎng)EMS的協(xié)調(diào)控制 方法，其特征在于，所述穩(wěn)控裝置還設(shè)置風(fēng)電場(chǎng)超計(jì)劃預(yù)告警，以提前提醒風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行人員 做好風(fēng)電場(chǎng)功率調(diào)整準(zhǔn)備，并且設(shè)置風(fēng)電場(chǎng)超計(jì)劃預(yù)告警的遲滯區(qū)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2?4所述的用于提高風(fēng)電場(chǎng)可控性的穩(wěn)控裝置與風(fēng)電場(chǎng)EMS的協(xié)調(diào) 控制方法，其特征在于，在采取強(qiáng)制切除饋線措施時(shí)，先計(jì)算切除容量Prat = Psuffl-Ppaln，然后 搜尋所有允切饋線功率，按饋線出力大小順序依次切除風(fēng)電場(chǎng)的出力饋線，并實(shí)時(shí)累加被 切除的風(fēng)電功率E Pu，當(dāng)E Pw > Peut時(shí)，切機(jī)任務(wù)完成。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK104362679SQ201410696236
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】陳永華, 羅劍波, 唐冠軍, 徐海波, 許士光, 李雪明, 陳洶 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院, 國(guó)電南瑞科技股份有限公司