[发明专利]一种基于密集小水电群的水电站功率快速调节系统及实现方法

权利要求书

1.一种基于密集小水电群的水电站功率快速调节系统，包括区域功率调节控制中心、水电站功率快速调节一体化装置，其特征在于：

在风电、水电并存的区域，建立区域功率调节控制中心；

在小水电站集群的每一个水电站侧安装水电站功率快速调节一体化装置；

在所述区域功率调节控制中心与水电站功率快速调节一体化装置之间设置通信用远动通道；

所述区域功率调节控制中心根据风电出力波动特性和水电出力特性，计算平抑风电出力波动所需要调节的所述小水电群的各个水电站目标指令，所述目标指令包括有功功率总指令和水电站母线电压目标指令，所述区域功率调节控制中心将所述目标指令通过通信用远动通道下发给所述水电站功率快速调节一体化装置；

所述水电站功率快速调节一体化装置采用有功功率、无功功率调节一体化设计，接收区域功率调节控制中心下发的目标指令，负责对各水电站厂站端功率进行协调快速调节。

2.根据权利要求1所述的快速调节系统，其特征在于：

所述区域功率调节控制中心包括数据采集单元、计算单元、通信单元；

数据采集单元接收调度自动化系统、风功率预测系统及小水电功率预测系统的数据，

计算单元针对区域风、光、水、气多种新能源的不同出力特性，制定考虑多种能源互补运行、平抑间歇性能源冲击的有功功率、无功功率控制策略，计算参与快速调节的各个水电站的目标总有功出力、各个水电站高压母线目标电压，并通过通信单元将目标指令分别下发给所述各水电站的水电站功率快速调节一体化装置。

3.根据权利要求1或2所述的快速调节系统，其特征在于：

所述水电站功率快速调节一体化装置，采用水电站厂站级多台机组有功功率、无功功率协调、控制及执行功能一体化的嵌入式装置设计，包括电源插件、开关量输入插件、开关量输出插件、直流模拟量输入插件、交流模拟量输入插件、CPU插件、通信模块、无线模块，以上插件和模块安装在装置机箱内，并通过装置机箱的背板总线相连，所述开关量输入插件接收水电站各个机组的出口断路器位置、允许有功控制信号、允许无功控制信号、AVR低励、AVR过励、机组调速器故障、机组电气事故、机组水机事故等信号，直流模拟量输入插件接收各台水轮发电机组的励磁电压、励磁电流、升压站高压母线电压及频率信号，交流模拟量输入插件接收水轮发电机组出口PT三相电压Ua、Ub、Uc，三相电流Ia、Ib、Ic信号，通过计算获得各台机组的有功、无功、功率因数、线电压、线电流等有效值，所述开关量输出插件输出各台水电机组的增磁、减磁、增速、减速、开机、停机等开关量信号，所述通信模块用于通过通信方式从第三方系统接收一体化控制器所需的升压站高压母线电压及频率信号、各台水电机组的有功、无功、机端电压、发电机电流、励磁电压、励磁电流、出口断路器位置、允许有功控制信号、允许无功控制信号、AVR低励、AVR过励、机组调速器故障、机组电气事故、机组水机事故等输入信号，同时负责一体化控制设备与区域功率控制中心的通信；其中，开关量输入插件、直流模拟量输入插件、交流模拟量输入插件是通过IO硬接线方式接收对应信号，通信模块通过第三方系统通信方式接收对应信号，两种采集方式由装置的定值控制字选择；

所述无线模块用来实现一体化装置与区域功率控制中心的基于VPN的远动通道。

所述CPU插件包括有功功率控制模块、无功功率控制模块、运行方式切换模块、定值曲线管理模块、离线闭环测试模块；

所述无功功率控制模块，根据水电站高压母线电压目标指令与实测母线电压的偏差，以及设定的无功控制策略协调站内各台水电机组的励磁系统，控制结果通过所述水电站功率快速调节一体化装置的开关量输出插件向站内各台水电机组的励磁调节器接口输出增磁、减磁脉冲信号；

所述有功功率控制模块，根据水电站总有功目标指令与实测总有功出力的偏差，以及设定的有功控制策略，协调站内各台机组的调速系统，在考虑水电机组振动区因素的基础上实现有功负荷分配和自动启停机，控制结果通过所述水电站功率快速调节一体化装置的开关量输出插件向站内各台水电机组的调速器接口发出增速、减速、开机、停机脉冲信号，实现水电站有功出力的快速调节；

所述离线闭环测试模块，负责在离线模式下，通过提供装置所需的外部虚拟信号，实现装置的离线闭环测试功能；

所述运行方式切换模块负责管理遥控、计划曲线、人工等多种运行方式的切换和功能投退；

所述定值曲线管理模块负责装置控制参数、安全约束、功能选择等定值及计划曲线的召唤、下装、存储、编辑等功能维护。