[发明专利]一种海岛独立电网发电设备故障后的快速稳定控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海岛独立电网发电设备故障后的快速稳定控制方法。

背景技术

远离大陆的海岛供电系统，是一个独立的发、配、用电一体的网络，由于没有大电网的支撑，系统相对比较脆弱。除了常规的旋转发电机，海岛电网还存在形式多样、性能各异的分布式电源及大量分散的电力电子逆变器发电设备。海岛电网中使用的柴油发电机、小型水利发电机、微燃气轮发电机、风力发电机、光伏发电设备、储能等可按照控制特征分为三类。一类为常规旋转发电设备如柴油发电机、小型水利发电机等，该类发电机为同步或异步发电机，运行时自动调节有无功输出以响应负荷波动，并能维持机端电压的稳定，这类发电设备可独立运行并稳定地为负荷供电。第二类为同时支持独立运行控制模式和并网运行模式的电力电子发电设备，如微燃气轮机、燃料电池、储能等，该类发电设备在独立运行模式(VF控制模式)下为系统提供稳定的电压和频率，是系统的PV节点，在并网运行模式(PQ控制模式)时接受设定，以设定的功率为目标输出功率，是系统的PQ节点，两种控制模式可以相互切换。第三类为通过单控制模式(PQ控制模式)的电力电子逆变设备并网的新型发电设备如风力发电机、光伏发电设备等，电力电子逆变设备无旋转元件仅能将直流逆变为交流，其功率输出常常由一次能源的大小决定，而与负荷大小无关，因此这类发电设备常常不能独立运行即不能担当系统主控电源，必须接入具有能响应负荷需求的发电设备组成的电网中方能并网运行，该类设备为系统的PQ节点。

同时，海岛电网中各分布式电源的负荷响应速度差别很大，从毫秒级(如光伏发电、燃料电池、电储能单元)、秒级(如微型燃气轮机、机械储能单元)到分钟级(如风力发电)不等。此外由于系统容量小、抗干扰能力差，发生发电设备故障后系统可能由于瞬间功率缺额过大而崩溃。所有这些特性更增加了海岛电网稳定运行的难度，因此需要更为智能、主动、高效、网络化的海岛电网控制体系，解决大扰动的动态稳定及稳态能量平衡问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种海岛独立电网发电设备故障后的快速稳定控制方法，以解决发电设备故障切除后海岛独立电网动态稳定性问题。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种海岛独立电网发电设备故障后的快速稳定控制方法，包括如下步骤：

（1）根据发电设备运行特征的差异，将发电设备分为旋转发电设备、PQ模式电力电子逆变器发电设备和PQ/VF双控制模式电力电子逆变器发电设备，并根据故障发电设备类型预制订故障切换后的动态稳定控制模式；

（2）按照接收到的发生故障的发电设备的类型执行相应的故障切换后的动态稳定控制模式；

（3）故障消除后，根据接收到的故障切除信号取消相应的动态稳定控制模式的执行。

海岛电网系统中如果有多台旋转发电设备并列运行发电，当一台旋转发电设备故障退出时，故障切换后系统的动态稳定控制过程如下：

A、计算其余并网旋转发电设备的热备用发电容量，当备用容量足够大时不需进行任何措施系统便可稳定运行；

B、当备用发电容量不足以弥补功率缺失时，检查PQ/VF双控制模式电力电子逆变器发电设备是否有能力承担剩余部分功率缺额，如果能，则增大PQ/VF双控制模式电力电子逆变器发电设备出力；

C、如果PQ/VF双控制模式电力电子逆变器发电设备不能补偿系统功率缺额，则检查系统是否存在备用旋转发电设备，如果有，则可启动容量大于故障发电设备发生故障前发电容量的备用旋转发电设备；

D、如果上述所有的控制措施执行后，系统仍存在部分功率缺额，则只能通过切除相应的负荷来实现功率平衡。

所述步骤B中，在检查PQ/VF双控制模式电力电子逆变器发电设备是否有能力承担剩余部分功率缺额时，通过检查PQ/VF双控制模式电力电子逆变器发电设备是否有能力承担剩余部分功率缺额剩余容量SOC与放电功率，当SOC小于允许的最小剩余容量或放电功率已接近最大放电功率时，说明其不再具有调节能力。

所述步骤D中，通过切除相应的负荷来实现功率平衡时，先切除非重要负荷，再切除重要负荷，并根据功率缺额大小制订负荷切除计划。

海岛电网中若仅有一台旋转发电设备作为系统主控电源并网发电，如果该旋转发电设备并网运行发生故障时，故障切换后系统的动态稳定控制过程如下：

ⅰ、当故障前该旋转发电设备出力小于能担当主控电源的PQ/VF双控制模式电力电子逆变器发电设备的备用出力时，立即切换该PQ/VF双控制模式电力电子逆变器发电设备为主控电源；